Point «Aktuelle Biotechnologie» September 2026 (Nr. 291)

Neue Züchtungsverfahren: Vitamin C-reiche Kartoffeln durch Genomeditierung

Kartoffeln sind nahrhaft und können zu einer Vielzahl schmackhafter Gerichte verarbeitet werden. Dass sie auch eine wichtige Vitamin C-Quelle für unsere Ernährung sind, ist dagegen kaum bekannt – dabei enthalten sie ähnlich viel des lebenswichtigen Vitamins wie Äpfel. Speziell in Ländern, in denen die Bevölkerung keinen Zugang zu einem reichhaltigen Frucht- und Gemüseangebot hat, spielt die Vitaminversorgung durch Grundnahrungsmittel wie Kartoffeln eine entscheidende Rolle. Ein Forschungsteam aus China zeigt jetzt, wie durch Genomeditierung der Vitamin C-Gehalt von Kartoffeln stark angehoben werden kann.

Durch gezielte genetische Veränderungen in den regulatorischen Bereichen von zwei an der Vitamin C-Synthese beteiligten Stoffwechselgenen mittels der Genschere CRISPR/Cas9 konnten sie eine ganze Serie von Kartoffelvarianten erzeugen, deren Vitamin C-Gehalt in den Knollen von moderat bis stark (24-fach) erhöht war. Damit übertreffen sie den Vitamingehalt üblicher Frucht- oder Gemüsesorten bei weitem. Es zeigte sich aber, dass sich ein zu hoher Vitamingehalt nachteilig auf das Pflanzenwachstum auswirkte. 

Eine ideale Balance zwischen Ertrag und Vitamingehalt fand sich in Pflanzen, die eine bis zu 9-fache Steigerung des Vitamin C-Gehalts aufwiesen. Diese wuchsen völlig normal und zeigten keine sonstigen Veränderungen. Eine 100-Gramm-Mahlzeit aus den Knollen konnte nach 30 Minuten Kochzeit immer noch den täglichen menschlichen Vitamin C-Bedarf decken und enthielt ähnlich viel Vitamin C wie eine rohe Kiwifrucht. Die genomeditierten, vitaminreichen Kartoffeln können so einen wichtigen Beitrag für eine gesündere Ernährung leisten.   (mehr…) 

Konsumsicherheit: Viren gegen gefährliche Lebensmittel-Keime

Durch Lebensmittel übertragene Krankheiten, oft durch Verunreinigungen mit Bakterien, sind weltweit ein grosses Problem. Erschwerend kommt dazu, dass die Erreger verbreitet gegen mehrere Antibiotika resistent sind, was eine Behandlung erschwert. Es wird geschätzt, dass jährlich etwa 600 Millionen ernste Erkrankungen und 420'000 Todesfälle durch solche Infektionen ausgelöst werden, mit einem Schwerpunkt in Ländern mit eingeschränkter Hygiene-Infrastruktur. 

Zu aggressiven Desinfektionsmitteln und oft unwirksamen Antibiotika gibt es eine einfache und sichere Alternative: die Verwendung von Bakteriophagen. Das sind Viren, die hochspezifisch bestimmte Bakterien befallen und abtöten. Für Menschen und andere Lebewesen sind sie vollkommen harmlos. Sie werden schon seit Jahren in der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Ein ägyptisches Forschungsteam zeigt jetzt, wie solche Bakteriophagen einfach unter ihren Landesbedingungen isoliert und angewendet werden können.

Auf lokalen Märkten fanden sie eine grosse Zahl von Lebensmitteln, die durch krankheitserregende Staphylococcus aureus und Escherichia coli-Bakterien verunreinigt waren, oft mit mehrfacher Antibiotikaresistenz. Aus Abwasser in einer Kläranlage konnten sie Bakteriophagen isolieren, welche diese Bakterien angreifen und abtöten. Diese Bakteriophagen lassen sich einfach in grosser Menge vermehren. Durch eine einfache Spray- oder Tauchbehandlung mit einer geruchs- und geschmackslosen Virenlösung liess sich die Bakterienbelastung von Salat, Frischfleisch und Schneidebrettern innerhalb von drei Stunden um 99.9 Prozent reduzieren, durch längere Behandlung war eine fast vollständige Abtötung der Bakterien möglich. (mehr…) 

Grüne Chemie: Nylon-Grundstoff aus nachwachsender Biomasse

Vor etwa 90 Jahren begann Nylon als erste vollsynthetische Textilfaser seinen Siegeszug um die Welt. Zuerst als Zahnbürstenborsten und bald darauf als Material für begehrte Damenstrumpfhosen wurde es bald unverzichtbar und hat sich immer breitere Einsatzbereiche von der Automobilindustrie über die Medizin bis hin zu Funktionstextilien erobert. Die Jahresproduktion wird auf etwa 8 Millionen Tonnen geschätzt. Sie beruht zum Grossteil auf Erdöl als Ausgangsstoff und trägt so zur Klimaerwärmung bei.

US-Forschende zeigen jetzt, wie Adipinsäure, einer der Grundbausteine der Nylon-Synthese, in hoher Ausbeute aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt werden kann und so ein wertvoller Beitrag zum Klimaschutz geleistet werden kann. Als Ausgangsmaterial verwendeten sie Lignin, einen der Hauptbestandteile von Holz. Dieses fällt in grossen Mengen als Nebenprodukt der Papierproduktion an. Da Lignin chemisch sehr komplex aufgebaut ist, entstehen bei seiner chemischen Zerlegung Gemische aus zahlreichen Molekülen – es ist schwierig, daraus nützliche Chemikalien in ausreichender Ausbeute zu gewinnen. Oft wird Lignin daher einfach verbrannt. 

Die Forschenden verwendeten einen mehrstufigen chemisch-biotechnologischen Ansatz, um Lignin aus Pappelholz in Adipinsäure umzuwandeln. Zuerst zerlegten sie es durch mehrere chemische Schritte in ein Gemisch verschiedener organischer Säuren. Diese dienten als Nährstoff für gentechnisch modifizierte Pseudomonas-Bakterien, die daraus die Chemikalie Mukonolacton produzierten. In einem abschliessenden chemischen Schritt wurde es in Adipinsäure, den Nylon-Grundstoff, umgewandelt. So konnte aus den zahlreichen Ligninbausteinen hauptsächlich dieses eine Molekül mit einer hohen Ausbeute gewonnen werden.   (mehr…) 

Medizin: Innovative Gentherapie senkt Cholesterin nachhaltig

Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind die häufigste Todesursache weltweit. Oft stehen sie in Zusammenhang mit erhöhten Blutfettwerten, die zu Ablagerungen in den Gefässen führen. Vor allem das «schlechte» LDL-Cholesterin erhöht so das Risiko für Herzinfarkt und Schlaganfälle. Es gibt gut wirksame Medikamente gegen zu hohe Cholesterinwerte – aber diese wirken nicht bei allen Betroffenen, sind manchmal schlecht verträglich oder werden nicht konsequent genug eingenommen. 

Ein US-Forschungsteam von der Cleveland Clinic in Ohio beschreibt jetzt erstmals einen gentherapeutischen Ansatz, der nach einer einmaligen Behandlung von Patientinnen und Patienten mit therapieresistenten hohen Cholesterinwerten die Blutfettwerte für mindestens ein Jahr halbiert. Sie verwendeten die Genschere CRISPR/Cas9, um das menschliche Gen ANGPTL3 in der Leber auszuschalten, das am Blutfettstoffwechsel beteiligt ist. Die genetische Information für den gerichteten Schneidemechanismus verpackten sie in Form von RNA in Lipid-Nanopartikel, kleine von einer dünnen Fettmembran umhüllte Bläschen.

Die klinische Studie wurde mit 15 Personen durchgeführt. Keine von ihnen zeigte nach der Infusion des Wirkstoffs schwerwiegende Nebenwirkungen, die auf die Gentherapie zurückzuführen waren. Über die ersten Resultate hatten die Forschenden nach zwei Monaten berichtet, jetzt konnten sie nach einem Jahr einen nachhaltigen Erfolg bestätigen. Da Leberzellen sehr langlebig sind, könnte der Therapieerfolg noch deutlich länger anhalten. Aktuell wird die Wirksamkeit der Gentherapie bei verschiedenen Blutfett-Erkrankungen in einer grösseren Studie erprobt, als Grundlage für eine mögliche Zulassung der Behandlung.   (mehr…)