Bundesamt für Naturschutz

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Komplexe Risikobewertung von Gene-Drives

Hintergrund

Ein Gene-Drive breitet sich schneller aus als durch die Regeln der Vererbung vorgegeben (© Samson Simon)
Auf dem Foto ist die Mendelsche Vererbung aufgezeigt, einem Vererbungsvorgang bei Merkmalen, deren Ausprägung von nur einem Gen und die Gene-Drive-Vererbung, dass sind Methoden zur beschleunigten Ausbreitung von Genen in Populationen.

Die Entdeckung von CRISPR/Cas und anderer technischer Durchbrüche eröffnen der Gentechnik ganz neue Gestaltungsspielräume, die weit über die bisherigen Anwendungen hinausgehen. Beispielsweise wird diskutiert wie ganze Wildpopulationen gentechnisch verändert werden können. Hierzu müssen natürliche Vererbungsregeln umschifft werden. Dazu werden in sogenannten Gene Drives die gentechnischen Instrumente gleich mitvererbt, um dann in der freien Wildbahn gentechnische Veränderungen von Wildorganismen immer wieder neu zu ermöglichen. Neben konzeptionellen Fragen, ob diese Anwendungen im Naturschutz legitim sind, ist eine Umweltrisikobewertung von Gene-Drives sehr komplex und muss in vielen Fällen erst noch entwickelt werden. Neue Methoden für diese vielschichtige Risikobewertung werden in dem aktuellen Projekt untersucht. 

Das Projekt

Bestimmte Stechmückenarten (hier Aedes aegypti) können Malaria übertragen (© James Gathany)
Auf dem Foto ist in Großaufnahme einer Steckmücke, Aedes aegypti, abgebildet.

Viele Forschergruppen arbeiten aktuell daran Gene-Drives für verschiedene Anwendungsbereiche z.B. in der Landwirtschaft oder zur Kontrolle von Krankheitserregern zu entwickeln. Aber auch Anwendungen im Naturschutz, z.B. die mögliche Bekämpfung invasiver Arten, sind angedacht und stellen einen neuartigen und tiefgreifenden Eingriff in Ökosysteme dar. Denn alle synthetischen Gene-Drive-Organismen (GDO) sind auch gentechnisch veränderte Organismen (GVO). Grundsätzliches Ziel von Gene-Drives ist die zeitlich und räumlich unbegrenzte Ausbreitung einer Eigenschaft in eine komplette Population oder Art. Diese könnte dann zum Zusammenbruch dieser Population oder sogar zur Ausrottung einer Art führen.

Auch wenn die Gene-Drive-Technologie derzeit noch nicht ausgereift ist, forscht das BfN mit dem aktuellen F+E-Projekt frühzeitig an der Risikobewertung und dem Monitoring von Gene-Drive-Systemen. Dabei stehen folgenden Fragestellungen im Mittelpunkt der Untersuchung: 


Die invasive Kirschessigfliege (Drosophila suzukii) schädigt reifende Früchte (© Martin Cooper)
Auf der Abbildung ist in Großaufnahme eine Kirschessigfliege, Drosophila suzukii, abgebildet.

1. Räumliche und zeitliche Eingrenzung von Gene-Drives 

Mit diesem Arbeitsblock soll bewertet werden, ob theoretische Mechanismen zur Eingrenzung einer Ausbreitung von Gene-Drive-Systemen wirksam sein können. Welche Methoden stehen für eine Bewertung zur Verfügung und welche Daten müssen im Zuge der Risikobewertung überprüft werden? Da davon auszugehen ist, dass Modellierungen für die Risikobewertung unverzichtbar sein werden, sollen insbesondere der Nutzen und die Grenzen von Modellen für die Risikobewertung untersucht werden. 


2. Ökologische Folgenabschätzung von Gene-Drives

Gene-Drives sollen dazu eingesetzt werden Wildpopulationen gentechnisch zu verändern. Der Einsatz von Gene-Drives greift damit voraussichtlich wesentlich tiefer in natürliche Ökosysteme ein, als dies in der klassischen Gentechnik an Nutzpflanzen der Fall ist. Das Projekt wird herausarbeiten, welche neuen Anforderungen dies an die Risikobewertung stellt und wie diese bewertet werden können. 

3. Monitoring von Gene-Drive-Organismen

Jede Zulassung eines GVO benötigt in der EU einen Monitoringplan um mögliche Umweltwirkungen nach einer Freisetzung erfassen und bewerten zu können. Im Vergleich zu GV-Pflanzen in Agrarökosystemen stellen mobile GDO, wie Nager oder Insekten, die eine gentechnische Veränderung in der Umwelt ausbreiten sollen, das Monitoring vor neue und sehr komplexe Herausforderungen, die mit dem aktuellen Vorhaben analysiert werden.

Invasive Nagetiere (hier die Ratte) können auf Inselökosystemen der Biodiversität schaden (© Reg Mckenna)
Auf der Abbildung ist in Großaufnahme eine Ratte abgebildet.

Ausblick

Da sich GDO in der Natur fortpflanzen und ausbreiten sollen, werden diese vor politischen Grenzen keinen Halt machen. Daher ist ein internationaler Diskurs zu Fragen der Regulierung und Risikobewertung von Gene-Drives notwendig. Das vorgestellte Projekt stellt einen Input zu diesen Fragen dar und trägt dazu bei, potentielle Risiken und grundlegende Herausforderungen von Gene-Drives aufzuzeigen, bevor erste Freilandexperimente mit GDO erfolgen. Eine Freisetzung sollte erst geschehen wenn ausreichender Schutz von Mensch und Natur vor den Auswirkungen der gentechnischen Veränderung von freilebenden Organismen durch Gene-Drives gewährleistet ist.

Laufzeit

01.11.2018 - 28.02.2021

Förderprogramm

Forschungs- und Entwicklungsvorhaben

Projektträger

Universität für Bodenkultur Wien (Österreich), Institut für Sicherheits- und Risikowissenschaften

Beteiligte Partner

Universität für Bodenkultur Wien (Österreich), Institut für Integrative Naturschutzforschung (INF)

Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie, Plön

Fachbetreuung im BfN

Dr. Samson Simon, FG II 3.3 

Letzte Änderung: 24.07.2019

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