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Bundesamt für Naturschutz

Neue Gentechnik: CRISPR/Cas und Genom Editing

Funktionsweise von Genome Editing und CRISPR/Cas
Die Entdeckung von CRISPR/Cas stellt einen technischen Durchbruch in der Gentechnik dar. CRISPR/Cas ist ein Molekülkomplex, der bei der Immunantwort von Bakterien gegen Viren eine Rolle spielt, aber in der Biotechnologie auch für andere Zwecke genutzt werden kann. Durch die Kombination aus einer synthetischen CRISPR-Komponente, mit der Gensequenzen spezifisch angesteuert werden können, und der Nuklease Cas, mit der diese Gensequenzen dann geschnitten werden, können Erbinformationen gezielt an vorbestimmten Stellen geändert werden. Dabei erhöht sich durch die Verwendung von CRISPR/Cas und anderen – sogenannten Genome Editing-Verfahren – die Bandbreite möglicher Veränderungen.

Anwendungsbereiche

Bei der Bewertung des Genome Editings können drei Anwendungsbereiche unterschieden werden: Werden in einem Organismus einzelne Gene verändert oder neu eingeführt, handelt es sich um „klassische“ Gentechnik". Hier spielen die neuen Verfahren eine Rolle, indem sie sowohl die Vereinfachung von Methoden erlauben als auch neue Anwendungsmöglichkeiten bieten. Diese quantitativen und qualitativen Unterschiede werden bereits bei diesen Anwendungen zu neuen Herausforderungen bei der Zulassung, insbesondere der Risikobewertung und dem Monitoring, führen. Außerdem müssen bei CRISPR/Cas keine Markergene mehr eingesetzt werden, was zusätzlich Auswirkung auf die Verfahren der Risikobewertung, des Monitorings und auf die Rückverfolgbarkeit haben kann.

CRISPR/Cas findet aber auch Anwendung in der komplexen Veränderung des Erbguts, der sogenannten Synthetischen Biologie. Dabei kann es sich um das Einführen vieler neuer Gene handeln, beispielsweise ganzer Synthesewege in einen Organismus an vordefinierter Stelle im Genom. Oder um das Einführen von synthetischen Genen, die so in der Natur nicht vorkommen. Auch Gene Drives sind hier zu nennen, bei denen CRISPR/Cas gleich mitvererbt wird, wodurch sich die Mendelschen Vererbungsregeln außer Kraft setzen lassen und sich gentechnische Veränderungen in Wildpopulationen vermehrt ausbreiten können (siehe unten). Ganz allgemein sind Anwendungen der Synthetischen Biologie für die Risikobewertung und das Monitoring eine Herausforderung, weil neuartige Organismen entstehen und klassische Ansätze zur Risikobewertung und zum Monitoring ggf. nicht mehr greifen. Der dritte Bereich wird momentan stark diskutiert, unter anderem, weil dabei die rechtliche Einordnung als Gentechnik teilweise in Frage gestellt wird (s.u.). Mit den Neuen Gentechniken können durch Verfahren wie CRISPR/Cas einzelne Basenpaare – die „Buchstaben“ der DNA – in Genen gezielt hinzugefügt oder entfernt werden. Gene können dadurch entweder stillgelegt, verändert oder in ihrer Wirkung verstärkt werden. Hier haben auch kleine Veränderungen, gerade weil sie nun gezielt möglich sind, das Potential eine große Wirkung zu entfalten und Einfluss auf die Schutzgüter Natur und Gesundheit zu haben.   

Die Frage der Regulierung

Die Neuen Gentechniken sind ein dynamischer Forschungsbereich mit einer Vielzahl neuartiger Anwendungen. Damit sind eine Reihe von Fragen verbunden: Sind Organismen, die mit Hilfe neuer Verfahren der Genom-Bearbeitung wie CRISPR/Cas entstanden sind, als GVO anzusehen? Fallen sie unter das europäische Gentechnikrecht? Über diese Fragen hat der Europäische Gerichtshof (EuGH) am 25.07.2018 entschieden. Der EuGH urteilte, dass die durch Neue Gentechniken gewonnenen Organismen grundsätzlich dem europäischen Gentechnikrecht unterfallen. Damit ist eine am Vorsorgeprinzip orientierte Risikoprüfung vorzusehen. 

Mit Neuen Gentechniken, wie bestimmten Anwendungen von CRISPR/Cas und anderen Verfahren der gezielten genetischen Veränderung des Genoms, kann das Erbgut von Organismen weitreichend und - im Unterschied zur herkömmlichen Zucht - gezielt biotechnologisch verändert werden. Das Potential der Neuen Gentechniken geht dabei über das der bisherigen Gentechnik hinaus und kann weitreichende Folgen für Natur und Umwelt haben. Die Anwendung Neuer Gentechniken kann mit ungewissen Neben- und Folgewirkungen für Konsumenten, Natur und Umwelt verbunden sein und führt entsprechend dem unionsrechtlich verankerten Grundsatz der Risikovorsorge zu einem Regulierungsbedarf.  

Begriffserklärungen Neue Gentechnik:

Im folgenden erklären wir die Begriffe CRISPR, Genome Editing-Verfahren und Neue Gentechniken.

Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats 

Zu den Genome Editing-Verfahren zählen vor allem CRISPR/Cas, Zink Finger Nukleasen, TALEN, Meganukleasen und Oligonucletodid Directed Mutagenesis (ODM).

Auch Neue Techniken, Neue Züchtungstechniken, Neue molekularbiologische Techniken oder New Plant Breeding Techniques genannt.  

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