Erbgut gen-editierter Rinder enthält unerwünschte DNA

Die gentechnisch erzeugten hornlosen Rinder wurden als großer Erfolg gefeiert. Doch nun hat die Aufsichtsbehörde FDA im Erbgut der Tiere Bakteriengene gefunden.

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(Bild: Alison Van Eenennaam, UC Davis)

Von
  • Antonio Regalado

Für das US-Start-up Recombinetics in St. Paul, Minnesota, waren die Tiere Botschafter einer neuen Ära der besseren, schnelleren molekularen Landwirtschaft. "Das gleiche Ergebnis könnte durch die Zucht auf dem Bauernhof erzielt werden", erklärte die damalige Geschäftsführerin Tammy Lee Stanoch 2017. "Das ist Präzisionszucht." Artikel für Artikel wurden die Milch-Rinder, denen nach dem Hinzufügen einiger DNA-Buchstaben keine gefährlichen und nur schmerzhaft zu entfernenden Hörner mehr wachsen, immer neu gefeiert.

Doch dann sahen sich die Wissenschaftler der US-Zulassungsbehörde die Genomsequenz eines der gentechnisch veränderten Bullen namens Buri genauer an und entdeckten darin bakterielle DNA. Darunter war auch ein hochproblematisches Gen, das Antibiotikaresistenz verleiht. Diese "unbeabsichtigte" Ergänzung erfolgte nach Angaben der Regierung eindeutig während des Geneditierungsprozesses.

Noch ist nicht klar, ob die bakterielle DNA ein größeres Risiko darstellt. Es ist unwahrscheinlich, dass es für die Kuh oder jemanden, der ihr Fleisch isst, ein Problem wäre. Die Sorge besteht vielmehr darin, dass das Antibiotikaresistenz-Gen von einer der Milliarden Bakterien im Darm oder Körper einer Kuh aufgenommen werden könnte. Laut John Heritage, ein pensionierter Mikrobiologe von der Leeds University, ist es nicht sehr wahrscheinlich, dass das Gen weiter springt, aber seine Anwesenheit in einer Kuh könnte unvorhersehbare Ausbreitungsmöglichkeiten ermöglichen.

Recombinetics, das die Tiere stets als 100-prozentig genetisch reine Rinder angepriesen hat, will das Verbleiben der Bakterien-DNA nicht gemerkt haben. "Es war nicht zu erwarten, und wir haben nicht danach gesucht", sagt Tad Sontesgard, Geschäftsführer der Recombinetics-Tochterfirma Acceligen, der die Tiere gehören. Er gibt zu, dass eine umfangreichere Prüfung nötig gewesen wäre.

Der grobe Fehler ist ein Rückschlag für Recombinetics, zu deren wegweisenden gentechnisch veränderten Nutztieren hitzeresistente Rinder sowie Schweine gehören, die nie die Pubertät durchlaufen werden. Es ist aber auch ein Schlag gegen Bemühungen, solche Genbearbeitungen zur Routinepraxis in der Tierzucht zu machen.

Recombinetics hatte von Anfang an lautstark Einwände gegen die FDA-Aufsicht erhoben. Die Behörde stuft gentechnisch veränderte Tiere als neue Medikamente ein, die umfangreicher Tests und Zulassungen bedürfen. Das Start-up setzte sich sogar dafür ein, dass die Trump-Administration der Gesundheitsbehörde die Zuständigkeit entzog und argumentierte, dass die FDA eine Revolution in der Tierzucht aufhalten würde.

Um hornlose Kühe zu erschaffen, schleuste Recombinetics neue genetische Anweisungen in Hautzellen von Holsteiner-Bullen ein. Die zusätzliche DNA enthielt etwa die Bauanleitungen für Gen-Editierenzyme namens "TALEN", die an definierten Erbgut-Stellen für das Löschen von zehn DNA-Buchstaben (Basen) und das Hinzufügen von 212 neuen sorgen, damit die Holsteiner wie Angus-Rinder keine Hörner mehr bilden. Und hier kamen bei den 2013 durchgeführten Arbeiten die Bakteriengene ins Spiel: Sie bildeten als kreisförmige Mini-Chromosomen (Plasmiden) die Gen-Transporter für die neue DNA und sollten selbst nur vorübergehend in der Rinderzellen bleiben.

Gen-Editiermethoden - eine kleiner Einblick (6 Bilder)

Das System aus CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) und der Cas9-Nuklease haben die Molekularbiologinnen Jennifer Doudna und Emmanuelle Charpentier 2012 entdeckt. Dank seiner einfachen Handhabe und geringer Kosten erlebt die Gentherapie derzeit ein Revival.
(Bild: Text: Inge Wünnenberg; Grafik: Brian Sipple)

Die modifizierten Hautzellen wurden später in einem sogenannten Klonierungsverfahren verwendet, um zwei neue Tiere mit den Namen Buri und Spotigy zu erzeugen. Diese Bullen waren genetische Kopien der ursprünglichen Bullen, mit dem Unterschied, dass sie keine Hörner bildeten. Die 2015 geborenen Rinder wurden bald zu Gen-Editier-Berühmtheiten. Während Spotigy getötet wurde, um seine Gewebe zu analysieren, lebte Buri lange genug, um ungefähr 17 Nachkommen zu zeugen, die in Einrichtungen der Universität von Kalifornien in Davis und einer australischen Farm leben. Eine hornlose Tochterkuh schaffte es im April dieses Jahres auf das Cover des Magazins "Wired".

"Wir wissen genau, wohin das Gen gehört und platzieren es genau", sagten Führungskräfte von Recombinetics 2017 zu Bloomberg. "Wir haben alle wissenschaftlichen Daten, die belegen, dass es keine Nebenwirkungen außerhalb des Ziels gibt."

Das Editieren von Genen ist jedoch noch nicht so vorhersehbar oder zuverlässig, wie die Befürworter meinen. Stattdessen kann das Verfahren zu erheblichen unerwarteten Änderungen führen, ohne dass dies jemand bemerkt. „Mit der Weiterentwicklung der Genom-Editier-Technologie wächst auch unser Verständnis für die unbeabsichtigten Veränderungen, die sie hervorruft“, schrieben die FDA-Wissenschaftler unter der Leitung von Alexis Norris und Heather Lombardi im Juli in einem Fachartikel. Sie denken, dass Fehler bei der Geneditierung „zu selten gemeldet werden“ und ein „blinder Fleck“ für Wissenschaftler sind.

Das Risiko von zufälligen Veränderungen besteht nicht nur bei Nutztieren. Inzwischen werden Gen-Editier-Behandlungen zur Heilung seltener Krankheiten an Menschen getestet, und es ist möglich, dass Patienten ungeplante Problem-Mutationen erleiden. Unbeabsichtigte Konsequenzen beim Gen-Editieren sind insbesondere bei vorgeburtlichen Veränderungen, die 2018 in China zum ersten Mal auf diesem Weg vorgenommen wurden, eine Sorge. Unabhängige Wissenschaftler hatten noch keine Chance zu bestätigen, dass die chinesischen Zwillingsmädchen ebenfalls unbeabsichtigte Fehler in ihrer DNA haben. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) warnte dieses Jahr, dass weitere Versuche, gentechnisch veränderte Menschen zu erschaffen, auch aufgrund von technischen Unsicherheiten „unverantwortlich“ wären.

(vsz)