Point «Aktuelle Biotechnologie» März 2026 (Nr. 285)

Neue Züchtungsverfahren: Vom «Stinkkraut» zu nachhaltiger Nutzpflanze durch Genomeditierung 

In vielen Anbauregionen liegt ein Grossteil des Ackerbodens im Winter brach. Der fehlende Schutz durch eine Vegetationsdecke begünstigt Erosion und Nährstoffverluste. Vor über 10 Jahren begannen US-Forschende mit der Entwicklung einer ganz neuen Nutzpflanze, die den Boden über die Wintermonate schützt und zugleich einen Ernteertrag bringt – so können zwei Fliegen mit einer Klappe geschlagen werden. 

Sie gingen dabei von dem frostharten Unkraut Acker-Hellerkraut aus, das mit dem Raps verwandt ist und auch im Winter gedeiht. Aus dessen Samen lässt sich Öl gewinnen, das zum Beispiel zu nachhaltigem, klimaneutralem Flugzeugkraftstoff weiterverarbeitet werden kann. Allerdings enthält das Öl übelriechende Senfölglykoside – die Pflanze wird im US-Volksmund daher auch als Stinkkraut («stinkweed») bezeichnet. Die Pressrückstände waren daher und auch wegen des hohen Gehalts an ungesunder Erucasäure bisher nicht als Futtermittel geeignet.

Klassische Züchtung ermöglichte Öl-Ertragssteigerungen. Durch die gezielte Ausschaltung mehrerer Pflanzengene mit Hilfe der Genschere CRISPR/Cas9 gelang es, den Gehalt unerwünschter Substanzen deutlich zu reduzieren, damit die Pflanzenreste als Futtermittel verwendet werden können. Die so neu entwickelte, genomeditierte Nutzpflanze CoverCress (TM) schützt den Boden, bringt Landwirten mehrfache Zusatzerträge und kann fossile Rohstoffe ersetzen. Sie wird in den USA bereits seit einigen Jahren erfolgreich angebaut.   (mehr…) 

Regenerative Medizin: Im Labor gezüchtete Speiseröhre funktioniert in Versuchstieren

Angeborene Fehlbildungen der Speiseröhre, bei denen ein Abschnitt des Organs fehlt und kein Durchgang zum Magen besteht, sind selten und schwierig zu behandeln. Als Alternative zu komplizierten Operationen haben britische Mediziner einen innovativen Ansatz der regenerativen Medizin entwickelt und erstmals in Versuchstieren erprobt. Ein im Labor gezüchteter Abschnitt der Speiseröhre konnte erfolgreich bei Schweinen eingesetzt werden und übernahm dort die wichtige Verbindungs- und Schluckaufgabe.

Bei der Transplantation einer Spender-Speiseröhre drohen Abstossungsreaktionen, ausserdem ist die funktionelle Integration eines fremden Organs schwierig. Das Forschungsteam verwendete daher Abschnitte der Speiseröhren von jungen Schweinen und entfernte sämtliche lebenden Zellen vollständig daraus, so dass nur die knorpelige Struktur übrigblieb. In einem zweiten Schritt besiedelten sie dieses Gerüst mit Muskel- und Bindegewebszellen von Empfängerschweinen, und förderten die Zellvermehrung während acht Wochen in einem Bioreaktor.

Die im Labor gezüchteten Speiseröhrenabschnitte wurden anschliessend in junge, wachsende Schweine eingefügt. Sie verbanden sich mit dem Empfängerorgan, wurden mit Blut versorgt und übernahmen die Schluckfunktion. Abstossungsreaktionen wurden nicht beobachtet, da die Implantate nur körpereigene Zellen enthielten. Für eine Behandlung bei Menschen ist geplant, ebenfalls ein Speiseröhrengerüst vom Schwein zu verwenden, und dieses mit menschlichen Zellen des Empfängers zu besiedeln. Allerdings sind hierzu noch umfangreiche Vorarbeiten erforderlich, um die Sicherheit des Verfahrens zu gewährleisten.   (mehr…) 

Nachhaltigkeit: Vom PET-Abfall zu Parkinson-Medikament mit Biotechnologie

Kohlenstoff-Atome sind die zentralen Bausteine der organischen Chemie. Zu den Produkten gehören unter anderem Medikamente, Feinchemikalien und Kunststoffe. In den meisten Fällen dienen immer noch fossile Rohstoffe wie Erdöl als Ausgangsstoff. Da diese Substanzen am Ende ihrer Lebensdauer zum Grossteil entweder verbrannt oder zersetzt werden, trägt das dabei entstehende Kohlendioxid als Treibhausgas zur Klimaerwärmung bei. Hier können nicht-fossile Rohstoffe wie Biomasse oder das Recycling von Abfällen einen wichtigen Beitrag zur Nachhaltigkeit leisten.

Ein schottisches Forschungsteam zeigt jetzt, wie PET-Plastikabfälle mit Hilfe der Biotechnologie zu dem wichtigen Parkinson-Medikament L-DOPA rezykliert werden können. Der Kunststoff wird zunächst chemisch oder mit Hilfe von Enzymen in seinen Grundbaustein TPA zerlegt. TPA wird anschliessend durch gentechnisch veränderte Bakterien, die eine Reihe von Stoffwechselgenen aus anderen Mikroorganismen tragen, in mehreren Schritten zu L-DOPA umgewandelt.

Diese Machbarkeitsstudie zeigt erstmals die Produktion eines Nerven-Medikaments aus Kunststoffabfällen mit Hilfe von Mikroorganismen. Dies dient den Forschenden allerdings nur als Beispiel, um das Nachhaltigkeitspotenzial der Biotechnologie aufzuzeigen. Durch entsprechende Anpassung des Bakterienstoffwechsels lassen sich auch Aromen, Riechstoffe, kosmetische Zutaten und weitere wertvolle Feinchemikalien ohne fossile Grundstoffe und daher mit wesentlich geringerer Klimabelastung gewinnen.  (mehr…) 

England: Genomeditiertes Futtergetreide nimmt Hürde auf dem Weg zum Markt 

England ist der erste Landesteil in Europa, in dem seit dem Herbst 2025 eine vollständige Gesetzgebung zur Regulierung von Pflanzen aus neuen Züchtungsverfahren in Kraft ist. Eine genomeditierte Futtergerste hat jetzt als erste Pflanze die Bestätigung der Behörden für die Marktanmeldung erhalten, eine wichtige Voraussetzung für den Marktzugang.

Die Pflanzen waren am Rothamsted Research Forschungszentrum entwickelt worden. Durch mit Hilfe der Genschere CRISPR/Cas9 gezielt eingeführte kleine Mutationen wurden zwei Gerstengene inaktiviert, die im Stoffwechsel am Abbau von Ölen beteiligt sind. Dadurch erhöht sich der Ölgehalt in den Blättern, und damit auch die Energiedichte der Pflanzen als Tierfutter. Neben einer effizienteren Mast soll dadurch der Methanausstoss von Wiederkäuern, der eine deutliche Klimabelastung darstellt, um bis zu 15 Prozent reduziert werden.

Die genomeditierten Pflanzen haben die Bestätigung der Behörden erhalten, dass sie als «präzisionsgezüchtete Organismen» eingestuft werden und so einen erleichterten Marktzugang in England erhalten. Sie werden bereits im Versuchsmassstab durch ein Netz von Landwirtschaftsbetrieben erprobt. Als letzte Hürde vor einer Markteinführung als Futter- oder Lebensmittel steht noch eine Bewilligung der Lebensmittelbehörde FSA aus.   (mehr…)

Vollständige PDF Version Point «Aktuelle Biotechnologie» März 2026 (Nr. 285) mit Quellenangaben

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