»Wir erzeugen im Grunde eine Autoimmunerkrankung«

"Warum RNA die Schädlingsbekämpfung der Zukunft sein könn­te". Mit sol­chen und ähn­li­chen Überschriften war in den letz­ten Tagen in zahl­lo­sen Medien das Hohelied auf gen­ma­ni­pu­lier­te Planzen und Tiere zu lesen. Dabei wird, wie auf geo​.de am 6.1.23, unge­prüft ein dpa-Bericht über­nom­men. Vielleicht wird dar­an erkenn­bar, wofür Corona, Maßnahmen und vor allem die "Impfung" wohl nicht geplant, aber miß­braucht wur­den und werden:

»Seit den Corona-Impfstoffen ken­nen die mei­sten Menschen den Begriff RNA. Eingesetzt wer­den sol­len RNA-Verfahren nun auch im Ackerbau. Sie könn­ten Pestizide erset­zen und so eine umwelt­ver­träg­li­che­re Landwirtschaft ermöglichen…

Seit eini­ger Zeit erfor­schen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Schädlingsbekämpfungsmittel, die auf dem Molekül RNA basie­ren, einer Nukleinsäure. Sie sol­len gezielt Schädlinge attackie­ren und ver­spre­chen, frei von Chemie die Umwelt nicht zu bela­sten. Könnten sie einen Ausweg aus dem Dilemma ermöglichen?

Die neue Methode beruht auf einem Abwehrmechanismus von Pflanzen und Tieren, der eigent­lich gegen Viren gerich­tet ist. Er wird RNA Interferenz genannt, kurz RNAi. Für sei­ne Entdeckung gab es 2006 den Nobelpreis für Physiologie/Medizin. 

"RNAi funk­tio­niert im Grunde wie ein Immunsystem", erläu­tert Georg Bucher von der Abteilung Evolutionäre Entwicklungsgenetik an der Universität Göttingen. "Es wird aktiv, sobald dop­pel­strän­gi­ge RNA in die Zellen gelangt." Doppelsträngige RNA kommt in pflanz­li­chen und tie­ri­schen Zellen im Allgemeinen nicht vor, in vie­len Viren hin­ge­gen schon. "Erkennt eine Zelle so ein Molekül, schlägt sie Alarm und zer­häck­selt das Molekül in klei­ne Schnipsel." Diese Schnipsel die­nen dann im wei­te­ren Verlauf als Vorlage, um alles zu zer­stö­ren, was gleich auf­ge­baut ist – das Virus wird vernichtet.«

Schädlinge attackieren sich quasi selbst

»Was das mit Schädlingsbekämpfungsmitteln zu tun hat? Die Idee dahin­ter ist, den Abwehrmechanismus, über den auch Schädlinge ver­fü­gen, gegen deren kör­per­ei­ge­ne Strukturen zu rich­ten. "Wir erzeu­gen im Grunde eine Autoimmunerkrankung", sagt Bucher. "Wir prä­sen­tie­ren den Schädlingen eines ihrer eige­nen Gene in Form von dop­pel­strän­gi­ger RNA. In der Annahme, es mit einem Virus zu tun zu haben, attackie­ren sie sich dann qua­si selbst". Das Verfahren wird auch Gene-Silencing genannt, weil damit Gene und die in ihnen stecken­de gene­ti­sche Information zum Verstummen gebracht werden…

Oder wie es Karl-Heinz Kogel vom Institut für Phytopathologie der Uni Gießen aus­drückt: "Ein Ausfall des Gens muss letal sein." Genügend Auswahlmöglichkeiten sind prin­zi­pi­ell vorhanden…

Die ver­wen­de­te Sequenz [muss] so gewählt wer­den, dass sie nur im Schädling, aber nicht in harm­lo­sen Arten vor­kommt. Dann spielt die RNAi ihre Stärke aus: Nur die­ser Schädling wird getö­tet. "Das ist das Schöne an der Methode, sie wirkt sehr spe­zi­fisch auf die Art, die man errei­chen will", sagt Bucher. Kreuzreaktionen sei­en bei zwei nah ver­wand­ten Arten denk­bar. "Aber dann ist auch die Wahrscheinlichkeit groß, dass bei­de Arten Schädlinge sind."…«

Bayer CropScience schaltet alle Gene aus

»[Bucher] gehört zu einem Forschungsteam, das in Zusammenarbeit mit Bayer CropScience kürz­lich alle Gene des Rotbraunen Reismehlkäfers (Tribolium casta­ne­um), einem Vorratsschädling, nach­ein­an­der per RNAi aus­ge­schal­tet hat.

"Wir haben die auf­tre­ten­den Veränderungen doku­men­tiert und geprüft, wel­che Genverluste zum Tod füh­ren. Damit haben wir aus etwa 16 000 Genen die töd­lich­sten herausgefunden."…

Das Problem: RNA ist ein Biomolekül – sie ist nicht beson­ders sta­bil. "Im Grunde genom­men kön­nen Sie RNA nicht oral appli­zie­ren. Die wird in der Umwelt, auf Böden oder Blättern und auch im Verdauungstrakt der Schädlinge rasch abge­baut", sagt Kogel. Die wohl ent­schei­dend­ste Fragestellung in dem Forschungsbereich sei daher momen­tan: Wie kann ich die RNA sta­bi­ler machen? "Man ver­sucht die RNA mit ande­ren Komponenten zu mischen, die das emp­find­li­che Molekül schüt­zen", sagt Kogel…«

Transgene Nutzpflanze

»Eine wei­te­re Möglichkeit, das RNAi-System zur Schädlingsbekämpfung zu nut­zen, besteht dar­in, trans­ge­ne Nutzpflanzen zu erzeu­gen, die die aus­ge­wähl­ten Zielstrukturen in ihrem eige­nen Erbgut tra­gen – sie bil­den die schäd­lings­be­kämp­fen­de, dop­pel­strän­gi­ge RNA selbst. "Das ist viel effek­ti­ver und öko­lo­gisch sinn­vol­ler als das Sprühen", sagt Kogel. "Aufgrund der Vorbehalte gegen trans­ge­ne Pflanzen hier­zu­lan­de bin ich aber nicht beson­ders opti­mi­stisch, dass die­ser Ansatz gro­ße Erfolgsaussichten hat."…

In den USA ist eine vom Unternehmen Bayer ent­wickel­te trans­ge­ne Maissorte bereits erhält­lich, die per RNA-Interferenz den Maiswurzelbohrer (Diabrotica vir­gi­fera vir­gi­fera) attackiert…«

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Am 5.4.21 war auf deutsch​land​funk​.de zu lesen:

»Mit RNA gegen Schadinsekten
Gift und Gene

Insektengifte töten Insekten – aller­dings sämt­li­che Insekten. Viel nach­hal­ti­ger wäre es, nur Fraßfeinden den Kampf anzu­sa­gen, indem man für sie über­le­bens­wich­ti­ge Gene ganz gezielt abschal­tet. Mit einer Methode namens RNA-Interferenz geht das. Ist das die Schädlingsbekämpfung der Zukunft?…

Ein maß­ge­schnei­der­tes Insektengift ohne Kollateralschäden – kann das wirk­lich funk­tio­nie­ren? Ein Labor im Ernst-Caspari-Haus an der Universität Göttingen…

Eine Injektion mit fatalen Folgen

Sieben Stück [Reismehlkäfer] kle­ben da in Reih und Glied auf einem Glasplättchen.

„Womit die Puppen inji­ziert wer­den, das ist eine sehr dün­ne Nadel, die zie­hen wir sel­ber, das heißt, man hat ein dün­nes Glasrohr, und dann wird das erhitzt, sodass es anfängt zu schmel­zen, und dann ruck­ar­tig aus­ein­an­der­ge­zo­gen die bei­den Hälften, und dann ent­steht eine sehr dün­ne Spitze…

Annkatrin Müllers Kollege Salim Hakeemi presst so viel der röt­li­chen Flüssigkeit hin­ein, bis die Puppe prall gefüllt ist. Der wich­tig­ste Bestandteil: dop­pel­strän­gi­ge RNA. Ab jetzt über­nimmt die Käferlarve die Arbeit: Sie trans­por­tiert die dop­pel­strän­gi­ge RNA in die Zellen. Mit fata­len Folgen für den Käfer.

Doppelstrang-RNA macht Immunsystem hellhörig

Im Kern jeder Zelle ist der kom­plet­te Bauplan für den Organismus in der DNA gespei­chert. Die DNA besteht aus zwei Strängen mit einer bun­ten Folge von Basen, dar­ge­stellt als Buchstaben A, G, C und T. Die Basen der bei­den Stränge grei­fen wie die Zähne eines Reißverschlusses inein­an­der. Wenn eine Zelle ein Protein her­stel­len soll, öff­net sie den Reißverschluss und schreibt nur den kur­zen Teil der DNA ab, den sie für die Bauanleitung die­ses einen Proteins benö­tigt. Als RNA. Dieser Botenstoff ver­lässt den Zellkern, und die Zellmaschinerie stellt nach sei­nem Bauplan Buchstabe für Buchstabe das gewünsch­te Protein her.

RNA kommt in prak­tisch jedem Lebewesen auf die­sem Planeten vor. Das Besondere: Sie hat ledig­lich einen ein­zel­nen Strang. RNA ist nur ein hal­ber Reißverschluss. Wenn plötz­lich dop­pel­strän­gi­ge RNA in einer Zelle auf­taucht, wird das Immunsystem hell­hö­rig. Warum, erklärt Gregor Bucher.

„Viele Viren haben als Erbsubstanz eine dop­pel­strän­gi­ge RNA. Diese Substanz kommt in einer nor­ma­len Zelle eigent­lich nicht vor, und die Zelle weiß: Sobald ich dop­pel­strän­gi­ge RNA sehe, muss das ein Virus sein, und dann hat die Zelle Proteine, die das erken­nen und in klei­ne Schnipsel zer­häck­seln und dann die­se Schnipsel als Vorlage neh­men und alles zer­stö­ren, was genau wie die­se Schnipsel ausschaut.“«

Dann schaltet der Käfer sozusagen das eigene Gen aus

»Krankheit erfolg­reich abge­wehrt – zumin­dest, wenn da tat­säch­lich ein Virus in die Zelle ein­ge­drun­gen ist. „Wenn wir jetzt natür­lich eine Doppelstrang-RNA inji­zie­ren gegen ein Gen die­ses Käfers, dann schal­tet der Käfer sozu­sa­gen das eige­ne Gen aus, weil er dach­te: Das ist ein Virus.“

Mit RNA-Interferenz gezielt Gen ausschalten

Diese Methode heißt RNA-Interferenz oder kurz RNAi. Der US-ame­ri­ka­ni­sche Biologe Andrew Fire und sein Landsmann, der Biochemiker Craig Mello, haben für ihre Entdeckung im Jahr 2006 den Medizinnobelpreis bekom­men. Ein inter­es­san­tes Werkzeug für die Forschung: Wenn die Göttinger Forscher einem Käfer dop­pel­strän­gi­ge RNA sprit­zen, die einem sei­ner Gene ent­spricht, kann sein Körper die­ses Gen nicht mehr in Proteine über­set­zen. Mehr noch: Die Proteinbremse wirkt auch in den Eizellen der weib­li­chen Käferpuppe. Auch ihre Nachkommen kön­nen die­ses Protein nicht mehr herstellen…

Pflanzen-Forschung bei Monsanto, jetzt Bayer

Auf dem Forschungscampus der Chemieriesen Bayer in St. Louis, Missouri, haben sie oben auf das Parkhaus eine Etage mit einem Gewächshaus gesetzt. Wie eine leuch­ten­de Krone. Bis zur Übernahme durch Bayer hieß die­se Firma Monsanto. Das Treibhaus ist in vie­le Segmente unter­teilt. Die Maispflanzen in einem davon sehen schon arg mit­ge­nom­men aus. Marc McNabny erklärt, dass dort Versuche lau­fen: „Das ist kein Fehler. Diese Pflanzen wur­den absicht­lich getötet.“..

Umprogrammierter Mais mit tödlicher Doppelstrang-RNA

In den 90ern haben die Entwickler sol­chen Maispflänzchen Gene für das Gift des Bakteriums „Bacillus thu­rin­gi­en­sis“ ein­ge­pflanzt. Dieser soge­nann­te Bt-Mais stellt Gift gegen Insekten her. Fressen sie dar­an, ster­ben sie. Vor etwa zehn Jahren haben die Forscherinnen und Forscher begon­nen, einen RNAi-Mais zu ent­wickeln, der dop­pel­strän­gi­ge RNA her­stellt: MON 87411.
Greg Hack ist Science Strategy Operations Manager bei Bayer in St. Louis. Er ver­gleicht die Methode mit Computersoftware: „Das ist wie pro­gram­mie­ren.“ Mit dem Mais hacken die Entwickler die Immunabwehr des Maiswurzelbohrers „Diabrotica vir­gi­fera vir­gi­fera“…«

Als das Geld ausging, half Bayer

»Käfer-Gen-Screening in Kooperation mit Bayer

Eigentlich macht Gregor Bucher Grundlagenforschung. Die war beim Reismehlkäfer drin­gend nötig, denn fast alles, was über die Funktion von Genen in Insekten bekannt ist, wis­sen Forscherinnen und Forscher aus Versuchen mit der Taufliege Drosophila mela­no­ga­ster. Was in der Fliege stimmt, kann im Käfer aber falsch sein. Darum haben Gregor Bucher und sein Team im Projekt iBeetle fast sämt­li­che Gene des Reismehlkäfers durch­pro­biert. Viele Gene – wie das Hunchback-Gen – erlaub­ten Rückschlüsse auf ihre Funktion. Andere ent­pupp­ten sich als Sackgasse. Zumindest auf den ersten Blick.

„Da gibt es ein­fach immer so die­se 10, 20 Prozent, bei denen die Tiere kom­plett sofort ster­ben, bevor sie Nachkommen machen. Was jetzt für uns erst ein­mal eine Enttäuschung war. Okay, die­se Gene, da kön­nen wir nichts für die Entwicklungsbiologie ler­nen, und dann kam die Idee: Ah, stopp mal, das kann man ja ver­wen­den für die Schädlingsbekämpfung, das ist ja eigent­lich sogar ziem­lich cool, dass die Tiere sofort sterben.“

Allerdings hat Gregor Bucher wenig Ahnung von Schädlingsbekämpfung. „Außerdem war es so, dass uns das Geld aus­ge­gan­gen ist für den Screen. Und wir woll­ten es ger­ne wei­ter­ma­chen für unse­re Grundlagenforschung und da kam es eben zu die­ser Kooperation, wo einer­seits Bayer uns ermög­licht, die­sen Screen wei­ter­zu­füh­ren, wo aber ande­rer­seits dann die­se töd­li­chen Gene sofort in die Hände von Leuten kom­men, die wis­sen, was man damit macht und wie man das in die Anwendung bringt, die sich dann sehr dafür inter­es­siert haben.“«

Eine sichere Sache…

»In Säugetieren funk­tio­niert die RNAi-Methode nicht. Nicht ein­mal, wenn wir gro­ße Mengen der dop­pel­strän­gi­gen RNA essen wür­den, könn­te sie uns scha­den. Enzyme im Mund und Magen zer­stö­ren sie, lan­ge bevor sie über­haupt in unse­re Zellen gelan­gen. Auch auf der Haut und im Blut gibt es Mechanismen, dop­pel­strän­gi­ge RNA abzu­bau­en. Es hat lan­ge gedau­ert, Wege um die­se Barrieren her­um zu fin­den. Erst seit kur­zem gibt es Medikamente auf RNAi-Basis, die zum Beispiel gespritzt wer­den. Aber Guy Smagghe [von der Universität Gent] woll­te sichergehen.

Keine Akzeptanz für Gentechnik-Pflanzen in Europa

Siehe auch:

Bayer: “Das Pharmageschäft bewegt sich mit einer Rendite von 32 Prozent und einem Wachstum von rund drei Prozent auf Höhe des Gesamtmarktes”