Boom in der Forschung durch Genome Editing

Vielfältige Anwendungsbereiche bei Wirbeltieren

Die Entdeckung der sogenannten Genschere CRISPR-Cas verschaffte den biotechnischen Anwendungen bei Tieren einen erneuten Schub: die neue Labortechnik macht die Erzeugung gentechnisch veränderter Wirbeltiere leichter, günstiger und schneller. Forschung und Industrie lassen sich von den Möglichkeiten begeistern und reden von einem Durchbruch.

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Hat die Erschaffung von genomeditierten, hornlosen Kühen für die Tiere tatsächlich einen Nutzen? Foto: gemeinfrei auf pixabay.com (1029077)

Die Beschleunigung, die die neue Gentechnik gebracht hat, spiegelt sich in der steigenden Zahl der Tierversuche mit genomeditierten Tieren wider. Dieser Trend wird zusätzlich angetrieben durch die umstrittene Patentierbarkeit solcher Modelltiere – eine wirtschaftlich äußerst attraktive Perspektive. Das Artenspektrum von Tieren mit gentechnischen Veränderungen wird immer breiter. Nebst den altbekannten Labormäusen werden heute auch Ratten, Affen, Fische, Kaninchen, Amphibien, Hamster, Schweine, Hunde, Hühner und Schafe für die Forschung gentechnisch verändert. Gleichzeitig wächst die Skepsis bezüglich des Nutzens solcher Tiere. Die oft schlechte Qualität der Experimente und die bedingte Übertragbarkeit der Ergebnisse auf den Menschen rechtfertigen schwer belastende Tierversuche weder aus wissenschaftlicher noch aus ethischer Sicht. Aus der Perspektive des Tierschutzes stellt sich die Frage, ob die gentechnische Veränderung von Versuchstieren, um sie einem menschlichen Krankheitsbild anzugleichen, nicht per se bereits eine übermäßige Instrumentalisierung, einen tiefgreifenden Eingriff in ihr Erscheinungsbild und in ihre Fähigkeiten darstellt.1

Tiere als Ersatzteillager

Die Instrumentalisierung betrifft jedoch nicht nur Labortiere. Genomeditierte Tiere sollen auch als Organlieferanten für Transplantationen in den Menschen (Xenotransplantation) dienen oder als „Bioreaktoren“ Medikamente herstellen – Forschungsgebiete, die besonders viele ethische Fragen aufwerfen und erhebliche Risiken bergen. Lange galt die Xenotransplantation als gescheitert – mit CRISPR-Cas erlebt auch sie eine Renaissance.2 Anfang 2022 wurde in den USA zum ersten Mal das Herz eines sogenannten GalSafe-Schweines einem Menschen implantiert.3 Da Mensch und Schwein rund 80 Millionen Jahre Evolution trennen, bilden Unterschiede in der Physiologie sowie die Immunabwehr hohe Barrieren, die nur mit mehrfachen gentechnischen Veränderungen überbrückbar sind. Zudem erschweren Zoonosen – Krankheiten, die vom Tier auf den Menschen übertragen werden – den Prozess. Bevor es zur Operation kam, wurde etwa mit zehn Veränderungen im Genom dafür gesorgt, dass Organe entstanden, die virenfrei sind und vom menschlichen Körper nicht abgestoßen werden. Doch auch so entpuppte sich die befürchtete Übertragung von Erregern als reelle Gefahr.3

Gentechnik im Naturschutz

Auch im Bereich des Naturschutzes verspricht das Genome Editing bahnbrechende Ansätze.4 Dahinter verbirgt sich jedoch oft die Absicht, die Akzeptanz der Technologie zu erhöhen, um sie später auch in anderen Bereichen wie der Landwirtschaft einsetzen zu können. Eine extreme Form der neuen Gentechnik – Gene Drives – soll invasive Arten bekämpfen, die aufgrund der globalen Mobilität weltweit ein immer größer werdendes Problem darstellen. Diese gentechnische Kettenreaktion ermöglicht es, künstlich veränderte, meist für die Art tödliche, Gene rasch in einer Population zu verbreiten und sogar ganze Populationen auszurotten. 2018 wurde erstmals eine Maus im Laborversuch mit einem Gene Drive ausgestattet. Im Visier sind aber auch Ratten, Grauhörnchen, Hermeline, Frösche und Salamander.5 Da Gene Drives kaum kontrollierbar sind, ist ihre Anwendung international umstritten. Ebenfalls fragwürdige Wiederauferstehungsprojekte für ausgestorbene Arten, etwa für das Wollhaarmammut 6 , sorgen für ein großes Medienecho – und einen Hype rund um diese Technologie.

Etwas bodenständiger scheint das Ziel, die Auswirkungen des vom Menschen verursachten Biodiversitätsverlustes mit der sogenannten Genschere zu verlangsamen und gefährdete Arten vor dem Aussterben zu retten. Eine zentrale Frage für internationale Naturschutzgremien und Forschungsgruppen ist es, bei Naturschutzanwendungen zu klären, ab welchem Gefährdungsstatus welche Methoden überhaupt eingesetzt werden dürfen und wer darüber entscheidet.7 8 Eine gesellschaftlich breit gestützte Beurteilung ist hier unerlässlich.

Schneller, größer, mehr

35 Jahre klassische Gentechnik bei Nutztieren – ein einziges marktfähiges Produkt: das GalSafe-Schwein der US-­Firma Revivicor.9 Ein Schwein mit allergenarmem Fleisch, primär für humanmedizinische Zwecke entwickelt. Diese magere Bilanz liegt zum Teil daran, dass die verwendete Technologie trotz stetiger Verfeinerung sehr ineffizient blieb und oft in kranken oder fortpflanzungsunfähigen Tieren mündete. Da Investor*innen wegen der ablehnenden Haltung der Bevölkerung kaum Hoffnung auf Markterfolg sahen, flossen nur wenige private und öffentliche Gelder in die Entwicklung von gentechnisch veränderten (gv) Nutztieren. Mit dem Aufkommen des Genome Editings lassen sich Veränderungen jedoch schneller und günstiger erzeugen, vor allem wenn es um die meistverwendete Methode, das Ausschalten bestimmter Gene (Gen-Knockout), geht. Diese Schnelligkeit macht die Technologie wieder attraktiv für Investor*innen. Führend in der Forschung ist China, gefolgt von den USA und Großbritannien. Im Zentrum der meisten Forschungsvorhaben steht eine Ertragssteigerung, sei es bei Fleisch, Milch, Eiern oder Wolle. Daneben wird auch an Krankheitsresistenzen, Toleranzen, allergenarmen und gesünderen Erzeugnissen sowie Geschlechtsidentifizierung geforscht. Schmerzhafte Eingriffe wie das Enthornen von Kälbern oder das Kastrieren von Ebern verspricht die neue Gentechnik ebenfalls zu ersetzen.10

CRISPR-Rinder

Mehrere Firmen treiben diese Entwicklung voran – mit eigenen Forschungsvorhaben oder durch Mitfinanzierung universitärer Projekte. Die zwei Aktivsten sind der britische Konzern Genus und die US-Firma Recombinetics. 2022 wurden in den USA die ersten CRISPR-Rinder der Recombinetics-Tochterfirma Acceligen zugelassen: Rinder mit kurzem, glattem Fell, das eine Anpassung an höhere Temperaturen erleichtern und so eine effizientere Fleischproduktion ermöglichen soll.11 Die angeblichen Vorteile des Eingriffs und der Bedarf an andersartigen Tieren sind jedoch fraglich. Zudem können die erwünschten Merkmale auch mit konventioneller Zucht erreicht werden.

Begünstigt wird der Boom dieser Entwicklung durch das sich ändernde regulatorische Umfeld. In vielen Ländern ist die Herstellung genomeditierter Tiere noch verboten, auch in der EU. Doch andere Länder – darunter Japan, Kanada, Brasilien, Argentinien und Australien – haben ihre Richtlinien bereits gelockert. Ein verfrühter und unverantwortbarer Schritt. Denn die Einführung solcher neuen Technologien muss nicht nur mit den Interessen des Marktes, der Produktion und des Menschen in Einklang gebracht werden, es muss ebenfalls sichergestellt werden, dass Gesundheit, Tierwohl und Umwelt auf keinen Fall unter nicht mehr umkehrbaren Spätfolgen des Eingriffs ins Erbgut leiden. Die unterschiedlichen Regulierungsansätze sorgen bereits heute für Unsicherheit und Intransparenz.

In der EU wird gerade um einen Rechtsrahmen für das Genome Editing gerungen. Ein mögliches Szenario ist die Deregulierung, also eine Aufweichung der Gentechnik-Gesetze für bestimmte Anwendungen. Aus der Sicht des Konsument*innenschutzes könnte ein Wegfallen der Deklarationspflicht die Wahlfreiheit der Konsumierenden bei allen tierischen Lebensmitteln gefährden. Zudem besteht die Gefahr, dass die aktuell im Gentechnikrecht vorgeschriebenen Risikoprüfungen gelockert oder ganz den Firmen überlassen werden. Welche Unsicherheiten diese „Selbstkontrolle“ birgt, illustriert das Beispiel eines von Recombinetics für den brasilianischen Markt hergestellten hornlosen gv-Bullen.12 Das Tier wurde von der Firma als 100-prozentig frei von fremdem Genmaterial angekündigt. Bei einer Kontrolle durch die US-Lebensmittelbehörde FDA wurden jedoch Antibiotikaresistenzgene aus Bakterien in seinem Genom entdeckt. Diese stammten aus dem Genome Editing-Prozess und sind versehentlich im Erbgut des Tieres zurückgeblieben.

Auf Kosten des Tierwohls

Angesichts der Tatsache, dass der größte Teil der Forschungsprojekte auf eine Steigerung des Ertrags zielt, könnte bei einer Deregulierung das Tierwohl einen massiven Rückschlag erleiden. Diese Projekte degradieren die Tiere nicht nur zu bloßen Fleischlieferanten, sie machen sie auch krank. Wird bei Schweinen etwa das Gen, das für die Produktion von Myostatin zuständig ist – ein Protein, das das Muskelwachstum bremst – ausgeschaltet, kann dies nicht nur zu einem hohen Anteil an besonders geschätzten Fleischstücken führen, sondern auch zu Tieren, die abnormale Beine haben und innerhalb weniger Tage nach der Geburt sterben.10 Tierwohl und -gesundheit sind zudem oft beeinträchtigt, wenn Genome Editing in Kombination mit Klonen erfolgt. Diese Technik ist nach wie vor sehr ineffizient: Lediglich ein bis fünf Prozent der in ein „Leihmutter“-Tier übertragenen Klonembryonen entwickeln sich zu Nachkommen. Oft leiden Klontiere zudem an gesundheitlichen Problemen. Je nach Eingriffstyp wird das Klonen bei 50 bis 90 Prozent der Genome Editing-Projekte angewendet.10

Doch auch scheinbar tierfreundliche Ziele, wie Hornlosigkeit, Krankheitsresistenz oder Beeinflussung der geschlechtlichen Ausprägung, fördern eher die intensive Tierhaltung oder legitimieren ihr Fortbestehen, als dass sie dem Wohlergehen der Tiere dienlich wären. Hat die Erschaffung von genomeditierten, hornlosen Kühen für die Tiere tatsächlich einen Nutzen oder verkehrt er sich ins Gegenteil, wenn sie letztendlich intensiver gehalten werden, weil sie aufgrund ihrer Hornlosigkeit weniger Platz im Stall brauchen? Die Anwendung der Technologie verliert ihre Legitimität, wenn man bedenkt, dass es auch mit tierfreundlicheren Haltungsbedingungen möglich wäre, auf die Enthornung zu verzichten.10

Zu Land wie zu Wasser

Gentechnolog*innen nehmen auch aquatische Nutztiere wie Speisefische mit erneutem Elan ins Visier. Mindestens 37 Forschungsprojekte versuchen mit Genome Editing kommerziell interessante Eigenschaften zu beeinflussen.10 Vorreiter sind die wichtigsten Exporteure von Fischerzeugnissen: USA, China, Japan und Norwegen. Wachstum und Gewicht, gefolgt von verbesserter Krankheitsresistenz stehen auch hier im Vordergrund. In Ländern mit einer lascheren Regulierung muss bald mit einer Reihe von Kommerzialisierungen gerechnet werden. Erste Anträge auf eine Zulassung sind bereits eingereicht. So strebt das Start-up Regional Fish Institute in Kyoto die Zulassung gleich zweier genomeditierter Fischarten an: eine Seebrasse und ein Tigerkugelfisch.13 Beide Fischarten sollen mehr Muskelmasse entwickeln als ihre konventionell gezüchteten Artgenossen. Solche Zulassungen dürften zur Folge haben, dass Fischerzeugnisse ohne Deklaration und – besonders gravierend –, ohne vorherige staatliche Sicherheitsprüfung, auch in Europa in den Verkauf gelangen könnten.
Der Boom bei der Entwicklung genomeditierter Nutztiere – eines Forschungszweigs, der darauf abzielt, die intensive Haltung von Tieren zu erleichtern – fällt ironischerweise in eine Zeit, in der die gesellschaftliche Besorgnis um das Tierwohl wächst und immer mehr Stimmen aus Wissenschaft und Politik artgerechte Haltungsbedingungen, eine Abkehr von der Massentierhaltung und eine Reduzierung des Fleischkonsums fordern. Nicht zuletzt auch, da die negativen Auswirkungen der weiterhin wachsenden Nachfrage nach Fleisch- und Milchprodukten auf Klima und Biodiversität immer deutlicher sichtbar werden und sich schmerzhaft bemerkbar machen. Die Notwendigkeit, Lösungsansätze zu prüfen, die einen echten Paradigmenwechsel hin zu wirklicher Nachhaltigkeit in der Tierhaltung bewirken können, wird immer dringlicher.

  • 1Fitzi-Rathgen, J. (2019): Für ein Verbot schwerbelastender Tierversuche. Basel: Schweizer Tierschutz.
  • 2Perkel, J. M. (2016): Xenotransplantation makes a comeback. In: Nature Biotechnology, 43 (1), S.3-5, www.doi.org/10.1038/nbt0116-3.
  • 3 a b Griffith, B. P. et al. (2022): Genetically modified Porcine-to-human cardiac xenotransplantation. In: The New England Journal of Medicine. 387, S.35-44, www.doi.org/10.1056/NEJMoa2201422.
  • 4Siehe auch GID 253: Herausforderungen für die Zukunft – Gentechnik im Naturschutz? Online: www.gen-ethisches-netzwerk.de/node/4115.
  • 5Henn, V./Imken, M. (2021): Gene Drives: Die neue Dimension der Gentechnik. Save Our Seeds, Berlin.
  • 6Internetauftritt von Colossal Laboratories & Biosciences: www.colossal.com [letzter Zugriff: 29.09.22].
  • 7Kasperbauer, T. J. (2017): Should we bring back the passenger Pigeon? The ethics of de-extinction. In: Ethics, Policy and environment, 20 (1), S.1-14, www.doi.org/10.1080/21550085.2017.1291831.
  • 8Reynolds, J. L. (2021): Engineering biological diversity: the international governance of synthetic biology, gene drives and de-extinction for conservation. In: Current Opinion in Environmental Sustainability, 49, S.1-6, www.doi.org/10.1016/j.cosust.2020.10.001.
  • 9Dolgin, E. (2021): First GM pigs for allergies. Could xenotransplants be next? Nature Biotechnology, 39 (4), S.397-400, www.doi.org/10.1038/s41587-021-00885-9.
  • 10 a b c d e SAG, STS (2022): Gentechnik bei Tieren. Boom durch Genomeditierung. Zürich, Schweizer Allianz Gentechfrei, Schweizer Tierschutz.
  • 11FDA (2022): FDA makes low-risk determination for marketing of products from genome-edited beef cattle after safety review. Online: www.kurzelinks.de/gid263-jb [letzter Zugriff: 29.09.22].
  • 12Norris, A. L. et al. (2020): Template plasmid integration in germline genome-edited cattle. In: Nature Biotechnology, 38 (2), S.163-164, www.doi.org/ 10.1038/s41587-019-0394-6.
  • 13Japan embraces CRISPR-edited fish. In: Nature Biotechnology, 2022, 40 (10), www.doi.org/10.1038/s41587-021-01197-8.
GID Meta
Erschienen in
GID-Ausgabe
263
vom November 2022
Seite 7 - 9

Von Dr. Zsofia Hock, Biologin im Bereich Pflanzenpopulationsgenetik. Aktuell arbeitet sie bei der Schweizer Allianz Gentechfrei.

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Fragen und Antworten: Gentechnik bei landwirtschaftlichen Nutztieren

Die Schweizer Allianz Gentechfrei (SAG) hat in einem Factsheet elf häufig gestellte Fragen zu gentechnisch veränderten (gv) Nutztieren kurz und knapp beantwortet. Es geht um Forschungsziele, Gesetze, Probleme und einiges mehr.

Sind auf dem Weltmarkt gv-Nutztiere erhältlich?

Nein. In den USA ist seit 2020 zwar das mit klassischer Gentechnik hergestellte GalSafe-Schwein zugelassen, aber vermarktet wird es (noch) nicht. Sein Fleisch wäre auch für Menschen essbar, die eine Allergie gegen Schweinefleisch haben. 2022 wurden allerdings in den USA die ersten CRISPR-Rinder zugelassen – mit kurzem, glattem Fell, das eine Anpassung an höhere Temperaturen erleichtern soll. Zählt man Fische zu den Nutztieren ist der schnell wachsende gv-Lachs zu erwähnen. Dieser ist in Kanada und den USA als Lebensmittel zugelassen und wird dort auch vermarktet.

Sind gv-Nutztiere in der Entwicklung?

Ja, und zwar hauptsächlich mit Genome Editing erzeugte gv-Nutztiere. Über 100 Projekte sind in den letzten zehn Jahren dazu lanciert worden.

Wo werden diese gv-Nutztiere entwickelt?

Vor allem in China – rund 62 Prozent der weltweiten Projekte laufen dort. Mit je rund einem Dutzend Projekte sind auch die USA und Großbritannien treibende Länder. Die EU hingegen beteiligt sich kaum; nur fünf Prozent der Projekte laufen hier.

Wofür werden gv-Nutztiere entwickelt?

Die laufenden gv-Nutztier-Projekte verfolgen meist das Ziel, die Intensivtierhaltung zu stärken. So werden zum Beispiel in einem Drittel der Projekte Tiere erzeugt, die mehr Fleisch abwerfen. Die Stärkung des Tierwohls ist hingegen selten das Ziel.

Sind gv-Nutztiere auch geklonte Tiere?

Häufig ja. Denn die Kombination von Klon- und Gentechnik kann die Erzeugung herkömmlicher wie auch gv-Nutztiere erleichtern. Das EU-Parlament hat sich für ein Verbot geklonter Nutztiere und deren Nachkommen ausgesprochen.

Können Eingriffe ins Erbgut das Tierwohl schmälern?

Ja. Sowohl bei der herkömmlichen Gentechnik als auch beim Genome Editing können „Off-target“-­Effekte auftreten – also Veränderungen an unerwarteten Stellen im Erbgut. Diese Effekte können das Wohl der Tiere beeinträchtigen. Kritisch ist auch die Kombination mit der Klontechnik, die zu Organfehlbildungen, einem erhöhtem Geburtsgewicht und dem frühem Tod der Tiere führen kann.

Sind Produkte von gv-Tieren sicher für den Verzehr?

Generell lässt sich das nicht beantworten. Da sowohl die beabsichtigte Veränderung als auch „Off-target“-Effekte die Sicherheit beeinflussen können, ist eine staatliche Einzelfallprüfung notwendig. Kritisch ist, dass Gene aus dem Herstellungsprozess in den Tieren zurückbleiben können. So haben US-Behörden jüngst in einem genomeditierten Kalb Bakteriengene entdeckt, die von Markergenen stammen, darunter ein Antibiotikaresistenzgen.

Wünscht sich die Bevölkerung gv-Nutztiere?

Nein. Umfragen zeigen, dass die Menschen bei gv- Nutztieren noch skeptischer sind als bei gv-Pflanzen.

Geht moderne Tierzucht auch ohne Gentechnik?

Ja. Mit der Genomischen Selektion (GS) steht der Tierzucht ein modernes, ethisch bedenkenloses biotechnologisches Verfahren zur Verfügung. Da kein Eingriff ins Erbgut erfolgt, genießt die GS eine breite Akzeptanz. In der europäischen Milchvieh- und Schweinezucht ist GS gut etabliert.

Wie sind gv-Nutztiere in der EU reguliert?

Genomeditierte und herkömmliche gv-Tiere fallen unter das EU-Gentechnikrecht. Eine Änderung des Rechts ist vorerst nicht geplant. Wegen der breiten Gentechnik-Skepsis ist in den nächsten Jahren nicht mit einer Zulassung von gv-Nutztieren zu rechnen.

Welche Folgen hätte eine Deregulierung?

Würde das Genome Editing aus dem Gentechnikrecht ausgenommen, könnten gv-Nutztiere in der EU-Landwirtschaft genutzt und deren Produkte ohne strenge Sicherheitsprüfung und ohne Kennzeichnung auf den Markt kommen. Das dürfte vor allem das Vertrauen in die europäische Eier-, Milch- und Fleischproduktion schmälern.

 

Es handelt es sich um eine redaktionell gekürzte Version des Factsheets der SAG (2021): Neue Gentechnik bei landwirtschaftlichen Nutztieren. Online: www.kurzelinks.de/gid263-ja.

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