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Testplatten, die an einem Computerchip erinnern, ermöglichen die kombinierte Identifizierung von mehreren Hundert Markern. Agrarmultis verwenden sie, um ihre eigenen Sorten zu identifizieren. Bild: Shutterstock
Weltweit propagieren die Agrarmultis, dass es unmöglich sei, zwischen den Produkten der neuen gentechnischen Verfahren (NGV) mit künstlich beigefügten Mutationen und Organismen zu unterscheiden, welche die gleichen Mutationen auf natürliche Weise oder durch traditionelle Züchtung erworben haben. Dabei geraten sie jedoch in Widerspruch zu sich selbst. Denn in anderen Foren, in denen es um die Identifizierung ihrer eigenen Sorten zwecks Verteidigung der Eigentumsrechte geht, wird plötzlich detailliert beschrieben, wie eine solche Unterscheidung mittels genetischer Markers doch möglich ist. Dies zeigen Recherchen des Vereins Inf`OGM. Die einzige offene Frage bleibt, ob der politische Willen vorhanden ist, die Referenzsysteme und Protokolle zu schaffen, die es den Behörden ermöglichen, diese neuen GVO aufzuspüren und zu identifizieren.
Die grossen Saatgutunternehmen sind sehr wohl in der Lage, ihre mit neuen gentechnischen Verfahren entstandenen Sorten mithilfe genetischer Marker zu identifizieren. Dies belegen sowohl Publikationen und Vorträge des Internationalen Verbandes zum Schutz von Pflanzenzüchtungen (UPOV) als auch bereits existierende Sortenidentifizierungsprotokolle der Internationalen Vereinigung für Saatgutprüfung (ISTA) - einer Organisation von Saatgutprüflabors zu der auch Prüflabors von BASF, Syngenta und Bayer gehören.
Auch die für die Erkennung und Rückverfolgbarkeit zuständige Experten des ENGL (Europäisches Netzwerk von GVO Laboratorien) geben zu, dass es möglich ist, eine durch Genomeditierung eingeführte Mutation von einer natürlichen Mutation zu unterscheiden, wenn genügend Informationen zu jeder Ebene der Transformation gesammelt werden. Darüber hinaus hat eine technische Arbeitsgruppe der Internationalen Organisation für Normung (ISO) sogar bereits 2015 Normen zur Analyse der molekularen Fingerabdrücke einiger Pflanzen wie Mais und Sonnenblumen angenommen. Diese erlauben es, die Identität der Sorte zu überprüfen.
All diese Informationen zeigen auf, dass es kein technisches Hindernis gibt, welches verunmöglichen würde, dass Pflanzen aus neuer Gentechnik von solchen aus konventioneller Züchtung oder natürliche Mutationen unterschieden werden können. Auch wenn nicht klar ist, nach welchen Veränderungen gesucht werden muss, wie zum Beispiel bei Risikofragen oder bei einem Verdacht auf eine Kontamination, wäre mit einem umfassenden Nachweissystem die Identifizierung möglich. So können mit einem Matrix-Ansatz verschiedene Marker und Methoden miteinander kombiniert werden und zur Identifizierung aller durch die neuen gentechnischen Verfahren gewonnenen Produkte verwendet werden. Das Prinzip des Matrix-Ansatzes wird in unterschiedlichen Bereichen angewendet, zum Beispiel bei der Identifizierung von Personen anhand von biometrischen Merkmalen wie Fingerabdrücken.
Mit anderen Worten, die Unterscheidung zwischen Mutationen, die mittels neuer Gentechnik beifügt wurden und natürlich induzierten Mutationen ist technisch definitiv machbar. Verlässliche Verfahren und Protokolle zur Unterscheidung könnten für jede Technik und jedes Produkt der neuen Gentechnikverfahren entwickelt werden. Einzige Voraussetzung dazu ist der politische Wille, die entsprechenden Protokolle auszuarbeiten und den Behörden genügend Finanzmittel für diese Entwicklungsarbeit bereitzustellen.
UPOV: Auch neue Gentechnik lässt sich genau nachweisen
(Übersetzung eines Artikels von Inf’OGM - Zum Originalartikel auf Engl/Fr...)
Weltweit behaupten Saatgutunternehmen, es sei nicht möglich zu unterscheiden, ob eine Mutation bei einer Pflanze künstlich mit neuen Gentechnikverfahren beigefügt worden sei, oder ob die Mutation auf natürliche Weise bzw. durch traditionelle Züchtungsmethoden entstanden sei. Doch gleichzeitig geben die Unternehmen an, sie seien in der Lage, die Identität ihrer eigenen Pflanzensorten mit Hilfe genetischer Methoden sicherzustellen. Dies belegen die Arbeiten des Internationalen Verbandes zum Schutz von Pflanzenzüchtungen (UPOV). Das Erfreuliche daran: dieselben Methoden und Instrumente können auch zur Unterscheidung zwischen neuen GVOs und Nicht-GV-Pflanzen verwendet werden. Die einzige Voraussetzung dazu ist der politische Wille, die entsprechenden Protokolle auszuarbeiten.
Versuchen die Saatgutfirmen derzeit, uns zu überzeugen, dass ihre eine Hand nicht weiss, wozu die andere fähig ist? Die Frage scheint berechtigt. Die grossen Saatgutmultis behaupten, die neuen GVO liessen sich nicht von Pflanzen unterscheiden, die durch traditionelle Züchtung oder auf natürliche Weise entstanden sind. Einige "wissenschaftliche Verlautbarungen" wie diejenigen von deutschen, niederländischen und schweizerischen Expertengruppen, welche auf dreissig Jahre Erfahrung hinsichtlich der Bewertung der modernen Biotechnologie zurückblicken können, unterstützen diese Behauptung. Sie bestätigen, dass "sich Produkte der Genomeditierung (...) nicht von Produkten mit natürlichen Mutationen oder solchen, die durch Strahlung oder mit Chemikalien entstanden sind, unterscheiden lassen". Doch geht es um die Identifizierung ihrer eigenen Sorten, um dadurch Eigentumsrechte verteidigen zu können, behaupten dieselben Unternehmen, eine solche Differenzierung sei möglich.
"Biochemische und molekulare Marker" beschreiben Pflanzensorten genau
Am 1. November 2019 nahm der Rat der UPOV ein Dokument mit einem aussagekräftigen Titel an: "Anleitung zur Verwendung biochemischer und molekularer Marker bei der Prüfung der Unterscheidbarkeit, der Homogenität und der Beständigkeit (DUS)" [1]. Dieses Dokument enthält eine Anleitung zur Verwendung biochemischer und molekularer Marker bei der DUS-Prüfung einer Sorte.
Die darin erwähnten molekularen Marker sind genetische Sequenzen, welche so charakteristisch für eine bestimmte Sorte sind, dass sie für jede Sorte eine genaue Signatur liefern können. Wie Verkehrszeichen verbinden sie das Vorhandensein verschiedener Sequenzen, die das eine oder andere phänotypische Merkmal verleihen. Sie eignen sich dafür, eine Pflanzensorte genau zu beschreiben, zu identifizieren oder von einer anderen Sorte zu unterscheiden. Damit gewährleisten sie deren Rückverfolgbarkeit.
Statistische Auswertungen zeigen, dass solche - meistens in grosser Zahl verwendeten genetischen Sequenzen - im Pflanzengenom immer mit einem oder mehreren spezifischen phänotypischen Merkmalen der Pflanzensorte verbunden sind. Durch das Erstellen von Listen mit solchen kurzen, mit bestimmten Eigenschaften verbundenen Sequenzen, lässt sich ein genetischer Fingerabdruck für jede Sorte entwickeln – eine Art "Strichcode". Mithilfe von genetischen Analysen kann in den Pflanzensorten nach solchen Markern gesucht werden. Wenn diese sich in den untersuchten Pflanzen als homogen und stabil erweisen, können sie dazu verwendet werden, die Sorten in Gruppen einzuteilen. Werden die Marker in einer Pflanzengruppe oder Sorte gefunden, in einer anderen aber nicht, ermöglichen sie die Unterscheidung zwischen den beiden Pflanzengruppen bzw. Sorten.
In seinem Dokument verwendet der UPOV ein Beispiel, das der gentechnikkritischen Leserschaft bekannt sein dürfte: eine transgene Sorte, die eine Herbizidtoleranz aufweist. Ein anschauliches Beispiel, denn es ist einfach zu verstehen, dass ein Transgen selbst als molekularer Marker dienen kann, da es eine bekannte Sequenz ist, die absichtlich in eine Pflanze eingeführt wurde. Der UPOV erläutert jedoch, dass auch Sequenzen, die ausserhalb des Transgens liegen, als Marker benutzt werden können. Als Marker können also auch Sequenzen dienen, die durch die Einfügung des Transgens unbeabsichtigt mutieren und somit eindeutig auf das Vorhandensein eines Transgens hinweisen. Solche Marker können als sicheres Zeichen für die Anwesenheit eines Transgens und für die Veränderung der Pflanze oder ihrer Eltern durch Transgenese verwendet werden. Dies ist sogar auch dann möglich, wenn das "Fremdgen" nicht mehr vorhanden ist. Darüber hinaus können solche unbeabsichtigten Veränderungen auch der Identifizierung von Mutationen dienen, die durch die neuen gentechnischen Verfahren oder In-vitro-Manipulationen jeglicher Art ausgelösten wurden.
Die Arbeit zur genetischen Charakterisierung einer Sorte besteht darin, eine Liste der für diese Sorte kennzeichnenden Marker zu erstellen, woraus eine "Referenzmatrix" entsteht. Je nach Ziel und Präzisionsgrad kann beim Testen einer Pflanze nach mehr oder weniger Markern gesucht werden. Das Muster, welches das Vorhandensein oder das Fehlen bestimmter Marker und deren Kombination ergibt, führt zu einer Matrix, welche die Identifizierung der Sorte erlaubt. Auf einem ähnlichen Prinzip basiert die Analyse menschlicher Fingerabdrücke oder der Gesichtserkennung. Dabei werden 30, 40 oder 100 charakteristische Punkte analysiert, aus deren Kombination auf die Identität der untersuchten Person geschlossen werden kann.
Der Mais und seine Fingerabdrücke
Wie die Matrix-Methode funktioniert, beleuchtet ein Referat der Pekinger Akademie für Land- und Forstwirtschaft, das auf einer UPOV-Tagung im Oktober 2019 gehalten wurde [2]. Um verschiedene Maissorten eindeutig zu unterscheiden, wurden mehrere Marker ausgesucht. Bei den Marker, die sich für solche Analysen eignen, lassen sich grundsätzlich zwei Typen unterscheiden: einerseits einfache Wiederholungen kurzer genetischen Sequenzen (short-sequence repeats = SSR), andererseits einzelne Nukleotidveränderungen im Ablauf der Gensequenz (Single nucleotide polymorphisms=SNP). Beide werden normalerweise zur Unterscheidung zweier Organismen verwendet. Bei der Entwicklung eines genauen Analysekits konzentrierten sich die chinesischen Wissenschaftler auf eine spezifische Kombination der SNPs. Als Resultat entstand eine Testplatte, mit deren Hilfe das Vorhandensein oder Fehlen jedes der zuvor ausgewählten SNPs genau nachgewiesen werden kann. Diese sogenannte "Maize6H-60K"-Platte funktioniert auf ähnliche Weise wie ein Computerchip und ermöglicht die kombinierte Identifizierung von Markern aus 400 chinesischen und ausländischen Mais-Inzuchtlinien. Für chinesische Wissenschaftler ist die Platte der erste "Chip [...] für die Identifizierung von Maissorten und die Bestätigung des geistigen Eigentums und die molekulare Züchtung in China".
Auf derselben Tagung präsentierte die Internationale Vereinigung für Saatgutprüfung (ISTA) ein Protokoll für die Sortenidentifizierung, das tatsächlich auf DNA-Analyse beruht [3]. Die ISTA ist eine Organisation von Saatgutprüflabors, darunter Prüflabors von Unternehmen wie Monsanto, BASF und Syngenta. Das vorgestellte Protokoll, das sich noch in der Anpassungsphase befindet, setzt ein Set an geeigneten Marker für jede Sorte voraus, sowie eine Auswahl kommerzieller Sorten als Referenzmaterial. Zudem muss die statistische Aussagekraft der mit diesen Markern durchgeführten Tests bewertet und schliesslich eine laborübergreifende Validierung der Methode durchgeführt werden. Letztere soll ähnlich wie die üblichen laborübergreifenden Tests zur Validierung der Nachweisverfahren für transgene GVO geschehen [4]. Die ISTA erläuterte den UPOV-Mitgliedern, dass ein solches Protokoll bereits zur Entwicklung einer Methode zur Identifizierung und Überprüfung von Maissorten geführt habe. Die Methode basiere auf einer Reihe von SSR-Markern und sei 2017 validiert worden [5]. Die ISTA kündigte auch an, derzeit an einem ähnlichen Protokoll für Weizen zu arbeiten. Nachdem sie bereits die Zustimmung der Züchter zur Verwendung ihrer Sorten erhalten habe, werde sie die für Weizen ausgewählten Marker an diesen Sorten testen, um eine "Referenzmatrix“ zu erstellen. Hafer, Gerste und Erbsen gehören zu den nächsten Pflanzen, die einbezogen werden sollen. Die ISTA weist schliesslich darauf hin, dass solche DNA-Analysetechniken seit langem praktiziert werden: „solche DNA-basierten Techniken wurden bereits von Züchtungsunternehmen und Saatgutfirmen entwickelt und eingesetzt ". Sie stehen für Saatgutprüfungen zur Verfügung, und werden bereits in vielen Laboratorien und in vielen Ländern eingesetzt".
Zu guter Letzt hat eine technische Arbeitsgruppe der Internationalen Organisation für Normung (ISO) bereits 2015 Normen zur Analyse der molekularen Fingerabdrücke von Mais und Sonnenblumen angenommen, die es erlauben, die Identität der Sorten zu überprüfen [6]. Zwei Normen, die sogenannte "Horizontale Methoden für die molekulare Biomarker-Analyse" verwenden, wurden von dem gleichen Komitee standardisiert, das zuvor die Normen veröffentlicht hat, welche derzeit zum Nachweis transgener GVO verwendet werden [7].
Der UPOV ist also dabei, die Verwendung von genetischen Sequenzen zu validieren, welche als Marker phänotypischer Merkmale bei der Charakterisierung der Sorten in seinen Referenzsammlungen dienen könnten. Es stellt sich daher die Frage, warum durch neue Mutagenesetechniken veränderte Pflanzen nicht auf dieselbe Weise mit mit mehr oder weniger spezifischen molekularen Markern charakterisiert werden könnten. Denn in den wesentlichsten Punkten bezeichnet der in der Präsentation der ISTA verwendete Begriff "Referenzmatrix" das gleiche Konzept wie der bereits für die Identifizierung der GVO verwendete "Matrixansatz" [8]. Zudem weisen mehrere Artikel darauf hin, dass SSR und SNP zu den genetischen Markern gehören, welche seit langem in der Pflanzenzüchtung und -identifizierung verwendet werden und für die sogar bereits Online-Server zur Verfügung stehen [9]. Mit anderen Worten: entsprechendes Wissen über genetische Sequenzen, die als Marker oder Signaturen verwendet werden können ist definitiv vorhanden…
Der Fall der modernen Biotechnologie
Bei der Behauptung, dass die durch die neuen gentechnischen Verfahren erzeugten Mutationen nicht von natürlichen Mutationen unterscheidbar seien, verschweigt man die unbeabsichtigten Nebeneffekte, die sich aus jeder Etappe der Durchführung einer genetischen Veränderung ergeben [10]. Einmal charakterisiert, können diese unbeabsichtigten Effekte, z.B. Mutationen und Epimutationen, ähnlich wie die UPOV-SNPs als molekulare Marker verwendet werden.
Zu Recht wurde dieses Thema Anfang Oktober 2019 von für die Erkennung und Rückverfolgbarkeit zuständigen Experten des ENGL (Europäisches Netzwerk von GVO Laboratorien) [11] diskutiert. In einer Präsentation („Next-Generation Sequencing applied to GMO detection“) wurde darauf hingewiesen, dass "es bei einzelnen Nukleotidunterschieden zwar unmöglich ist, zwischen einer durch Genomeditierung eingeführten Mutation und einer natürlich vorkommenden Mutation zu unterscheiden, aber dass zusätzliche Informationen [die z.B. durch Sequenzierung gewonnen werden – Anmerkung der Redaktion] auf globaler Ebene gesammelt werden können, um zwischen den beiden Fällen zu unterscheiden". Mit anderen Worten, die Unterscheidung einer mit neuen gentechnischen Verfahren erzeugten Pflanze von einer aus einer natürlichen Mutation resultierenden Pflanze (d.h. zwischen einer GV-Pflanze und einer Nicht-GV-Pflanze) ist technisch machbar, sofern der politische Wille und die finanziellen Mittel zur Durchführung des Konzeptnachweises vorhanden sind. Dies scheint auch der obenerwähnte Vortrag zu unterstützen, denn er wird mit folgender Aussage fortgesetzt. "Eine tiefgründige Analyse von Mutationen mittels Sequenzierungstechniken mit geringer Fehlerrate könnte Ansätze für einen umfassenden Fingerabdruck liefern [...] Mutationen [...] die als Ergebnis des Transformationsprozesses auftreten, könnten für eine eindeutige Erkennung von autorisierten Ereignissen genutzt werden".
Wie bereits erwähnt [12], ist es daher klar, dass es kein technisches Hindernis gibt, welches die Unterscheidung neuer GVO von Pflanzen, die durch konventionelle Züchtung oder natürliche Mutationen entstanden sind, verunmöglichen würde. Genetische und epigenetische Marker können, in einem Matrix-Ansatz organisiert, zur Identifizierung aller durch die neuen gentechnischen Verfahren gewonnenen Produkte verwendet werden.
Die einzige offene Frage betrifft den politischen Willen, entweder die Referenzsysteme zu schaffen, die es den Vollzugsbehörden ermöglichen, diese neuen GVO aufzuspüren und zu differenzieren oder im Gegenteil, die europäische Gesetzgebung zu ändern, um nur transgene GVO zu berücksichtigen.
[4] European Network of GMO Laboratories (ENGL) (2015). "Definition of minimum performance requirements for analytical methods of GMO testing". In JRC Technical Report, pp. 24 pp.
[5] Rule 8.10.3 of the « International Rules for Seed Testing » http://www.ingentaconnect.com/content/ista/rules/2020/00002020/00000001
[6] Standards ISO/TR 17623:2015 and ISO/TR 17622:2015
[8] Bertheau, Y. (2019). "New Breeding Techniques : detection and identification of the techniques and derived products". In Encyclopedia of Food Chemistry Reference Module in Food Science, L. Melton, F. Shahidi, and P. Varelis, eds. (Oxford : Academic Press), pp. 320-336.
[9] Siehe zum Beispiel: « Use of SSR markers to complement tests of distinctiveness, uniformity, and stability (DUS) of pepper (Capsicum annuum L.) varieties », Kwon, Y.-S. et al. (2005), Molecules and cells 19, 428-435 ;
« Plant variety and cultivar identification : advances and prospects », Korir, N.K. et al. (2013), Critical Reviews in Biotechnology 33, 111-125.
« Development of model web-server for crop variety identification using throughput SNP genotyping data », Singh, R. et al. (2019), Scientific Reports 9, 5122.
[10] Siehe auch: Inf'OGM, « Genetically modifying a plant is far from harmless », Eric MEUNIER, 30 septembre 2016 und
Inf'OGM, « Genetic modifications : unintentional effects at each phase », Eric MEUNIER, Lily Vergier, 25 septembre 2017
[11] Report of the ENGL meeting on the 1 and 2 October 2019.