Gentechnisch veränderter Organismus

Begriff, Veränderung und rechtlicher Rahmen

Gentechnisch veränderte Organismen (GVO), auch gentechnisch modifizierte Organismen, sind Organismen, deren Erbanlagen mit gentechnischen Methoden gezielt verändert wurden. Eine mögliche Methode ist die Transgenetik. Diese Verfahren unterscheiden sich vom Kreuzen, von Mutation und Rekombination sowie von anderen Methoden der herkömmlichen Züchtung.

In der EU ist ein GVO legal definiert als jede biologische Einheit – mit Ausnahme des Menschen –, die sich vermehren oder genetisches Material übertragen kann und deren genetisches Material so verändert wurde, wie dies unter natürlichen Bedingungen durch Kreuzen oder natürliche Rekombination nicht vorkommt. Das ungenehmigte Freisetzen oder Inverkehrbringen eines GVO ist in der EU verboten.

Zur Genmodifikation gehören das gezielte Abschalten oder Verändern einzelner Gene sowie das gezielte Einbringen arteigener oder artfremder Gene. Organismen mit eingeschleusten Genen anderer Arten heißen transgene Organismen; die eingeschleusten Gene heißen Transgene. Damit sollen Tieren oder Pflanzen Eigenschaften vermittelt werden, die durch herkömmliche Züchtung nicht oder nur schwer erreichbar wären.

Sicherheit und Anwendungsbereiche

Bei der Entwicklung von GVO und bei gentechnischen Arbeiten gelten Sicherheitsmaßnahmen. In Deutschland legt das Gentechnikgesetz den Rahmen fest; die Gentechnik-Sicherheitsverordnung führt ihn näher aus. Arbeiten erfolgen je nach Risiko in einer Sicherheitsstufe von S1 bis S4. Dies betrifft Labore und Produktionsbereiche, etwa in der Biotechnologie, ebenso wie Gewächshäuser und Tierhaltungsräume.

Zur anschaulichen Einteilung werden grüne Gentechnik für Pflanzen, rote Gentechnik für Menschen und Wirbeltiere sowie weiße Gentechnik für Mikroorganismen verwendet. Daneben gibt es weitere Bereiche, beispielsweise die gentechnische Veränderung von Insekten. In der Medizin gelten rechtlich nur nicht-menschliche Organismen als GVO. Andernfalls müssten etwa Personen nach einer Gentherapie als entsprechende Organismen behandelt werden.

Gentechnisch veränderte Pflanzen

Transgene Nutzpflanzen gewannen seit ihrer Erstzulassung im Jahr 1996 weltweit rasch an Bedeutung. Im Jahr 2015 wurden sie in 25 Ländern auf 185 Millionen Hektar angebaut. Das entsprach etwa 12 % der globalen Landwirtschaftsfläche.

Es handelt sich besonders um Pflanzen, die durch gentechnische Veränderungen Pflanzenschutzmittel vertragen oder für bestimmte Schadinsekten giftig sind. Der Anteil gentechnisch veränderter Sojabohnen am Weltmarkt liegt bei rund 80 Prozent. Gentechnisch veränderte Zierpflanzen, zum Beispiel die blaue Rose, haben dagegen nur einen geringen Marktanteil.

Gentechnisch veränderte Tiere

Transgene Tiere wurden zunächst vor allem für die Forschung erzeugt, um Genfunktionen zu untersuchen. Dabei nutzt man verschiedene Modellorganismen, also Arten, die sich besonders gut zur Analyse biologischer Prozesse eignen. Die Hydra ist ein Beispiel: Viele Gene, die beim Menschen für Entwicklung und Krankheitsabwehr wichtig sind, kommen auch bei ihr vor. Transgene Hydren ermöglichen daher Funktionsuntersuchungen, die bei komplizierteren Organismen und beim Menschen schwerer möglich sind.

Auch die Fruchtfliege Drosophila melanogaster ist wichtig, weil die Regulation ihrer Gene durch klassische genetische Untersuchungen weitgehend erforscht ist. Vektoren mit einem gewünschten Fremdgen werden in befruchtete Eizellen eingebracht. Nachkommen werden darauf untersucht, ob sie das Fremdgen, also das Transgen, tragen. Positive Nachkommen werden weitergeführt, um den Einfluss des Fremdgens zu analysieren.

Bei Labormäusen lassen sich Gene nicht nur einbringen, sondern auch ausschalten. Das Ausschalten heißt Gen-Knockout. Beim Knock-in werden Gene an präzise vorherbestimmte Genorte eingebracht; ein Knock-down drosselt die Aktivität bestimmter Gene gezielt. Auf Grundlage solcher Forschung wurden auch Nutztiere genetisch verändert, um ihre Eigenschaften besser nutzen zu können. Ein weiteres Feld ist die Veränderung von Insekten, um sie ohne Insektizide zu bekämpfen. Ein Bildbeispiel zeigt zudem: Wird bei einer Maus das für Myostatin codierende Mstn-Gen abgeschaltet, fehlt der Hemmstoff für Muskelwachstum; ihre Muskelmasse ist um den Faktor vier höher als beim Wildtyp.

Mikroorganismen und Informationsdatenbank

Gentechnisch veränderte Mikroorganismen werden unter anderem zur Herstellung von Stoffen eingesetzt oder erforscht. Seit 1999 wird sogenanntes Humaninsulin, das mit gentechnisch veränderten Bakterien hergestellt wird, zur Behandlung von Diabetes verwendet. Untersucht werden außerdem transgene Milchsäurebakterien, die etwa die Käseherstellung beschleunigen könnten. Durch genetische Modifikation könnten Mikroorganismen auch Enzyme aus Pflanzen oder Tieren herstellen.

Ein weiteres Forschungsgebiet sind transgene Hefen, die beispielsweise bei der Produktion eines energiereduzierten Biers eingesetzt werden können. 2012 wurden an der TUM gentechnisch veränderte Hefen erzeugt, die unter anderem Koffein und den Süßstoff Thaumatin produzieren.

Für Informationen über in der EU verwendete GVO gibt es die Datenbank EUginius (European GMO Initiative for a Unified Database System). Sie dient dazu, genaue Angaben über Vorhandensein, Nachweis und Identifizierung solcher GVO aufzufinden, und soll Unternehmen, interessierte private Nutzer sowie zuständige Behörden unterstützen.