Anwendung der Neuen Genomischen Techniken Interview mit Robert Hoffie

Dr. Robert Hoffie leitet am IPK in Gatersleben die unabhängige Arbeitsgruppe „Biotechnologie und Genom-Editierung“. Die Arbeitsgruppe arbeitet an methodischen Ansätzen der Pflanzenbiotechnologie und Genom-Editierung für Grundlagen- und anwendungsorientierte Forschung.

Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) - Biotechnologie und Genom-Editierung

Zudem ist er Mitglied im Öko-Progressive Netzwerk e. V. einem unabhängigen, gemeinnützigen Verein, der wissenschaftsbasierte Strategien für eine nachhaltige Zukunft entwickelt und verständlich vermitteln möchte. Er versteht sich hierbei als offene, inklusive Plattform und Schnittstelle zwischen Wissenschaft, Gesellschaft, Wirtschaft und Politik.

Öko-Progressives Netzwerk e. V.

Einführung in NGTs

Können Sie zu Beginn kurz erklären, was genau unter neuen genomischen Techniken (NGTs) zu verstehen ist und wie sie sich von der klassischen Gentechnik unterscheidet?

Als Neue Genomische Techniken definiert die EU-Kommission biotechnologische Methoden, mit denen sich Gene gezielt verändern lassen und die nach 2001 entwickelt wurden. 

Im Jahr 2001 hat die Europäische Union, die EU, den Rechtsrahmen für Gentechnik zuletzt umfassend angepasst. Viele Verfahren, die in den letzten 25 Jahren entstanden sind, deckt dieser Rechtsrahmen nur unzureichend ab. Der Kern des Gentechnikrechts stammt sogar aus den frühen neunziger Jahren. 

Damals wurden vor allem Verfahren reguliert, bei denen Forschende Gene von einem Organismus in einen anderen übertragen, etwa von einem Bakterium in eine Pflanze. Dafür benutzt man den Begriff Transgenese. Diese Verfahren wollte die EU damals streng regulieren.

Bei NGTs ändert man in der Regel vorhandene Gene in einem Organismus. Am bekanntesten ist die Genom-Editierung mit der „Genschere“ CRISPR/Cas. Damit steuert man eine konkrete Position im Gen an und erzeugt dort kleine, genetische Veränderungen, also Mutationen. Das Ergebnis ähnelt Mutationen, die auch zufällig entstehen können und die die konventionelle Züchtung seit Langem nutzt. 

Welche Klassifizierung von Pflanzen, die mit NGTs erzeugt wurden, gibt es?

Auf EU-Ebene liegt ein Verordnungsentwurf in einer späten Abstimmungsphase vor. Er soll die Nutzung von NGTs bei Pflanzen neu regeln und zwei Kategorien einführen. In Kategorie NGT1 sollen Pflanzen eingeordnet werden, die durch NGTs erzeugt wurden aber als äquivalent zu konventionell gezüchteten Pflanzen gelten. 

Der Entwurf definiert das über Grenzwerte: Man darf höchstens an 20 Stellen im Genom Änderungen vornehmen und jede darf höchstens 20 Basenpaare betreffen. Außerdem dürfen an höchstens drei Stellen pro Gen Basen editiert werden und es dürfen keine Fremdgene in diese Pflanzen eingebracht werden. Auch die damit erzeugten Eigenschaften werden reguliert: Es dürfen keine Herbizidtoleranzen oder Insektenresistenzen damit erzeugt werden.

Erfüllt eine Pflanze diese Kriterien und bestätigt das eine zuständige nationale Behörde in einem EU-Mitgliedstaat, behandelt der Entwurf sie wie eine konventionell gezüchtete Pflanze. Eine Ausnahme bleibt: Das Saatgut muss als „NGT1“ gekennzeichnet werden. Im ökologischen Landbau bleiben diese Pflanzen auf Wunsch der Branche weiterhin ausgeschlossen.

In Kategorie NGT2 fallen Veränderungen, die zwar mit NGTs erzeugt werden, die aber über das hinausgehen, was NGT1 erlaubt. Für diese Pflanzen greift die bestehende Gentechnik-Regulierung und sie müssen ein entsprechendes Zulassungsverfahren durchlaufen. Je nach Eigenschaft kann das Verfahren aber vereinfacht werden. Gleichzeitig gelten die Regeln zur Kennzeichnung auf dem Endprodukt und zur Koexistenz. Mitgliedstaaten können außerdem das Opt-out nutzen und den Anbau in ihrem Land untersagen. 

Werden mit NGT erzeugte Pflanzen bereits erfolgreich eingesetzt?

International gibt es erste Anwendungen, die langsam auf den Markt kommen. In Chile und Argentinien hat man kürzlich zum Beispiel einen Weizen mit höherem Ballaststoffgehalt zugelassen.

Um das allgemeine Potenzial einzuordnen, nutze ich die EU-SAGE-Datenbank. Sie sammelt systematisch wissenschaftliche Publikationen, in denen Forschende Genom-Editierung einsetzen, um landwirtschaftlich relevante Merkmale in Kulturpflanzen zu verbessern. Die Datenbank umfasst inzwischen 1000 Einträge aus 72 Kulturpflanzenarten. Die Beispiele reichen von Krankheitsresistenzen über Toleranz gegen Dürre, Hitze oder Salz bis zu verbesserten Inhaltsstoffen. Nicht alle Projekte werden in die Praxis gelangen. Die Datenbank zeigt aber repräsentativ, was NGTs grundsätzlich ermöglichen. 

Können NGTs helfen, die Landwirtschaft zukunftssicherer zu machen?

Die Landwirtschaft steht vor großen Herausforderungen. Der Klimawandel macht das Wetter unberechenbarer. Gleichzeitig muss die Landwirtschaft Inputs wie Dünger und Pflanzenschutzmittel reduzieren.

Um das zu erreichen, müssen wir an vielen Stellschrauben gleichzeitig drehen. Der Pflanzenzüchtung räume ich dabei aber eine besondere Rolle ein. Denn um diesen Herausforderungen zu begegnen, benötigen wir vor allem widerstandsfähigere Pflanzen, die mit neuen Klimabedingungen zurechtkommen, Ressourcen wie Nährstoffe effizient nutzen und sich selbst gegen Schaderreger verteidigen. 

Dafür braucht die Züchtung ein modernes und vielfältiges Methodenspektrum. NGTs ergänzen dies aus meiner Sicht sinnvoll. Zahlreiche Publikationen zeigen, wie gezielte Genom-Editierung Beiträge zu diesen Zielen leisten kann. Jetzt müssen Wissenschaft und Züchtung diese Forschungsergebnisse gemeinsam in die Praxis überführen.

Die aktuell diskutierte neue Regulierung für NGTs würde frühestens 2028 in Kraft treten. Ich rechne aber nicht damit, dass dann auch gleich NGT-Sorten breit angebaut werden. Realistisch ist, dass nach ersten Feldversuchen und der üblichen Sortenprüfung in der EU ab Anfang der 2030er Jahre erste Sorten ihren Einzug in die landwirtschaftliche Praxis halten werden. 

In vielen Ländern gibt es unterschiedliche gesetzliche Rahmenbedingungen für Gentechnik in der Landwirtschaft. Wie beurteilen Sie die aktuelle Regulierung von NGTs und die Entwicklung zu der neuen Gesetzgebung in Europa?

Bisher war die EU im internationalen Vergleich zunehmend in einer Außenseiterrolle. Viele Staaten haben bereits eigene Regeln für genom-editierte Pflanzen eingeführt und stellen diese Pflanzen konventionell gezüchteten gleich. Dazu zählen auch Staaten, die traditionell eher gentechnikkritisch sind, wie etwa Japan oder Australien.

Mit der geplanten neuen Regulierung macht Europa aus meiner Sicht einen großen Schritt nach vorn. Die EU würde damit eine Regelung erhalten, die zu vielen anderen Staaten weltweit passt. Das erleichtert den Agrarhandel, weil stark unterschiedliche Rechtsrahmen den Handel spürbar erschweren. Gleichzeitig eröffnet die Regelung gerade kleinen und mittelständischen europäischen Züchtungsunternehmen, die vor allem für den europäischen Markt arbeiten, den Anschluss an die Entwicklungen in ihrer Branche mit zu halten. 

Welche Risiken sind mit dem Einsatz von NGTs in der Landwirtschaft verbunden, sowohl in Bezug auf Umwelt als auch auf Gesundheit?

NGT-Anwendungen der Kategorie NGT1 werden äquivalent zur konventionellen Pflanzenzüchtung eingeordnet. Man verändert dabei Merkmale in einer Art und in einem Umfang, der mit dem vergleichbar ist, womit die Züchtung seit Langem arbeitet. Den Umfang der Veränderungen begrenzt man sogar stärker, als es bei der Züchtung mit spontanen oder ungerichteten Mutationen der Fall ist. Daraus ist abzuleiten: Das Risiko steigt nicht gegenüber der bisherigen Pflanzenzüchtung. Oder anders gesagt: Diese Pflanzen sind genauso sicher wie konventionell gezüchtete Pflanzen. Aus fachlicher Sicht sind deshalb keine zusätzlichen regulatorischen Maßnahmen notwendig, um NGT-Pflanzen in die Praxis zu integrieren. 

In Bezug auf Koexistenz sorgt der Entwurf aus meiner Sicht auch rechtlich für Sicherheit: So bleibt die Nutzung von NGT-Pflanzen im ökologischen Landbau weiterhin verboten. Das wird über die Saatgutkennzeichnung von NGT-Pflanzen praktisch und einfach umgesetzt. 

Für zufällige oder unvermeidbare Beimischungen sieht der Entwurf aber keine Grenzwerte vor. Bio-Betriebe können solche Chargen damit also weiterhin als Bio-Ware vermarkten. Ich halte diesen Ansatz fachlich für stimmig, weil NGT1-Pflanzen per Definition konventionellen Sorten gleichgestellt sind. In der Vergangenheit haben bereits sehr geringe Beimischungen von gentechnisch veränderten Organismen (GVO) dazu geführt, dass Bio-Ware nicht mehr als „Bio“ vermarktet werden durfte. Der Entwurf reduziert dieses wirtschaftliche Risiko. 

Gibt es Bedenken hinsichtlich der genetischen Vielfalt durch NGT-Organismen?

Ich sehe technisch keinen Grund, warum NGT-Sorten die genetische Vielfalt reduzieren sollten. Eher im Gegenteil, denn in der Praxis erzeugt man mit NGT-Anwendungen gezielt neue genetische Variation und macht sie für die Züchtung nutzbar.

Nach Inkrafttreten der neuen Regulierung muss aber vor allem die Patentfrage beobachtet werden. In welchem Umfang werden NGT-Merkmale patentiert, stellt die geplante, brancheneigene Patentdatenbank zusammen mit fairen und einheitlichen Lizenzierungswegen den Zugang zu solchem Material sicher? Das halte ich für eine wichtige Voraussetzung, damit weiterhin viele unterschiedliche Sorten von verschiedenen Züchtungsfirmen verfügbar bleiben. 

Wie können NGTs auch in sozialer Hinsicht die Landwirtschaft positiv beeinflussen? 

NGTs sollten nicht isoliert betrachtet werden. Für die globale Weiterentwicklung der Landwirtschaft nimmt die Pflanzenzüchtung aber eine Schlüsselrolle ein. NGTs ergänzen die vorhandenen Methoden als zusätzliches Werkzeug, auch in der öffentlichen Züchtung für den Globalen Süden. So entwickeln internationale Pflanzenzüchtungsinstitute wie CIMMYT, ICARDA oder IRRI neue Sorten von Kulturen wie Mais, Weizen oder Reis für verschiedene Regionen der Welt. Dabei nutzen sie neben klassischen Züchtungsmethoden auch NGTs.

Wie sehen Sie die zukünftige Rolle von NGTs in der Landwirtschaft?

Das Gesetzgebungsverfahren zur NGT-Verordnung ist noch im Gang. Die möglicherweise letzte Abstimmung im Europäischen Parlament ist derzeit für Mai geplant. Bekommt der Entwurf dort eine Mehrheit, gilt die Verordnung als beschlossen. Danach startet aber eine zweijährige Implementierungsphase, in der die EU und die Mitgliedstaaten verwandte Rechtsakte anpassen müssen. Demnach würde die Verordnung frühestens im Frühjahr 2028 tatsächlich in Kraft treten.

Die europäischen Züchter müssen ihre NGT-Projekte nun auch erst wieder hochfahren, weil sie viele Vorhaben lange auf Eis gelegt haben. Deshalb erwarte ich erste Sorten auf europäischen Feldern eher Anfang bis Mitte der 2030er Jahre. Allein die amtliche Sortenzulassung verlangt bei vielen Kulturen drei Jahre Freilandanbau. Den sehe ich frühestens ab 2028, je nach Kultur und Saison vermutlich erst ab 2029.

Als frühe Anwendungen halte ich Krankheitsresistenzen für plausibel, vor allem gegen Pilze oder Viren. In vielen Pflanzenarten sind dafür bereits Gene bekannt, bei denen gezielte Veränderungen Resistenzen erzeugen können. 

Wie lange wäre schätzungsweise die Dauer von der Forschung bis zur Vermarktung (Sortenlistung) in Europa oder Deutschland?

Das lässt sich so allgemein schwer pauschal sagen. In der Vergangenheit hat die Identifikation eines Gens, das für eine bestimmte Eigenschaft verantwortlich ist, oft mehrere Jahre gedauert. Mit moderner Genomforschung verkürzen sich diese Zyklen aber deutlich. Sobald das Gen bekannt ist, nutzt man NGTs, um vorteilhafte Genvarianten im Zuchtmaterial zu erzeugen. Bis man reinerbiges Material erhält, braucht es in der Regel zwei Generationen. Bei einjährigen Kulturen wie Getreide entspricht das etwa zwei Jahren. 

Bei Kulturen mit längeren Generationszeiten dauert es entsprechend länger. Danach folgen meist weitere Schritte der konventionellen Züchtung, Feldtests beim Züchter, die dreijährige Prüfung beim Bundessortenamt und anschließend die Saatgutvermehrung. Erst dann kann die Sorte kommerziell vertrieben werden. Bei Getreide ergibt sich damit, dass der Züchtungsprozess von etwa 15 Jahren auf rund acht Jahre verkürzt werden kann.