Die nächste große Gen-Debatte

Der US-Agrochemiekonzern Monsanto will Pflanzen per RNA-Sprays resistent machen gegen Pflanzenschutzmittel oder Insektenbefall, ohne ihre Gene selbst zu verändern. Die Methode schaltet Gene indirekt ab. Wie wirksam und sicher ist sie?

Der Kartoffelkäfer ist ein unersättlicher Vielfraß. Er zerlegt zehn Quadratzentimeter Blatt pro Tag und kann komplette Pflanzen entlauben. Doch die Käfer in Monsantos Laboren nahe St. Louis, die sich durch eine leuchtend grüne und sorgfältig mit einem Netz bedeckte Pflanze futtern, sind dem Untergang geweiht. "Ich bin ziemlich sicher, dass 99 Prozent von ihnen bald tot sein werden", sagt Jodi Beattie, eine Monsanto-Forscherin. Der Grund ist ein RNA-Molekül, die Arbeitskopie eines Genabschnitts auf der DNA. Mit ihm besprühten die Forscher die Pflanzen. Was zunächst harmlos klingt, hat es in Wahrheit in sich: Die Erbgutkopie löst in den Käfern einen Mechanismus namens RNA-Interferenz (RNAi) aus. Er deaktiviert vorübergehend ausgewählte Gene: In diesem Fall schalteten die Forscher eins ab, das für die Käfer lebenswichtig ist.

Der Reiz solcher Sprays – Monsanto nennt sie BioDirect – liegt darin, die Gene einer Pflanze zu beeinflussen, ohne das Genom direkt zu verändern und zulassungspflichtige gentechnisch veränderte Organismen zu erzeugen. Monsanto hofft, auf diese Weise den Kontroversen um GM-Pflanzen zu entgehen. Denn RNA-Moleküle finden sich überall in der Nahrung, ihr Verzehr gilt bisher für Menschen als nicht giftiger als ein Glas Orangensaft. Die Sprays lassen sich darüber hinaus je nach Bedarf schnell zuschneiden: auf einen Insektenbefall oder eine neue Art von Virus. Sie sollen präzise genug sein, um nur Kartoffelkäfer zu töten, nicht aber etwa Marienkäfer.

Ob die Zulassungsbehörden diese Meinung teilen, ist keineswegs garantiert. Nach Auskunft des Bundesamts für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL) würden derartige Pflanzen zwar nicht als genetisch verändert gelten. Als was dann, ist jedoch unklar. RNA-Produkte seien nicht durch die aktuellen Anforderungen für Pflanzenschutzmittel erfasst. Für sie müssten dem BVL zufolge also auf EU-Ebene die Zulassungsbestimmungen angepasst werden. Die Bühne für die nächste große Gen-Debatte ist bereitet.

Die sogenannte RNA-Interferenz ist ursprünglich ein natürlicher Mechanismus. Er scheint sich sowohl bei Tieren als auch Pflanzen als Abwehrsystem gegen Viren entwickelt zu haben und wird ausgelöst, wenn eine Zelle auf fremde doppelsträngige RNA trifft. Diese erzeugen zum Beispiel Viren, wenn sie versuchen, ihr genetisches Material in der Zielzelle zu kopieren. Die Zelle wehrt sich, indem sie die Moleküle zerhackt und mithilfe der Bruchstücke – wie mit einem Fahndungsfoto – weiter Jagd auf RNA-Abschnitte macht, die diese Stückchen enthalten.

Der Mechanismus lässt sich jedoch auch gegen seinen Schöpfer richten. Denn höher entwickelte Zellen nutzen RNA als Postboten, um Bauanleitungen für Hormone oder Enzyme an die Zellmaschinerie zu übermitteln. Schleusen Forscher nun einen auf ein Gen zugeschnittenen RNA-Doppelstrang ein, der mit bestimmten Postboten identisch ist, werden diese abgefangen. Das zugehörige Gen ist lahmgelegt.

Auch die Agrargrößen Bayer und Syngenta forschen an derartigen genetischen Sprays. 2012 etwa zahlte Syngenta 523 Millionen Dollar für Devgen, ein europäisches Biotech-Unternehmen, mit dem es an RNA-Insektiziden zusammengearbeitet hatte. Beide Unternehmen wollen ihre Programme jedoch nicht öffentlich kommentieren.

Monsanto dagegen schon. Drei Anwendungsbereiche untersuchen die Forscher derzeit. Zum einen setzen sie auf RNA-Sprays gegen den Kartoffelkäfer, der bereits gegen mehr als 60 herkömmliche Insektizide einschließlich DDT resistent geworden ist. Der Angriff mittels RNA-Interferenz dagegen werde schwer zu überwinden sein, glaubt Jeremy Williams, der das Insektizid-Programm leitet. Sollte der Käfer eine Resistenz gegen das RNA-Molekül entwickeln, könnten Genetiker "die Sequenz um ein paar Buchstaben verschieben" oder mehrere Gene gleichzeitig aufs Korn nehmen.

Monsanto-Forscherin Jodi Beattie deutet auf ein großes Glasgefäß, in dem getrocknete, gereinigte RNA glänzt wie Styropor-Verpackungschips. Vor ein paar Jahren hätte diese Menge noch eine Million Dollar gekostet, jetzt sind es etwa 50 statt 25000 Dollar pro Gramm. Ein Zehntel davon reicht laut der Firma aus, um alle Käfer auf einem knappen halben Hektar Anbaufläche zu töten. Das Produkt gegen Kartoffelkäfer könnte 2020 auf den Markt kommen, sagt Projektleiter Williams. Monsanto versucht derzeit noch, das Spray regenfest zu machen, damit es mindestens eine Woche an den Blättern haftet.

Zum Zweiten will Monsanto mit den RNA-Sprays seinem Unkrautvernichtungsmittel Glyphosat – Markenname Roundup – neues Leben einhauchen. Der Monsanto-Chemiker Doug Sammons forscht zu diesem Zweck an Unkräutern, die resistent gegen Glyphosat sind. Sein Ziel: Jene Erbgutabschnitte zu identifizieren, die für die Unempfindlichkeit verantwortlich sind – und sie auszuschalten. Das gelang. Eine Mischung von Roundup mit der passenden Doppelstrang-RNA ließ die resistenten Unkräuter in Labor- und Feldtests eingehen. Einige Pflanzenexperten sind von der Wirkung der Sprays allerdings nicht überzeugt. Stephen Powles, Direktor der australischen Herbizidresistenz-Initiative, vermochte Monsantos Unkraut-Experiment nicht zu wiederholen. "Doppelsträngige RNA in Pflanzen einzubringen ist in Wahrheit sehr schwierig", sagt er. Und der renommierte Pflanzenbiologe Richard Jorgensen, der als einer der Ersten RNA-Interferenz bei Pflanzen beobachtet hat, hält das Modifizieren von Pflanzeneigenschaften per Spray "potenziell für Flickwerk". "Möchten Sie wöchentlich sprühen und dann hoffen, dass es in jeder Zelle ankommt?", fragt er.

Zum Dritten will Monsanto nicht nur auf der Pflanzenoberfläche bleiben, sondern die RNA-Insektizide in die Zellen einbauen. Erste Experimente laufen für den Kampf gegen die Zitruspest. Sie verursacht in Florida jährlich Schäden in dreistelliger Millionenhöhe. Ursache ist ein von asiatischen Blattflöhen übertragenes Bakterium. Es verfärbt die Orangen, macht sie hart, und ihr Saft schmeckt wie Kerosin. Monsanto arbeitet mit dem Insektenexperten Wayne Hunter im Forschungslabor des US-Landwirtschaftsministeriums in Fort Pierce zusammen. Hunter tränkte die Wurzeln der Orangenbäume mit RNA oder injizierte sie in die Stämme, um die Bakterienüberträger zu treffen und lebenswichtige Gene der Insekten abzuschalten. Seine bisherigen Versuche zeigen jedoch, dass RNA-Behandlungen für Orangenhaine bestenfalls ergänzend geeignet sind. Im Labor starben die Insekten erst nach vier Tagen. Einige überlebten zwei Wochen. In einer Feldstudie blieben die Bäume mit Blattflöhen bedeckt – ob es sich aber um neu hinzugeflogene Exemplare handelte, ist unklar.

Alle drei Ansätze bergen Konfliktpotenzial. Glyphosat etwa gilt mittlerweile offiziell als gesundheitsbedenklich. Die Internationale Agentur für Krebsforschung, eine Untergruppe der Weltgesundheitsorganisation, hat es im März 2015 als "wahrscheinlich" krebserregend eingestuft. Es nun in neuer Formel auf den Markt zu bringen, dürfte Widerstand auslösen. Aber auch die RNA-Pestizide selbst könnten Ängste wecken. Schon Monsantos eigene Entdeckungen unterstreichen, dass doppelsträngige RNA von Organismus zu Organismus wandern kann. Genau das war schließlich der Hintergrund von Hunters Tests, Zitrusfrüchte gegen Bakterien einer Blattlaus zu impfen. RNA mag natürlich sein. Das Versprühen großer Mengen spezialisierter RNA-Moleküle in der Umwelt ist es nicht.

Monsanto bereitet sich bereits auf die unvermeidliche Sicherheitsdebatte vor. Damit die verwendete RNA keine Gene nützlicher Insekten wie Honigbienen abschaltet, sichteten die Forscher bei den Orangenbaum-Experimenten vor der Auswahl der Zielsequenz Online-Archive mit DNA-Daten. Um zu testen, ob die synthetische RNA nicht doch unerwünschte Arten wie Bienen, Blattläuse und Mottenschildläuse schädigt, folgten Fütterversuche. Monsanto zufolge wirken die Blattfloh-Sequenzen in der Regel nur bei engen Verwandten derselben Gattung. Dagegen töten herkömmliche Insektizide wahllos auch nützliche Insekten. Der Einsatz von Imidacloprid etwa wurde in Europa nach Hinweisen auf die Gefährdung von Bienenvölkern stark eingeschränkt. Zusätzlich untersuchten Mitarbeiter mögliche Auswirkungen für den Menschen.

Sie analysierten Obst und Gemüse aus Geschäften, das von Pflanzenviren befallen schien, und fanden viele virale RNA-Fragmente, die hohe Übereinstimmungen mit menschlichen Genen aufwiesen. Trotzdem gebe es keinen bekannten Fall, bei dem jemand durch RNA zu Schaden gekommen wäre, so Monsanto. Es schließt daraus, dass bloße Übereinstimmung zwischen RNA-Triggern und menschlichen Genen "nur geringe biologische Relevanz" habe.

Doch statt unabhängigen Tests über die Sicherheit von RNA-Sprays zuzustimmen, versucht Monsanto, auf das Regelwerk selbst Einfluss zu nehmen. 2014 argumentierte der Konzern gegenüber der US-Umweltschutzbehörde EPA, die über die Regulierung von RNA-Insektiziden beraten sollte: Den Produkten sollten irrelevante Sicherheitstests erspart bleiben, inklusive Allergietests, da nur Proteine ​​Allergien verursachten. Monsanto will auch nicht testen, ob RNA giftig für Nagetiere ist oder dauerhaft in der Umwelt verbleibt. Bei eigenen Tests habe sich auf den Boden gegossene RNA zersetzt und sei nach 48 Stunden nicht mehr nachweisbar gewesen.

Die EPA-Berater stimmten zwar zu, dass es tatsächlich wenig Hinweise auf eine Gefährdung von Menschen durch RNA-Verzehr gebe. Allerdings sahen sie weiteren Untersuchungsbedarf für "potenziell unbeabsichtigte" ökologische Auswirkungen. Das National Honey Bee Advisory Board etwa hat darauf hingewiesen, dass die Genome vieler Insekten noch nicht bekannt seien, sodass Forscher sie nicht mit RNA-Zielen abgleichen können. Zum anderen dürfte Nicht-Biologen das Argument, dass RNAi-Sprays das Genom der Pflanzen nicht verändern, nicht reichen. Sie werden sie trotzdem als Genpflanzen wahrnehmen. "Die Leute werden sagen, sie versprühen die RNA einfach in der freien Natur", sagt Kassim Al-Khatib, Pflanzenphysiologe an der University of California in Davis. Und er ergänzt: "Es muss eine generelle Akzeptanz gegeben sein, bevor man einen neuen Ansatz etabliert." Firmeneigene Untersuchungen allein dürften da nicht reichen. (bsc)