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Machbarkeitsstudie zu "Nachweis- und Identifizierungsverfahren für genomeditierte Pflanzen und pflanzliche Produkte“ abgeschlossen: Berichte wurden veröffentlicht
Im Verbund suchten Forschende des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) in Gatersleben und der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel experimentell nach Ansätzen für den Nachweis und die Identifizierung genomeditierter Pflanzen und prüften sie auf praktische Einsatzfähigkeit. Das vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) seit Januar 2021 geförderte und von der BLE als Projektträger begleitete Entscheidungshilfe-Vorhaben endete am 30. November 2023.
Im Gesamtergebnis konnten die Forschenden Analyseverfahren entwickeln, um die zuvor bekannten Mutationen der genomeditierten Linien nachzuweisen. Zudem bestätigten sie Hinweise auf einen analytischen Ansatz, der – in bestimmten Fällen – herangezogen werden könnte, um genomeditierte Linien als solche zu identifizieren, sie also von einer konventionellen Linie mit derselben Mutation zu unterscheiden.
Ausgangspunkt für das Projekt waren Gersten- und Rapslinien, in deren Erbgut die Forschungseinrichtungen mithilfe der Genschere CRISPR/ Cas gezielt kleine Veränderungen (Mutationen) eingebracht hatten. Als Grundlage für die Entwicklung der Analysemethoden wurde das Erbgut der Pflanzenlinien umfassend sequenziert. Dabei zeigte sich, dass nur die mit der Genschere angesteuerten Zielbereiche die erwarteten Mutationen aufwiesen. Dem Zielbereich ähnliche Bereiche (Off-Targets) enthielten hingegen keine Mutationen. Das Erbgut der genomeditierten Rapslinien trug – anders als die genomeditierte Gerstenlinie – noch Bruchstücke des während des Herstellungsprozesses zum Einbringen der Genschere verwendeten Transgens. Hinweise auf sonstige strukturelle Veränderungen, die die Anwendung der Genschere im Erbgut hinterlassen haben könnte, wurden in beiden Fällen nicht gefunden. Die Experimente fanden im geschlossenen System ohne Freisetzung statt.
Für den Nachweis der Mutationen wurden Ansätze erprobt, die auf Verfahren der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) und des Next Generation Sequencing (NGS), d.h. einer Technologie zur Hochdurchsatz-Analyse von DNA, basieren. Für die untersuchten Gersten- und Rapslinien konnten jeweils zwei Analyseverfahren etabliert werden, die den zuverlässigen Nachweis der eingebrachten Mutationen, auch in Saatgutmischungen mit nur 0,9% und 0,1% Mengenanteil, erlaubten. Am Projekt beteiligte akkreditierte Referenzlabore optimierten die Verfahren und testeten sie erfolgreich auf Spezifität, Selektivität und Anwendbarkeit. Vorgehensweisen und Ergebnisse wurden in sog. Standard Operating Procedure (SOP)-Entwürfen festgehalten. Zudem entwickelten die Projektpartner den Prototyp einer bioinformatischen Analysepipeline für NGS-Daten (Amplikon-Tiefensequenzierung).
Zur Identifizierung verfolgten die Forschenden den Ansatz, weitere Mutationen im Erbgut der genomeditierten Linien heranzuziehen, die in der Nähe der induzierten Mutation liegen und in Vergleichslinien nicht vorhanden sind. In der untersuchten Gerstenlinie konnten keine solchen Mutationen gefunden werden. Für Raps zeigte die Sequenzierung eine benachbarte Mutation, so dass ein Identifizierungsansatz basierend auf dem Nachweis dieser kombiniert mit dem Nachweis der induzierten Mutation erprobt und als grundsätzlich geeignet befunden werden konnte. Allerdings wäre im vorliegenden Fall der Abstand zwischen den beiden Mutationen zu groß, um unter landwirtschaftlichen Anbaudimensionen ein voneinander unabhängiges Auftreten der beiden Mutationen ausschließen zu können.
Hintergrund
Pflanzen, deren Erbgut mithilfe neuer genomischer Techniken zielgerichtet verändert („genomeditiert“) wurde, fallen in der EU unter die Regelungen für gentechnisch veränderte Organismen (GVO). Für die Marktkontrolle und als Voraussetzung für das Inverkehrbringen von GVO werden gerichtsfeste Nachweis- und Identifizierungsverfahren für die amtliche Kontrolle benötigt, die erlauben, genomeditierte von klassischen Züchtungsprodukten zu unterscheiden – also eindeutig zu identifizieren – und gegebenenfalls auch geringe Beimengungen ausreichend sicher festzustellen. Bisher verfügbare und etablierte Verfahren zum Nachweis von GVO, mit denen bekannte Fremd-DNA-Sequenzen detektiert werden, können nur eingeschränkt auf genomeditierte Pflanzen, die keine solchen DNA-Sequenzen enthalten, übertragen werden.
Die Abschlussberichte der Projektpartner sind hier verfügbar:
