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CRISPR-Cas und Genome Editing

Funktionsweise von 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, der auch in der Biotechnologie 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. Gene Drives können beispielsweise dazu benutzt werden, wilde Populationen durch Einführung genetisch bedingter Sterilität zu dezimieren oder neue Gene in sie einzubringen. Es handelt sich bei synthetischen Gene Drives demnach um gentechnische Veränderungen, die in der Natur an wild lebenden Organismen vorgenommen werden. Es gibt bereits konkrete Überlegungen, Gene Drives nicht nur in den weitgehend gut bekannten Agrarökosystemen freizusetzen, sondern auch in einer Vielzahl von Wildhabitaten. Ganz allgemein sind Anwendungen der Synthetischen Biologie für die Risikobewertung und das Monitoring eine Herausforderung, weil so ganz neue 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. 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 entweder stillgelegt, verändert oder in ihrer Wirkung verstärkt werden. Hier haben auch kleine Veränderungen, gerade weil sie nun gezielt möglich sind, das Potential, immense Wirkung zu entfalten.

Regulierung

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 Frage 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 gewährleistet.

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 ist mit ungewissen Neben- und Folgewirkungen für Konsumenten, Natur und Umwelt verbunden und führt entsprechend dem unionsrechtlich verankerten Grundsatz der Risikovorsorge zu einem Regulierungsbedarf.

EuGH-Urteil zum Anwendungsbereich des Gentechnikrechts (25.07.2018)

Pressemitteilung des EuGH zum Urteil (25.07.2018)

Pressemitteilung des BfN zum EuGH-Urteil (25.07.2018)

Ein vom Bundesamt für Naturschutz (BfN) beauftragtes Rechtsgutachten (Spranger, T.M. 2017) zeigte 2017 erstmals, dass die verschiedenen europäischen Spezialgesetze außerhalb des Gentechnikrechts keine adäquaten Kontroll- und Prüfmaßstäbe für die Neuen Gentechniken zur Verfügung stellen.

Pressemitteilung des BfN zum Rechtsgutachten von Spranger, T.M. (2017).

Begriffserklärungen:

  • CRISPR: Clustered Regulatory Interspaced Short Palindromic Repeats
  • Genome Editing verfahren: Zu den Genome Editing Verfahren zählen vor allem CRISPR/Cas, Zink Finger Nukleasen, TALEN, Meganukleasen und Oligonucletodid Directed Mutagenesis (ODM). ODM Verfahren sind nur für den dritten Anwendungsbereich von Genome Editing, den Neuen Techniken, einsetzbar.
  • Neue Gentechniken: Auch Neue Techniken, Neue Züchtungstechniken, Neue molekularbiologische Techniken oder New Plant Breeding Techniques genannt.

Downloads:

EuGH-Urteil zum Anwendungsbereich des Gentechnikrechts (25.07.2018)

Rechtliches Gutachten über die Eignung anderer EU Richtlinien/Verordnungen als dem Gentechnikrecht zur Beurteilung von Umweltauswirkungen von Neuen Gentechniken:

Spranger, T.M. 2017 und Zusammenfassung

Spranger, T.M. 2017 (engl) and summary 

Pressemitteilung des BfN vom 15.11.2017

 

Hintergrund Information zu Neuen Gentechniken (2017)

Rechtliches Gutachten zu Neuen Gentechniken (2016)

Letzte Änderung: 31.07.2018

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