Hilfsmittel sollen Präzision erhöhen. Bild: Shutterstock

Vorsorgen statt nachtrauern: Genschere bringt Genom durcheinander

Ein Mole­kül, das ein­ge­setzt wird, um gen­tech­ni­sche Ein­grif­fe mit der Gen­sche­re CRISPR / Cas bei mensch­li­chen Zel­len effi­zi­en­ter zu machen, zer­stört Berei­che des Genoms, schrei­ben ETH-For­schen­de Anfang Dezem­ber in einer Publi­ka­ti­on in der renom­mier­ten Fach­zeit­schrift «Natu­re Bio­tech­no­lo­gy»1. Auch bei Pflan­zen sind sol­che Neben­ef­fek­te nicht unbe­kannt – jedoch weit­ge­hend uner­forscht. Die Indu­strie strebt trotz­dem eine Dere­gu­lie­rung der neu­en Gen­tech­nik in der Land­wirt­schaft an. Wie soll dem in der Bun­des­ver­fas­sung ver­an­ker­ten Vor­sor­ge­prin­zip dann noch Rech­nung getra­gen wer­den?

Seit ihrer Ent­deckung im Jahr 2012 hat die Genom­be­ar­bei­tung mit CRISPR /Cas rasan­te Fort­schrit­te gemacht: Bei Men­schen, Pflan­zen und auch bei Mikro­or­ga­nis­men wird das umstrit­te­ne Werk­zeug ein­ge­setzt. Gleich­zei­tig wird es ste­tig wei­ter­ent­wickelt. Ein wich­ti­ges Ziel: mehr Treff­si­cher­heit und weni­ger Neben­ef­fek­te. Neben dem ursprüng­li­chen CRISPR /Cas9 wer­den bereits zahl­rei­che neue Vari­an­ten ange­wen­det: CRISPR /Cas10, CRISPR /
Cas12a oder CRISPR /Cas12b, um nur eini­ge zu nen­nen. Zudem wird nach Hilfs­mit­teln gesucht, wel­che die Prä­zi­si­on erhö­hen.

Ein sol­ches Hilfs­mit­tel ist der nun umstrit­te­ne Pro­te­in­ki­na­se­hem­mer AZD 7648.1. Mit der Ver­wen­dung des Mole­küls soll eine prä­zi­se­re Repa­ra­tur der Bruch­stel­len ange­strebt wer­den, wel­che die Gen­sche­re CRISPR /Cas9 ver­ur­sacht. Wenn die Gen­sche­re schnei­det, wer­den bei­de DNA-Strän­ge durch­trennt. Für den Orga­nis­mus kann dies poten­zi­ell schwer­wie­gen­de Fol­gen haben. Des­halb akti­viert der Schnitt natür­li­che Repa­ra­turme­cha­nis­men, mit denen die Zel­le sol­che Schä­den repa­riert. Der häu­fi­ge­re Repa­ra­tur­weg, die soge­nann­te nicht-homo­lo­ge End­ver­knüp­fung, geschieht schnel­ler, dafür unge­nau­er. Hier wer­den die Enden der zer­schnit­te­nen DNA nach dem Zufalls­prin­zip wie­der zusam­men­ge­fügt. Im Gegen­satz dazu ist der ande­re Weg – auch homo­lo­ge Rekom­bi­na­ti­on genannt – zwar genau­er, braucht aber mehr Zeit und wird ledig­lich beschränkt, in bestimm­ten Pha­sen des Zell­zy­klus, akti­viert. Um die Lücke im DNA-Strang zu schlies­sen und die ent­fern­te Stel­le neu auf­zu­bau­en, muss zudem auch eine Vor­la­ge vor­han­den sein: etwa ein iden­ti­scher DNA-Abschnitt eines ande­ren Chro­mo­soms.

Ein­grif­fe mit CRISPR/Cas kön­nen gro­be Feh­ler ver­ur­sa­chen und das Genom desta­bi­li­sie­ren. Auch grös­se­re Umstruk­tu­rie­run­gen in den Chro­mo­so­men sind nicht sel­ten. Bild: Shut­ter­stock

Genau die­sen kom­pli­zier­te­ren Repa­ra­tur­weg möch­ten For­schen­de aber ger­ne nut­zen, um durch einen mög­lichst prä­zi­sen Ein­bau von aus­ge­such­ten DNA Seg­men­ten in eine gewünsch­te Gen­re­gi­on Krank­heits­ge­ne zu repa­rie­ren. Doch wie bringt man die Zel­le dazu, die­sen Weg ein­zu­schla­gen? Hier kommt der unter­such­te Pro­te­in­ki­na­se­hem­mer AZD 7648 zum Ein­satz. Die­ser blockiert die unge­naue Schnell­re­pa­ra­tur und zwingt die Zel­le dazu, exakt zu arbei­ten. Doch was als Effi­zi­enz­stei­ge­rung erscheint, hat Schat­ten­sei­ten: uner­wünsch­te gene­ti­sche Ver­än­de­run­gen an Orten im Genom, von denen ange­nom­men wur­de, dass sie unbe­rührt blei­ben. Und dies sogar «en mas­se». Tau­sen­de von DNA-Bau­stei­nen (Basen) wer­den gelöscht, sogar Chro­mo­so­men­ar­me bre­chen weg. Die Kon­se­quenz: Das Genom wird insta­bil. Doch hät­te man das gesam­te Genom nicht weit­räu­mig ana­ly­siert, wären die­se Ver­än­de­run­gen unent­deckt geblie­ben. Die besorg­nis­er­re­gen­de Wahr­heit ist, dass nach unge­woll­ten Ver­än­de­run­gen in der Regel nur in Regio­nen gesucht wird, die ent­we­der in der Nähe der gewünsch­ten Ver­än­de­rung lie­gen oder an denen nach Modell­vor­her­sa­gen Ver­än­de­run­gen beson­ders wahr­schein­lich sind. Selbst die Autoren der ETH-Stu­die bezwei­feln, dass sie das gesam­te Aus­mass voll­stän­dig über­blicken. Zwar zei­gen sie sich dar­über schockiert, doch sie erhof­fen sich, die Gefahr ban­nen zu kön­nen. Wie? Indem man in Zukunft nicht nur ein Mole­kül zur För­de­rung der homo­lo­gen Rekom­bi­na­ti­on ein­setzt, son­dern einen gan­zen Cock­tail an ver­schie­de­nen 11 Sub­stan­zen. Ob dies wei­te­re uner­war­te­te Neben­wir­kun­gen aus­lö­sen wird, steht noch in den Ster­nen.

Auch bei Pflan­zen stre­ben For­schen­de danach, den genaue­ren Repa­ra­tur­weg (via homo­lo­ge Rekom­bi­na­ti­on) zu för­dern. Auch hier­für wer­den Enzy­me, etwa Exo­nu­klea­se aus Her­pes­vi­ren oder aus Viren, die aus­schliess­lich Bak­te­ri­en befal­len (Bak­te­rio­pha­gen), ver­wen­det. Stu­di­en zu Neben­wir­kun­gen gibt es prak­tisch kei­ne.

Grö­be­re Feh­ler auch ohne Hilfs­mo­le­kül

Bei Zel­len von Säu­ge­tie­ren ist schon län­ger bekannt, dass der Ein­satz der Gen­sche­re auch ohne Hilfs­mit­tel grös­se­re gene­ti­sche Ver­än­de­run­gen aus­lö­sen kann. Die­ses Phä­no­men, bei dem sich Hun­der­te gene­ti­sche Ver­än­de­run­gen auf ein­mal ereig­nen, wird Chro­mo­thrip­sis genannt. Dabei kön­nen Abschnit­te des Erb­guts ver­tauscht, ver­dreht, neu kom­bi­niert wer­den oder auch ganz ver­lo­ren gehen. Bei Pflan­zen wur­den erst 2023 zum ersten Mal sol­che Effek­te
nach dem Ein­satz von CRISPR in einer Stu­die im Fach­jour­nal «Plant Cell» nach­ge­wie­sen, so etwa bei Toma­ten.2 Grund dafür war die feh­ler­an­fäl­li­ge Repa­ra­tur mit­tels nicht­ho­mo­lo­ger End­ver­knüp­fung nach dem CRISPR ver­ur­sach­ten Dop­pel­strang­bruch.

Chro­mo­thrip­sis scheint bei Pflan­zen, die gen­tech­nisch nicht ver­än­dert wur­den, eher sel­ten auf­zu­tre­ten. Doch mit dem Ein­satz der Gen­sche­re kön­nen auch Orte im Erb­gut häu­fi­ger davon betrof­fen sein, die anson­sten durch natür­li­che Repa­ra­turme­cha­nis­men vor sol­chen Ver­än­de­run­gen geschützt sind. Die Risi­ken kön­nen nicht pau­schal vor­her­ge­sagt wer­den. Eine Fall-zu-Fall-Beur­tei­lung ist unum­gäng­lich.

Wird nicht das gesam­te Genom sequen­ziert, kön­nen auch grös­se­re Ver­än­de­run­gen unent­deckt blei­ben. Bild: Shut­ter­stock

Risi­ko­prü­fung zwin­gend

Die Ergeb­nis­se der oben erwähn­ten Stu­di­en stel­len ein­mal mehr die angeb­li­che Prä­zi­si­on der Gen­sche­ren infra­ge. Zwar könn­ten mit­hil­fe der neu­en Gen­tech­nik bestimm­te Orte im Erb­gut geziel­ter ange­steu­ert wer­den, um es an die­ser Stel­le zu durch­tren­nen. Die Fol­gen die­ser Schnit­te sind jedoch wenig vor­her­sag­bar und nicht kon­trol­lier­bar. In der Kon­se­quenz kön­nen die aus den Ver­fah­ren der neu­en Gen­tech­nik resul­tie­ren­den Pflan­zen nicht per se als sicher ange­se­hen wer­den, son­dern müs­sen ein­ge­hend auf Risi­ken geprüft wer­den.

In eini­gen Län­dern, zum Bei­spiel den USA, sind gen­tech­nisch ver­än­der­te Pflan­zen (auch aus neu­er Gen­tech­nik) bereits ohne Risi­ko­prü­fung zuge­las­sen. Erst wenn sich in der Anwen­dung her­aus­stellt, dass Men­schen, Tie­re oder die Umwelt Schä­den davon­tra­gen, wird das betrof­fe­ne Pro­dukt vom Markt genom­men und der Her­stel­ler ver­klagt.

Auch in der EU und nun in der Schweiz lob­by­iert die Agrar­in­du­strie und die damit ver­ban­del­te Wis­sen­schaft für eine Dere­gu­lie­rung der neu­en Gen­tech­nik: Ein ver­ein­fach­tes Ver­fah­ren soll­te aus­rei­chen, um unzäh­li­ge sol­che Pflan­zen mit diver­sen gen­tech­ni­schen Ver­än­de­run­gen frei­zu­set­zen und ent­spre­chen­de Pro­duk­te zu ver­mark­ten. Dabei wäre es nicht vor­ge­schrie­ben, unbe­ab­sich­tig­te gene­ti­sche Ver­än­de­run­gen wie die Chro­mo­thrip­sis zu unter­su­chen. Die­se neue Regu­lie­rung wür­de nicht nur land­wirt­schaft­lich genutz­te Acker­pflan­zen, son­dern auch Wild­pflan­zen umfas­sen. Die geplan­te Dere­gu­lie­rung und die mas­sen­haf­te Frei­set­zung von Orga­nis­men aus neu­er Gen­tech­nik könn­ten die Lebens­grund­la­gen künf­ti­ger Gene­ra­tio­nen gefähr­den.

Stu­di­en zu unge­woll­ten Neben­ef­fek­ten von CRISPR/Cas bei Pflan­zen sind rar.Bild: Shut­ter­stock

Wie die ETH-For­schen­den in einem Inter­view sagen, sind die Ergeb­nis­se ihrer Stu­die «nicht das Ende, son­dern der Beginn von wei­te­ren Fort­schrit­ten bei der Genom­ver­än­de­rung mit­tels CRIS­PR/­Cas-Tech­ni­ken». Die Ent­wick­lung wird vor­an­ge­trie­ben mit Stof­fen, die unbe­kann­te Risi­ken ber­gen, wel­che geprüft wer­den müs­sen. Wäh­rend eine Risi­ko­prü­fung bei medi­zi­ni­schen Anwen­dun­gen ein Muss ist und nie­mals hin­ter­fragt wird, wird die glei­che
Risi­ko­prü­fung in der Land­wirt­schaft von der Agrar­lob­by als über­flüs­sig bewer­tet. Dabei blei­ben land­wirt­schaft­li­che Anwen­dun­gen nicht in einer «Sack­gas­se» wie beim Men­schen, wo ver­erb­ba­re Ein­grif­fe in die Keim­bahn (noch) ver­bo­ten sind. Nein. Hier wer­den gen­tech­nisch ver­än­der­te Orga­nis­men im gros­sen Stil in die Natur frei­ge­setzt, wo die gen­tech­ni­schen Ver­än­de­run­gen
sehr wohl an Art­ge­nos­sen wei­ter­ge­ge­ben wer­den kön­nen. Eine Beein­träch­ti­gung von Öko­sy­stem und Bio­di­ver­si­tät ist somit vor­pro­gram­miert. Die Pro­duk­te der neu­en Gen­tech­nik stecken jedoch im Pro­of-of-con­cept-Sta­di­um: Sie kom­men frisch aus dem Labor. Lang­zeit­stu­di­en zu Lei­stung und Risi­ken gibt es kei­ne. Der erste Schwei­zer Frei­set­zungs­ver­such mit einer CRIS­PR-Pflan­ze wur­de erst Anfang 2024 gestar­tet. Da sich die nega­ti­ven Aus­wir­kun­gen der ange­bau­ten Gen­tech­pflan­zen erst nach län­ge­rer Anbau­zeit mani­fe­stie­ren, ist es dann bereits zu spät, um sie aus der Natur zurück­zu­ho­len.

Vor­sor­ge­prin­zip wal­ten las­sen

Genau um sol­che Situa­tio­nen zu ver­mei­den, wur­de das Vor­sor­ge­prin­zip – das Kern­ele­ment der euro­päi­schen Natur­schutz­ge­setz­ge­bung – in der Bun­des­ver­fas­sung ver­an­kert.

Das Vor­sor­ge­prin­zip ist ein Prin­zip zum Umgang mit Situa­tio­nen der Unsi­cher­heit, in denen auf­grund von man­geln­dem Risi­ko­wis­sen die Wahr­schein­lich­keit des Scha­dens­ein­tritts noch nicht ange­ge­ben wer­den kann. Es schreibt vor, Vor­keh­run­gen zu tref­fen und Daten zu erhe­ben, um sich vor die­sem Scha­den mög­lichst zu schüt­zen. Ziel ist es, auf die­se Wei­se das Risi­ko, d. h. das Pro­dukt von Wahr­schein­lich­keit und Scha­den, zu ermit­teln. Sobald die­ses Wis­sen aus­rei­chend ist, wird der Vor­sor­ge­be­reich ver­las­sen. Erst dann kann ent­schie­den wer­den, ob die nun bekann­ten Risi­ken akzep­ta­bel sind oder nicht. Auch wenn dies an ein anfor­de­rungs­rei­ches Ver­fah­ren gebun­den ist und die Ver­mark­tung dadurch hin­aus­ge­zö­gert wird, ist es aus ethi­scher Sicht unver­zicht­bar, die­sen Aspekt auch in Zei­ten eines beschleu­nig­ten Tech­no­lo­gie­fort­schritts zu berück­sich­ti­gen – selbst wenn die­ser Fort­schritt nötig erscheint, um die anste­hen­den glo­ba­len Her­aus­for­de­run­gen mei­stern zu kön­nen.3, 4

Die Lebens­mit­tel­schutz-Initia­ti­ve steht für die Umset­zung des Vor­sor­ge­prin­zips ein, zum Schutz von Mensch, Tier und Umwelt. Sie ver­an­kert die Bedin­gung einer stren­gen Risi­ko­prü­fung für alle For­men der Gen­tech­nik in der Bun­des­ver­fas­sung und setzt sich für die Wahl­frei­heit der Kon­su­mie­ren­den ein. Nur mit einer stren­gen Regu­lie­rung, die eine Koexi­stenz zwi­schen Land­wirt­schaft mit und ohne Gen­tech­nik ermög­licht, ist ein aus­rei­chen­der Schutz gewähr­lei­stet. Des­halb ist es wich­tig, dass wir die Unter­schrif­ten für die Lebens­mit­tel­schutz-Initia­ti­ve so schnell als mög­lich sam­meln. Hel­fen auch Sie mit und unter­schrei­ben Sie jetzt die Lebens­mit­tel­schutz-Initia­ti­ve!

1 Cullot G et al. 2024 Genome editing with the HDR-enhancing DNA-PKcs inhibitor AZD7648 causes large-scale genomic alterations. Nature Biotechnology

2 Samach A et al. 2023 CRIS­PR/­Cas9-indu­ced DNA breaks trig­ger cross­over, chro­mo­so­mal loss, and chro­mo­thrip­sis-like rear­ran­ge­ments. Plant Cell 35 (11): 3957–3972.

3 Eid­ge­nös­si­sche Ethik­kom­mis­si­on im Aus­ser­hu­man­be­reich (EKAH) 2019 Benö­tigt das Vor­sor­ge­prin­zip eine Ergän­zung? Ethi­sche Über­le­gun­gen zum «Inno­va­ti­ons­prin­zip».

4 Eid­ge­nös­si­sche Ethik­kom­mis­si­on im Aus­ser­hu­man­be­reich (EKAH) 2018 Vor­sor­ge im Umwelt­be­reich. Ethi­sche Anfor­de­run­gen an die Regu­lie­rung neu­er Bio­tech­no­lo­gien.

Aktuelle Beiträge zum Thema

Erste CRISPR-Polopferde: Kontroversen und ethische Bedenken

«Ohne GenTechnik»-Label auf dem Vormarsch

«NGT1»-Pflanzen: Risiken nicht geringer

Bürozimmer an zentraler Lage in Zürich zu vermieten

Ich mach mit:

Saatgut und Lebensmittel aus neuer Gentechnik könnten bald ohne Kennzeichnung und Risikoprüfung verkauft werden. Was halten Sie davon?

Damit wir wissen, was auf unseren Tellern landet, sammeln wir Stimmen aus der Praxis.

So geht's:

  1. Laden Sie den passenden Fragebogen herunter.
  2. Beantworten Sie 1-3 Fragen.
  3. Senden Sie uns Ihre Antworten, den Namen Ihres Betriebs und ein hochauflösendes Foto per Email an info@gentechfrei.ch.

 

Kurzumfrage für Akteur:innen aus den Bereichen:

 

Alternativ können Sie die Fragen als Word-Dokument anfordern: info@gentechfrei.ch.


Wir veröffentlichen Ihre Einsendung auf unserer Kampagnenseite und teilen sie in den sozialen Medien. Helfen Sie uns, Transparenz, Wahlfreiheit und Nachhaltigkeit zu sichern! Danke für Ihre Unterstützung.

Fragen?
E-Mail an info@gentechfrei.ch oder 044 262 25 76.

Veranstaltung:

Zürich isst! Sichern Sie sich Ihr Ticket für unsere Filmvorführungen mit anschliessenden Podien!

Im September 2015 steht ganz Zürich im Zeichen von Ernährung, Umwelt und Genuss. «Zürich isst» bietet der Bevölkerung mit vielfältigen Veranstaltungen die Gelegenheit, sich mit Fragen einer nachhaltigen Ernährung auseinanderzusetzen. Zum Programm: www.zuerich-isst.ch. DIE ZUKUNFT PFLANZEN – BIO FÜR 9 MILLIARDEN       
23. September 2015, 18 bis 21.30, Riffraff Kino Zürich