CRISPR macht Mais noch besser!
Die schnell veränderlichen globalen Klimabedingungen – Hitzestress, Dürre und Salinität – wirken sich auf Ernteertrag, Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln und Ernährungssicherheit aus. Da Mais weltweit zu den wichtigsten Nahrungsmittelquellen zählt, besteht ein großer Bedarf für multidisziplinäre Forschung hinsichtlich der Auswahl/Züchtung von ertragreichen Anbausorten, um Resistenz gegen diesen abiotischen Stress zu erreichen, der die Produktivität von Maispflanzen verbessern kann. Mais, der einen großen Wasserbedarf hat, ist dürreanfällig. CRISPR-Geneditor als Rettung Das EU-finanzierte Projekt CRISP-4-CROPS nutzte den bislang umfassendsten Geneditor – CRISPR/Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) – um die Ziele der modernen Landwirtschaft auf effizientere Weise zu erreichen. „Unser vorrangiges Ziel war die Gewinnung einer Maissorte mit geringerem Wasserbedarf, einer Eigenschaft, die aufgrund einer effizienten Nutzung wertvoller natürlicher Rohstoffe sowohl für Landwirte als auch für Verbraucher sehr relevant ist“, erläutert Dr. Nora Alonso Casajús, CEO von Iden Biotechnology SL(öffnet in neuem Fenster), Koordinator von CRISP-4-CROPS. Auch wenn für den Entwicklungsprozess weitaus mehr erforderlich ist, als ein einjähriges Projekt, entschied man sich bei CRISP-4-CROPS dafür, die Anwendbarkeit der CRISPR-Technologie an Mais zu testen. Nachdem diese nachgewiesen worden war, wurde der beste technische Ansatz für die Implementierung ermittelt. „Und dann“, betont Dr. Alonso, „können wir neue Maissorten gewinnen, um mit dem übergeordneten Ziel der Entwicklung neuer Sorten fortzufahren.” CRISP-4-CROPS Partner für Innovation Dr. Ricardo Mir Moreno ist sehr in Techniken der Molekularbiologie und in der Genom-Editierung unter Verwendung der CRISPR-Technologie bewandert. Dr. Mir wirkte aktiv an allen wichtigen Leistungen mit, die im Rahmen des CRISP-4-CROPS-Projekts erreicht wurden – von der Identifizierung von Zielgenen und der Gestaltung des gesamten CRISPR-Systems bis zu den geeignetsten Systemen für das Maisgenom. „Er beteiligte sich auch am Mentoring von Iden-Personal, um die Forschung nach dem Projektende von CRISP-4-CROPS fortzusetzen“, merkt Dr. Alonso an. Zeitliche Einschränkungen und Zukunftsaussichten Die Gewinnung des Maismaterials namens Calli und dessen Umwandlung unter Verwendung von CRISPR kann sieben Monate dauern – doch die Zeit drängt. „Das Optimierungsverfahren der Calli-Umwandlungstechniken unter Verwendung des CRISPR-Systems dauerte länger als erwartet. Daher mussten wir umdenken und das Projekt modifizieren, um die Effizienz zu maximieren“, bemerkt Dr. Alonso. Außerdem kann die Vermarktung eines kommerziellen Produkts mit der CRISPR-Technologie sieben bis zehn Jahre dauern. Der Prozess vom Labor bis zur Kommerzialisierung einer neuen Anbausorte unter Verwendung traditioneller Genmanipulationsinstrumente wird je nach betreffender Anbaupflanze voraussichtlich zwischen neun und zwölf Jahren dauern“, betont Dr. Alonso. Dr. Alonso führt weiter aus: „In diesem Sinne ist Getreide in Sachen genetischer Veränderung und Züchtung besonders schwierig, da lange Entwicklungsprozesse erforderlich sind.“ Dr. Alonso fasst die Forschung von CRISP-4-CROPS zusammen: „Auch wenn diese Technologie vielversprechend und sehr nützlich ist, zeigte das Projekt im Hinblick auf den zeitlichen Rahmen die technischen Schwierigkeiten und Komplexitäten in der Einführung eines auf CRISPR basierenden Produkts bei Pflanzen auf.“ Die neueste Regelung nach EU-Recht sieht vor, dass Organismen, die aus modernen Mutagenesetechniken einschließlich CRISPR hervorgehen, gleichermaßen als genveränderte Organismen zu behandeln sind. „Wir hoffen, dass wissenschaftliche Kenntnisse und Kriterien bei der abschließenden Entscheidung über die Regulierung der Anwendung moderner Geneditierungsverfahren Vorrang haben werden und europäische KMU infolgedessen weiterhin wertvolle Innovationen entwickeln können“, erklärt Dr. Alonso zusammenfassend.
