Point «Aktuelle Biotechnologie» März 2025 (Nr. 273)

Neue Züchtungsverfahren: Genomeditierung für klimaresiliente Nutzpflanzen

Der Klimawandel mit hohen Temperaturen, Trockenheit und schwankenden Niederschlägen bedroht die globale Produktion von Nahrungs- und Futtermitteln aus Pflanzen. Neue Züchtungsverfahren mit ihrem rasch weiterentwickelten Werkzeugkasten für gezielte genetische Veränderungen ermöglichen die schnelle Entwicklung von Nutzpflanzen mit verbesserten Eigenschaften, die auch zur Klimaresilienz beitragen.
In Weizen, Mais und Reis wurde bereits eine grosse Zahl von Produkten aus neuen Züchtungsverfahren beschrieben, mit Merkmalen wie verbesserten Erträgen, erhöhter Krankheitsresistenz, oder besserer Nährstoffverwertung. Diese sind geeignet, nachteiligen Wachstumsbedingungen generell entgegenzuwirken.  Es gibt auch Züchtungsansätze, die ganz gezielt Klimaauswirkungen reduzieren wollen. Dazugehören eine verbesserte Hitzetoleranz, eine effizientere Wassernutzung, eine optimierte Architektur von Pflanzen und Wurzeln und eine Anpassung an Böden mit hohem Salzgehalt.
Das grosse Potential der Genomeditierung kann allerdings noch nicht global für die Pflanzenzüchtung ausgenutzt werden, weil die Entwicklung der erforderlichen gesetzlichen Rahmenbedingungen in verschiedenen Weltregionen, z. B. Europa, nicht mit der raschen wissenschaftlichen Entwicklung Schritt gehalten hat.   (mehr…)

Wissenschaft und Gesellschaft: Gentechnik-Regulierung 50 Jahre nach Asilomar

Vor 50 Jahren, kurz nachdem es erstmals gelungen war Lebewesen gentechnisch zu verändern, trafen sich im kalifornischen Asilomar die führenden Forscher auf dem Gebiet, um mögliche Risiken ihrer Arbeiten zu diskutieren und um Ansätze zu finden, nachteilige Auswirkungen zu verhindern. Basierend darauf wurden auch staatliche Vorschriften zur Regulierung der Gentechnik ausgearbeitet. Diese zunächst wissenschaftsbasierten Regeln schufen den Rahmen für den praktischen Umgang mit der Gentechnik, und hatten so entscheidenden Einfluss auf die rasante Entwicklung von Forschung und Anwendung in verschiedenen Gebieten.
Allerdings verankerte die Asilomar-Konferenz auch die Besorgnis, dass die Gentechnologie unabwägbare Risiken mit sich bringen könnte, und der Prozess daher besonders streng reguliert werden müsste. Trotz des rasch wachsenden Wissensstands zur Gentechnologie wurden in vielen Ländern, vor allem in Europa, die Vorschriften daher um wissenschaftlich nicht begründete politische und sozio-ökonomische Elemente ergänzt, was für manche Anwendungsgebiete die Entwicklungen deutlich erschwerte. Eine Reihe von Artikeln in der Fachzeitschrift «Trends in Biotechnology» gibt einen Überblick der Entwicklungen in den fünf Jahrzehnten seit der Asilomar-Konferenz und zeigt die zwiespältigen Folgen auf.   (mehr…)

Medizin: Bahnbrechendes Antibiotikum aus Gartenerde

Bakterielle Krankheitserreger erwerben zunehmend Resistenzen gegen die etablierten Antibiotika, was ihre Bekämpfung erschwert. Daher ist die Entwicklung neuartiger Antibiotika von grosser Bedeutung für die Medizin. Viele natürliche Quellen für neue Antibiotika sind aber bereits ausgeschöpft, es wird daher zunehmend schwierig neue Wirkstoffe zu finden.
Ein kanadisches Forschungsteam beschreibt jetzt die Entdeckung des Antibiotikums Lariocidin in einem Bakterienstamm, der im Erdboden des Hintergartens einer Mitarbeiterin gefunden wurde. Die Bakterien mussten dafür ein Jahr lang kultiviert werden – vermutlich hatte zuvor noch niemand die Geduld gehabt, so lange auf ein Resultat zu warten. Lariocidin gehört zu einer neuen Klasse von Antibiotika mit einer lassoförmigen Molekülstruktur. Es stört die Eiweissproduktion in verschiedenen krankheitserregenden Mikroben und schränkt dadurch ihre Vermehrung ein. Auf diese Weise können auch mehrfachesistente Keime unter Kontrolle gebracht werden, wie die Forschenden mit Versuchen an Zellkulturen und mit Mäusen belegen konnten.
Durch gentechnische Anpassungen der Struktur sollen die Eigenschaften und die Wirksamkeit des Antibiotikums weiter verbessert werden. So könnte auf Grundlage von Lariocidin eine neuartige Klasse von resistenzbrechenden Antibiotika entwickelt werden.   (mehr…)

Nachhaltigkeit: Bakterien produzieren Biokunststoff aus nachwachsenden Rohstoffen

Die Produktion von biologisch abbaubaren synthetischen Textilfasern oder Kunststoffen aus nachwachsenden Rohstoffen, wie zum Beispiel pflanzlicher Biomasse, kann einen wichtigen Beitrag für die Nachhaltigkeit leisten. Koreanischen Forschenden ist es erstmals gelungen, Bakterien genetisch so umzuprogrammieren, dass sie Polyesteramid-Kunststoffe erzeugen können – diese vereinen die nützlichen Eigenschaften von Polyester und Polyamid (Nylon), sind mechanisch belastbar, auch bei höheren Temperaturen stabil, und obendrein noch biologisch abbaubar.
Da es in der Natur keinen Stoffwechselweg zur Produktion solcher Moleküle gibt, fügten die Forschenden den Bakterien verschiedene modifizierte Stoffwechselgene aus anderen Mikroorganismen ein. Dadurch entstanden völlig neuartige Stoffwechselwege, die so in der Natur nicht vorkommen.
Je nach Wachstumsbedingungen produzierten die gentechnisch veränderten Bakterien Kunststoffe mit verschiedenen Merkmalen – das ermöglicht die Entwicklung von biologisch abbaubaren Bio-Kunststoffen mit massgeschneiderten Eigenschaften. Einer der so erzeugten Kunststoffe hatte sehr ähnliche Eigenschaften wie das verbreitet eingesetzte Polyethylen.  (mehr…)

Vollständige PDF Druckversion Point «Aktuelle Biotechnologie» März 2025 (Nr. 273) mit Quellenangaben

Text und Redaktion: Jan Lucht, Leiter Biotechnologie (jan.lucht@scienceindustries.ch)