Im Jahr 2020 wurde der Nobelpreis für Chemie an Emmanuelle Charpentier und Jennifer Doudna für die Entwicklung einer präzisionsbasierten Gen-Editing-Technologie mit mehreren Anwendungen von der Medizin bis zur Landwirtschaft verliehen.
Mit CRISPR-CAS (CRISPR-CAs) von Clustered regelmäßig verwandelte Kurzpalindrom-Wiederholungen (CRISPR-CAs) können Wissenschaftler präzise Flecken in der DNA abzielen und kleine Mutationen einführen, die letztendlich die Merkmale des Organismus modifizieren.
CRISPR-CAS ist ein Beispiel für neue Genomtechniken (NGTs), die häufig als die nächste Generation genetisch veränderter Organismen (GVO) bezeichnet werden.
NGTs bieten eine breite Palette potenzieller Anwendungen in verschiedenen Bereichen, einschließlich Landwirtschaft und Medizin.
Um besser zu verstehen, was NGTs sind und wie sie funktionieren, gingen die Tech-Gespräche von Euronews nach Hertfordshire, einem Landkreis nördlich von London, wo ein Team von Forschern Europas erstes Gene-geweihtes Weizenfeldprozess führt.
Was sind NGTs und wie unterscheiden sie sich von GVO?
Die Europäische Union muss noch eine umfassende rechtliche Definition für NGTs verabschieden. Das derzeitige Verständnis basiert auf einem von der Europäischen Kommission im Jahr 2023 vorgeschlagenen Entwurf, der seitdem Gegenstand laufender Diskussionen ist.
Basierend auf diesem Dokument definiert Vittoria Brambilla, Associate Professor in Botanik an der Universität Mailand, NGTs als Pflanzen, die keine Gene enthalten, die von sexuell inkompatiblen Organismen stammen.
„Sie (NGTs) enthalten eher nur kleine Insertionen oder Deletionen, die die Funktion des endogenen Gens selbst modifizieren können“, fügte sie hinzu.
Genau wie bei GVO werden NGTs häufig als technologische Werkzeuge dargestellt, die eine Ernte verbessern sollen.
Während GVOs unabhängig von ihrer Herkunft Gene aus einem Organismus in einen anderen einfügen, führen NGTs keine DNA aus sexuell inkompatiblen Organismen ein.
Es gibt verschiedene Techniken, um NGTs zu erstellen, aber es gibt eine, die mehr als die anderen auffällt. „Die meisten von ihnen (NGTs) jetzt werden sie durch das CRISPR-Cas9-System gemacht“, sagte Brambilla.
CAS-9 ist ein Enzym, eine Art Protein, das chemische Reaktionen in der Zelle beschleunigt. In den häufigsten Verwendungen von CRISPR wirkt CAS-9 wie molekulare Schere und schneidet die DNA eines Organismus an einem bestimmten Ort, um ein Gen auszuschalten. Wenn die Zelle versucht, die Pause zu reparieren, wird häufig kleine Mutationen eingeführt.
Die Stärke der CRISPR liegt in seinem Gleichgewicht zwischen relativ einfacher Entwicklung und präziser DNA -Modifikation. Diese Präzision wird durch eine Führungs-RNA ermöglicht, ein maßgeschneidertes Molekül, das das Cas9-Enzym an einen bestimmten Ort in der DNA-Sequenz lenkt.
Diese Technik kann jedoch manchmal technische Herausforderungen darstellen.
„Sie möchten eine Pflanze haben, die in jeder Zelle dieselbe Mutation hat“, sagte Ania Lukasiewicz, ein Forscher in der Pflanzenzüchtung an der Universität Wageningen.
„Pflanzen haben die Fähigkeit, aus nur einer Zelle zu einer ganz neuen Pflanze zu werden. Die Regeneration von Pflanzen nach der Bearbeitung kann jedoch immer noch etwas schwierig sein“, fügte sie hinzu.
Das erste Gen-bearbeitete Weizenfeld in Europa
Ein Beispiel für angewandte NGT in der Landwirtschaft findet sich in der Nähe von London in der Stadt Harpenden. Hier führen Nigel Halford und sein Team bei Rothamsted Research die erste Prüfung von Europa mit generiertem Weizen vor.
Das Projekt begann 2016 direkt nach dem Brexit. Das Team benutzte CRISPR-Cas9, um das Sparaginniveau in der Ernte zu verringern. Sparagin ist eine Aminosäure; Die Besorgnis darüber tritt während der Lebensmittelverarbeitung auf: Wenn es gebacken, gebraten oder geröstet ist, kann es in Acrylamid umwandeln, ein potenzielles Karzinogen.
„Das Experiment war erfolgreich“, sagte Halford.
In diesem Experiment verwendete Rothamsted Research CRISPR unterschiedlich als den Standardansatz.
Anstatt Cas9 und die Führungs -RNA mit Partikelbombardierung oder anderen Direktverträgen einzuführen, umfasste das Team einen genetischen Modifikationsschritt. Dies beinhaltete das Einfügen von Genen, die Cas9 und die Führungs -RNA in die Pflanze kodieren, wodurch sie vorübergehend als GM -Ernte eingestuft wurde. Sobald die Bearbeitung abgeschlossen ist, werden die GM-Komponenten herausgebracht, sodass eine genombezogene, aber gentechnikfreie Anlage hinterlassen wird.
Das Entfernen der GM -Elemente erwies sich jedoch als herausfordernd.
Das Projekt wurde zunächst nicht unter Berücksichtigung von GM -Elementen entworfen. Infolgedessen wiederholt das Team das Experiment nun in einer anderen Weizensorte und berücksichtigt alternative Transformationsmethoden, um den Entfernungsprozess zu vereinfachen.
Trotz dieser Hürden ist Halford hoffnungsvoll. „Ich bin optimistisch, dass wir weiterentwickeln und Dinge auf dem Markt sehen werden, was einfach fantastisch ist“, sagte er.
EU -Vorschriften für NGTs
Derzeit werden NGTs in der EU nach der GVO -Gesetzgebung reguliert. Dies bedeutet, dass sie umfangreiche Überprüfungen und Tests durchlaufen und ihre Produktions- und Kommerzialisierungskomplexe betreiben.
Der Vorschlag der Kommission von 2023 ebnet jedoch den Weg für weniger strenge Vorschriften für NGTs.
Nach dem Vorschlag würden NGT -Produkte in zwei Kategorien aufgeteilt: NGT 1 und NGT 2. Während NGT 2 -Produkte den GVO -Vorschriften unterliegen, wären NGT 1 -Produkte von den strengeren Risikobewertungen und Kennzeichnungsanforderungen ausgenommen.
LukaSiewicz erklärte, dass der primäre Unterschied zwischen NGT 1 und NTG 2 in der Anzahl und Art der zulässigen genetischen Modifikationen liegt. Die Kategorie der NGT 1 ermöglicht nur bis zu 20 kleine Einfügungen und gezielte Ergänzungen von Genen aus Kreuzbaren Arten, und alle anderen Produkte fallen unter NGT 2.
Aber nicht jeder ist überzeugt
Während diese Deregulierung bei vielen Wissenschaftlern, andere, wie Katja Tielbörger, Professorin für Pflanzenökologie an der Universität Tübingen in Deutschland, aufregende Aufregung ausgelöst hat.
Sie sagte, sie sei nicht gegen NGTs, sondern äußerte ernsthafte Bedenken hinsichtlich der vorgeschlagenen EU -Verordnung. Sie ist besonders besorgt über die potenziellen Umwelt- und landwirtschaftlichen Auswirkungen der Einführung neuer Pflanzensorten, insbesondere angesichts unseres begrenzten Verständnisses für wilde Arten.
„Wir können keine Äquivalenz von NGT 1 mit normaler Zucht beanspruchen“, sagte Tielborger, als sie die Unterscheidung zwischen NGT 1 und NGT 2 in Frage stellte.
„Und selbst molekulare Biologen würden zustimmen, dass diese Unterscheidung zwischen NGT 1 und NGT 2 nicht auf wissenschaftlichen Beweisen beruht. Ich meine, es ist nur eine zufällige Zahl und es macht keinen Sinn“, fügte sie hinzu.
Sie ist auch nicht überzeugt über die Fähigkeit von NGTs, unser Lebensmittelsystem zu retten, und sagt: „Wir brauchen keine neuen Sorten, um die Welt zu ernähren.“
„Ernährungssicherheit ist kein Problem, von dem wir Sorten haben. Es ist ein Problem, wie das Essen verteilt wird und was damit passiert“, sagte Tielborger.
