Point «Aktuelle Biotechnologie» Juli 2026 (Nr. 289)

Genomeditierung: Gesünderer genomeditierter Reis mit weniger Cadmium

Cadmium ist ein giftiges und krebserregendes Schwermetall. Es kann von Pflanzen aufgenommen und angereichert werden, und so in die Nahrungskette gelangen. Besonders problematisch ist das bei Reis, der in vielen Ländern ein Grundnahrungsmittel ist. Hier kann die Kadmiumaufnahme über die Körner etwa die Hälfte der Gesamtbelastung durch die Ernährung ausmachen. 

Ein Forschungsteam aus China und Japan beschreibt jetzt, wie durch Genomeditierung der Cadmiumgehalt in Reiskörnern fast halbiert werden kann, ohne sonstige agronomische oder Ernährungseigenschaften der Pflanzen zu beeinträchtigen. Dies wurde durch die gezielte Mutation einer einzelnen Aminosäure in einem Metall-Transporteiweiss ermöglicht. Dadurch wird die Aufnahme des Spurenelements Zink durch die Wurzeln gefördert und zugleich die Cadmiumanreicherung in den Körnern reduziert. 

Ähnliche Mutagenese-Ansätze hatten zuvor bereits cadmiumreduzierte Reissorten produziert. Allerdings war bei diesen auch die Aufnahme des Spurenelements Magnesium eingeschränkt, was zu Wachstumsstörungen und Ertragseinbussen führte. Für die jetzt präsentierte Studie hatten die Forschenden die Pflanzen so verändert, dass sie eine normale Magnesiumaufnahme behielten. Die hier identifizierte Mutation kann jetzt mit wenig Aufwand in verschiedene Reissorten übertragen werden, um deren Schwermetallgehalt bei unverändertem Ertrag zu vermindern und so die Lebensmittelsicherheit zu verbessern.    (mehr…) 

Medizin: Erfolgreiche Gentherapie des Fragilen X-Syndroms im Tierversuch

Das Fragile X-Syndrom (FXS) ist die häufigste vererbbare Krankheit, welche die intellektuelle Entwicklung betreffen kann. Ausgelöst wird es durch eine bekannte Mutation des FMR1-Gens, welches für die Produktion eines an der Hirnentwicklung beteiligten Proteins erforderlich ist. Eine Heilung der Krankheit ist trotz intensiver Forschungsarbeiten bisher nicht möglich.

Ein US-Forschungsteam hat jetzt vielversprechende Resultate einer Gentherapie bei Mäusen mit mutiertem FMR1-Gen beschrieben, die verschiedene Symptome zeigen, die auch bei menschlichen FXS-Erkrankungen auftreten. Die Forschenden verpackten eine intakte Kopie des menschlichen FMR1-Gens in Adeno-assoziierte Viren (AAV), die sich nicht selbständig vermehren können und auch keine Krankheiten hervorrufen. Nach Injektion dieser Viren in das Hirn oder die Blutbahn der Mäuse übertragen sie das FMR1-Gen in die Gehirnzellen.
 
Bei den so behandelten Mäusen konnten deutliche Verbesserungen verschiedener Verhaltens-Auffälligkeiten beobachtet werden. So reagierten sie weniger schreckhaft auf Geräusche, und zeigten weniger nutzlose, repetitive Bewegungsmuster. Dieser Ansatz könnte nach weiterer Optimierung und Sicherheitsprüfung zu einer Behandlung des menschlichen Fragilen X-Syndroms weiterentwickelt werden. (mehr…)

Biotechnologie: Nutzen und Regulierung genetisch modifizierter Mikroorganismen

Nachdem die EU im Juni 2026 innovationsfreundliche Regeln für den Umgang mit Pflanzen aus neuen Züchtungsverfahren verabschiedet hat, wendet sich das Augenmerk den genetisch modifizierten Mikroorganismen zu. Diese werden bereits seit langer Zeit in geschlossenen Systemen als biologische Fabriken für Arzneigrundstoffe, Vitamine, Lebensmittelzutaten und Feinchemikalien eingesetzt. Ihre Regulierung hat allerdings mit dem wissenschaftlichen Fortschritt nicht mitgehalten, was mögliche nützliche Anwendungen einschränkt.

Die EU-Kommission hat als Entscheidungsgrundlage verschiedene Studien in Auftrag gegeben. Darin wird als Beispiel aufgezeigt, dass genetisch modifizierte Bodenbakterien den Stickstoffdüngerbedarf beim Maisanbau ohne Ertragseinbussen um ein Viertel reduzieren und so grosse Vorteile für Klima und Umwelt bieten könnten. In den USA werden genomeditierte Bakterien bereits zu diesem Zweck erfolgreich eingesetzt. Auch für die Kariesprophylaxe, die Bioremediation von PFAS-Rückständen, für die Extraktion von Bodenschätzen oder den Pflanzenschutz werden genetisch modifizierte Mikroorganismen bereits ausserhalb Europas erfolgreich eingesetzt.
 
Die Europäische Kommission hat jetzt Vorschläge zu einer Modernisierung des gesetzlichen Rahmens für Mikroorganismen zur Diskussion gestellt. Die Anpassungen an den wissenschaftlichen Fortschritt sollen Anwendungen genetisch modifizierter Mikroorganismen in der Umwelt erleichtern. Bei der Risikobeurteilung sollen verstärkt die tatsächlichen Eigenschaften der Organismen bewertet werden.   (mehr…) 

Neue Züchtungsverfahren: Schorf- und feuerbrandresistente cisgene Apfelbäume

Die Apfel-Krankheiten Feuerbrand und Apfelschorf können massive Ernteeinbussen verursachen und erfordern grossen Aufwand bei Vorbeugung und Bekämpfung. Daher ist die Entwicklung resistenter Sorten ein grosses Anliegen. Bei der klassischen Resistenzzüchtung durch Kreuzung gehen allerdings bewährte Qualitätseigenschaften der etablierten Sorten verloren. Als Alternative wird die Cisgenese weiterentwickelt, bei der apfeleigene Resistenzgene mit molekularbiologischen Verfahren übertragen werden, ohne die übrigen Sorteneigenschaften zu verändern.

Ein Forschungsteam aus der Schweiz, den Niederlanden und Deutschland beschreibt jetzt die Entwicklung neuer cisgener Apfellinien mit Resistenzen gegen Feuerbrand oder den Apfelschorf. Dazu wurden spezifische Resistenzgene in die bewährte, aber krankheitsanfällige Apfelsorte Gala übertragen. Bei dem gewählten Verfahren wurden nach der Genübertragung in einem zweiten Schritt der grösste Teil der nicht erforderlichen artfremden Gensequenzen wieder entfernt, so dass ausser den Apfelgenen nur kurze, funktionslose Abschnitte im Erbgut verbleiben.

Die cisgenen Pflanzen wiesen eine hohe Resistenz gegen die Krankheitserreger auf. Ähnliche Apfelbäume wurden bereits erfolgreich im Freiland getestet. Die jetzt neu entwickelten Pflanzen tragen keine artfremden Gene und haben weiter reduzierte Anteile nichtfunktioneller Vektorreste.  Für eine kommerzielle Anwendung empfehlen die Forschenden, mehrere Resistenzgene zu kombinieren, um eine dauerhafte Resistenz zu gewährleisten.   (mehr…)

Vollständige PDF Version Point «Aktuelle Biotechnologie» Juli 2026 (Nr. 289) mit Quellenangaben

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