Ein natürliches System als Werkzeug der Gentechnik
In der Gentechnik wird das RNAi- System bereits seit einiger Zeit gezielt eingesetzt: Um ein bestimmtes Gen auszuschalten, bringt man dsRNAs in eine Zelle ein, die genau zur Boten-RNA (mRNA) des Zielgens passt. Wählt man als Ziel ein lebenswichtiges Gen eines Schädlings, so wird dessen Aktivität ausgeschaltet und das Insekt stirbt. In diesem Fall wirkt die dsRNA also wie ein Insektizid. Die dsRNAs kann auch über das Futter in das Verdauungssystem des Insekts gelangen und dann schließlich in seine Zellen.
Wissenschaftler haben bereits zuvor Pflanzen so verändert, dass sie dsRNAs gegen bestimmte Insekten produzierten. „Dies hat die Pflanzen aber nicht vollständig geschützt “, erklärt Ralph Bock vom Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie. „Schuld daran ist das pflanzeneigene RNAi-System, das die Ansammlung größerer Mengen fremder dsRNA verhindert. Als mögliche Lösung dieses Problems erschien uns deshalb die Produktion von dsRNA in den Chloroplasten.” Diese Zellorganellen in den Blattzellen besitzen selbst eigenes Erbgut, aber kein RNAi-System. Daher entschieden sich die Forscher, sogenannte transplastomische Pflanzen herzustellen. Das sind Pflanzen, bei denen nicht das Kerngenom, sondern das Genom der Chloroplasten gentechnisch verändert ist.
Eine sinnvolle Alternative für chemische Käfer-Killer?
„Mit Hilfe der Chloroplastentransformation ist es uns gelungen, Kartoffelpflanzen herzustellen, die große Mengen langer dsRNAs stabil in den Chloroplasten anreichern”, so Bock. Die Wissenschaftler überprüften anschließend die Wirksamkeit spezieller dsRNAs, die sich gegen bestimmte Gene des Kartoffelkäfers richten. Sie untersuchten dann den Effekt auf Larven des Kartoffelkäfers, die neun Tage mit den Blättern unterschiedlicher Kartoffelpflanzen gefüttert wurden. „Fressen Larven transplastomische Kartoffelblätter, deren dsRNA gegen das Aktin-Gen des Käfers gerichtet ist, sterben sie innerhalb von fünf Tagen zu 100 Prozent”, erklärt Co-Autor Sher Afzal Khan vom Max-Planck-Institut für chemische Ökologie in Jena.
Die Forscher sehen in ihrem Erfolg großes Potenzial: Da Insekten zunehmend Resistenzen gegen chemische Pestizide und auch biologische Mittel wie Bakterientoxine entwickeln, sei die RNAi-Technologie eine zukunftsweisende Strategie in der Schädlingsbekämpfung. Die Methode ermöglicht gezielten Schutz ohne Chemikalien und ohne die Produktion fremder Proteine in der Pflanze, sagen die Forscher. Dennoch bleibt eines natürlich zu bedenken: Auch bei transplastomischen Pflanzen handelt es sich um gentechnisch veränderte Organismen. Bei vielen Menschen werden sie deshalb auf Ablehnung stoßen.
