Gentechnik gegen Krebs

Krebs ist die zweithäufigste Todesursache nach Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Durch chirurgische Eingriffe, Strahlen-und Chemotherapien wurden bereits gute Erfolge im Kampf gegen Krebs erzielt. Wegen der hohen Todesrate an Krebs ist es fraglich, ob man auf die Gentechnologie in der Medizin bzw. gegen den Krebs verzichten kann.

Jede Zelle hat im Körper eine bestimmte Funktion und muß sich an bestimmte Regeln halten. Krebszellen halten sich nicht an diese "Regeln" und teilen sich pausenlos. Nichts kann sie am Teilen aufhalten. Daraus entsteht ein Tumor. Krebszellen haben auch die Fähigkeit in umliegende Körperbereiche einzudringen und ein Tochtergeschwür (Metastase) zu bilden. Krebs wird durch Veränderungen im Erbmaterial ausgelöst. Das Erbmaterial (DNA) kann durch

* Strahlung (radioaktive Strahlung)

* Chemikalien (Rauchen u.a)

* Viren

* andere äußere Einflüsse verändert werden. So wird eine gesunde Körperzelle zu einer Krebszelle umprogrammiert.

Durch die Gentechnik kann man herausfinden, welche Veränderung im Erbmaterial (DNA) welche Krebsart verursacht. Man kann auch feststellen, wie Krebszellen das Immunsystem überwinden. Bei krebskranken Menschen funktioniert das Antikrebszellensystem nicht einwandfrei. Dieses System kann deswegen mit der Gentechnik behandelt werden.

Leukämie (Blutkrebs):

Blutkrebs ist vererbbar. Durch Analysieren der DNA hat man herausgefunden, welches Gen für den Ausbruch von Blutkrebs verantwortlich ist. Ist nun eine Frau Trägerin eines solchen defekten Erbfaktors, kann man durch chirurgische Eingriffe oder Strahlung eine Heilung des Erbfaktors erzielen.

Chemotherapien:Wie wir bereits wissen, vermehren sich Krebszellen unheimlich schnell. Mit der Chemotherapie werden Zellen bekämpft, die sich schnell vermehren. Wichtige Zellen, wie Knochenmarkszellen, vermehren sich auch schnell. Diese Zellen produzieren täglich neue Blutzellen. Wird nun die Chemotherapie eingesetzt, so zerstört sie zum Teil auch die Knochenmarkszellen.

Daraus folgt, daß sich das Blutbild und somit auch die Abwehrkraft des Patienten sehr stark verschlechtert. Das hat zur Folge, daß der krebskranke Mensch gegen Infektionen sehr anfällig ist. Infektionserreger müssen wiederum mit Antibiotika bekämpft werden.

Und hier setzt die Gentechnik ein. Durch den schlechten Zustand des Patienten muß die Chemotherapie oft unterbrochen werden, damit sich neue weiße Blutkörperchen bilden können. Diese Behandlungspause nutzen auch die Krebszellen, um sich zu vermehren.

Forscher haben daher ein gentechnisch hergestelltes Medikament erfunden, daß die Vermehrung der weißen Blutkörperchen anregt. Daher kann man die Chemotherapie oft einsetzen, ohne den Körper all zu sehr zu schädigen. Die Chance auf Heilung des Krebskranken ist dadurch um ein Vielfaches erhöht worden. Nun stellt sich die Frage, wie Gentechniker ein solches Medikament herstellen.

Interferone sind gentechnisch hergestellte, körpereigene Proteine (Eiweiße). Sie beeinflussen das Immunsystem. Dadurch kann die Abwehrkraft des Körpers gegen Infektionserreger wie

* Viren

* Bakterien

* Parasiten

gesteigert werden. Manche Interferone hemmen auch die Teilung von Krebszellen. Deshalb kann sich der Krebs nicht so schnell ausbreiten.

Interferone werden heute mit Hilfe von Bakterien (Escherichia coli) hergestellt.

Die DNA des gewünschten Proteins (Interferon) wird mit Hilfe eines Vektors (Plasmid) in ein Bakterium eingebaut. Die sich rapid vermehrenden Bakterien produzieren nun dieses Interferon.

Man kann dadurch Proteine (Interferone) billig, in beliebig großen Mengen herstellen. Später wird das Protein von den Bakterien mit Hilfe einer Zentrifuge getrennt und man erhält das hochreine, körpereigene Protein als Medikament.

Früher konnte man aus 50.000 Liter Spenderblut nur 400 tausendstel Gramm Interferon gewinnen. Die Kosten dafür waren extrem. Deshalb ist dieses gentechnische Interferon-Herstellungsverfahren in der Medizin von so großer Bedeutung. Die Gentechnik ermöglicht es heute, diese Proteine billig herzustellen. Es wurden bereits bemerkenswerte Heilungerfolge erzielt.

+90% aller an Haarzell-Leukämie erkrankten Menschen

+70% aller an Genitalwarzen (Auslöser Viren) erkrankten Menschen

+40% aller Menschen, die an chronischer Hepatitis B oder C erkrankt sind.

Quelle: Broschüre Gen Suisse - Die Schweizerische Stiftung für verantwortliche Gentechnik. 3000 Bern 15

Quelle: Broschüre Research Bayer Konzernbereich Unternehmenskommunikation Leverkusen

Zwischen 1988 und April 1997 in den USA zugelassene oder vor der Zulassung stehende Versuche:

• Antisense-Therapie
  (blockierende Nucleinsäuren sollen die Synthese von Proteinen schädlicher Gene verhindern)
  zugelassen: 4
• Chemoschutz
  (Proteine eingeführter Gene sollen normale Zellen vor den Auswirkungen einer Chemotherapie schützen)
  zugelassen: 7
• Immuntherapie
  (körpereigene Abwehrkräfte gegen Krebs sollen verstärkt werden)
  zugelassen: 58
• Pro-Drug Therapie (ein sogenanntes Selbstmord-Gen soll Krebszellen hochempfindlich gegen Medikamente machen, die als ungefährliche Vorstufe verabreicht werden)
  zugelassen: 21
• Tumorsupressor-Gen
  (Ersatz für ein Krebs unterdrückendes Gen, das verloren gegangen oder beschädigt ist)
  zugelassen: 6
• Antikörper-Gen
  (die in der Tumorzelle bleibenden Antikörper sollen Proteine abfangen, die zum Krebsgeschehen gehören)
  zugelassen: 2
• Drosselung von Onkogenen
  (Gene, die unkontrolliertes Wachstum und Metastasierung begünstigen, sollen abgeschaltet werden) zugelassen: 2

Der Wirkstoff ist ein Enzym (rekombinante menschliche DNAse), das den Zytischen-Fibrose-Kranken hilft, wieder besser zu atmen, da es den zähen Schleim in den Lungen abbaut.

Wird bei der Tumorbehandlung und bei Autouimmunkrankheiten eingesetzt. Interleukin 2 ist ein essentieller Wachstumsfaktor für weiße Blutkörperchen und daher ein zentrales Regulatormolekül bei der Reaktion des Immunsystem auf einen Erreger.

Wird bei Tumorbehandlungen und gegen Haarzell-Leukämie eingesetzt. Interferon-alfa verhindert die Ausschüttung einer Reihe von Wachstumsfaktoren und somit ein weiteres Zellwachstum bei einer ganz bestimmten Art von Zellen.

Interferon-beta ist ein Molekül, das sich aufgrund bestimmter Eigenschaften zu lokalen Therapien von Tumoren und Metastasen eignet.

Wird bei Blutarmut und chronischen Nierenversagen eingesetzt. Nierenkranke leiden oft auch an einer Blutarmut, da die Erythropaietin produzierenden Zellen zerstört würden. Erythropaietin wirkt auf die Blutzellenbildung und regelt die Ausreifung zu roten Blutkörperchen.

Quelle: Pharma CH Markt und Politik SZ, Pharma Information, Postfach 4003 Basel

Das HI-Virus (Human-Immunschwäche-Virus) ist für den Ausbruch von AIDS verantwortlich. Das HI-Virus ist ein Virus, der das menschliche Immunsystem durch ständiges Mutieren überlistet und stark schädigt. Wenn das HI-Virus ausbricht, also sich im letzten Stadium befindet, spricht man von AIDS.

Heute wird das HIV mit verschiedenen Medikamentenkombinationen in Schach gehalten. In der Zukunft geht es darum, aus den aktuellen Medikamenten gut wirksame Kombinationen herauszufinden. Wenn nun die Wirkung einer Kombination nachläßt, kann man die Medikamentenkombination wechseln. Ohne der Gentechnologie wären solche wichtigen Fortschritte gegen diese Krankheit nicht möglich gewesen. Mit der Gentechnik hat man herausgefunden, wie sich das Virus im Immunsystem verändert und vermehrt. Heute versucht man mit der Gentechnik Medikamente zu finden. Die Gentechnik wird also in der Medikamentenherstellung gegen AIDS verwendet. Die PCR-Methode (die wir an der Schule selber ausprobieren durften) ist bei der AIDS-Früherkennung von großer Bedeutung.

Quelle: Roche. Streiflichter der Gentechnik.

Arzneimittelherstellung am Beispiel Insulin

In der herkömmlichen Arzneimittelherstellung werden Wirkstoffe für Medikamente entweder synthetisch hergestellt oder werden aus tierischen oder pflanzlichen Geweben oder Mikroorganismen gewonnen. So zum Beispiel Insulin.

Insulin ist ein kleines Protein, das primär für den Zuckerhaushalt im Körper verantwortlich ist und welches in der Bauchspeicheldrüse gebildet wird. Ein gesunder Mensch produziert täglich ca. 2mg Insulin. Bei einem Diabetiker (Zuckerkranken) ist diese Insulinherstellung gestört oder gar außer Funktion. Darum muß einem Diabetiker Insulin, welches aus Schweine- bzw. Rinderbauchspeicheldrüsen gewonnen wird, gespritzt werden. Das aus Säugerbauchspeicheldrüsen gewonnene Insulin hat einige sehr negative Seiten:

1. Großer und wachsender Weltbedarf an Insulin
2. Keine 100% Garantie auf Reinheit des von Rindern oder Schweinen gewonnene Insulin
3. Nicht sehr kostengünstig

Zu a)

100 000 an Diabetes erkrankte Menschen haben einen Jahresbedarf an Insulin, welcher aus ca. 14.000.000 Schweine- bzw. 3.000.000 Rinderbauchspeicheldrüsen gewonnen wird. Allein in Deutschland sind derzeit ½ Million Diabetiker und weltweit spritzen sich mehrere Millionen Menschen Insulin.

Zu b)

Wegen der enormen Mengen an Schlachttieren (vgl. mit a), welche für die Insulinherstellung benötigt werden, ist es praktisch und finanziell nicht möglich, die Tiere auf Gesundheit und das Insulin auf Reinheit zu kontrollieren.

Zu c)

Das Säugerinsulin unterscheidet sich von Humaninsulin durch wenige Bauteile (Aminosäuren). Darum muß das Säugerinsulin etwas chemisch verändert werden, bevor es in den menschlichen Organismus injiziert werden darf. Diese Veränderung ist natürlich nicht ohne Kosten zu verrichten.

Aus gesundem Menschenblut wurde ein Insulin - Gen isoliert. Das heißt, aus einer menschlichen Zelle wird jenes DNA- Stück, welches für die Erzeugung von Insulin verantwortlich ist, durch ein Restriktionsenzym aus der DNA herausgeschnitten (1). Anschließend wird das Gen in einen Plasmidring eingesetzt, markiert und in ein Bakterium eingeschleust. Da sich auch Plasmidringe selbst wiederverbinden können, ohne das Insulin- Gen zu besitzen, werden diese bei einer Selektion abgetötet.

Nach dieser Selektion sind nur noch diese Bakterien am Leben, die das Insulin - Gen besitzen und so kann man mit der Vermehrung in einem Fermenter mit bis zu 500 000 Liter Fassungsvermögen begonnen werden. Da die Bakterien die Information eingebaut haben, menschliches Insulin herzustellen, geben sie diese auch an ihre Nachkommen weiter. Sorgt der Wissenschaftler für gute Umstände in der Umwelt des Bakteriums (gute Temperaturen, Nahrungsverhältnisse, Sauerstoff,...) vermehren sich die Bakterien in ca. 20 Minuten um das Doppelte. (1 000 > 20 min > 2 000...)

Nach der Vermehrung wird bei den Bakterien, die bereits in riesiger Menge vorhanden sind, die Zellmembran zerstört, so daß das reine Insulin austritt. Schließlich wird das Insulin noch gereinigt und für den Verkauf freigegeben.

Wie man sieht, bereitet die gentechnische Herstellung von Insulin weit weniger Probleme als die Herstellung aus Bauchspeicheldrüsen von Tieren. Das Insulin aus gentechnischem Ursprung ist 100% rein, da das Bakterium ja nichts anderes produziert als das reinste Insulin. Außerdem müssen weniger Geldmittel für Gesundheitskontrollen und Sicherheitsstandards ausgegeben werden.

Durch Jenners Entdeckung war der Grundsatz der Impfung geboren. Bei der Schutzimpfung werden tote oder schwache Krankheitserreger in den menschlichen Körper gespritzt, so daß das Immunsystem des Körpers Abwehrstoffe gegen den Erreger produzieren kann. Da die abgetöteten oder abgeschwächten Krankheitserreger meist aus Plasmaspenden bzw. Blutspenden gewonnen werden, kann trotz Kontrolle der Körpersäfte auf Krankheiten, die Möglichkeit einer Ansteckung von unbekannten Krankheiten (durch das aus den erkrankten Plasmaspenden gewonnene Impfserum) nicht ausgeschlossen werden. Auch hier besteht (wie bei der Insulinherstellung) für den Laborarbeiter die Gefahr, sich an den Blutspenden, mit denen er arbeitet, an einer Krankheit zu infizieren. Wegen der hohen Sicherheitsvorkehrungen kann man sich vorstellen, daß diese Art der Impfstoffherstellung nicht die günstigste ist.

Viele Krankheiten (wie Pocken, Kinderlähmung, Röteln,...) konnten durch Massenimpfungen schier ausgerottet werden. Immer höher wird jedoch die Infektionsraten von Krankheiten, von denen es noch keinen Impfstoff gibt (zum Beispiel: AIDS,...).

Die Gentechnik öffnete der Impfstofforschung und Impfstoffherstellung neue Horizonte. Mit der Gentechnik kann viel gezielter nach wirksamen Impfstoffen gesucht werden. Auch kann man, da man nicht mit lebenden Krankheitserregern (zum Beispiel die im Blut enthaltenen) hantieren muß, viel sicherer und kostengünstiger arbeiten.

Eine Infektion durch Hepatitis B- Viren kann in eine bösartige Leberkrebserkrankung übergehen. In den 70er Jahren gelang es Wissenschaftlern die komplette Erbinformation von Hepatitis B-Viren durch gentechnische Methoden zu entziffern. Diese Entzifferung ermöglichte die Kenntnisnahme vieler wichtiger Informationen über das Virus und dessen Lebensweisen. Durch diese Kenntnisse konnte man besser gegen die Bekämpfung dieser Viren vorgehen.

Man entwickelte einen Impfstoff, der aus chronisch infiziertem Hepatitis B erkrankten Menschenblut gewonnen wird. Da dies nicht sehr einfach ist, und da es wie vorher erwähnt eine Gefahr für die Laborarbeiter darstellt, ist dies keine unproblematische Herstellungsmethode.

Hefezellen werden bestimmte DNA Bestandteile des Virus übertragen. Diese Hefezellen bilden nun Virusproteine. (=nicht "lebensfähige" Viruspartikel), welche keine infektiösen Eigenschaften besitzen. So kann es ausgeschlossen werden, daß sich der Patient durch eine solche Impfung infiziert, was bei einer Impfung mit abgeschwächten Krankheitserregern nicht ausgeschlossen werden kann. Der Körper lernt also vom Hepatitis B Protein, welchen Abwehrstoff er gegen Hepatitis B produzieren muß. So hat der Körper immer Abwehrstoffe gegen Hepatitis B in sich und kann im Falle einer Infektion sofort und erfolgreich mit einer Kranheitsabwehr beginnen.

Mit einer sofortigen und erfolgreichen Krankheitsabwehr kann der Körper auch bei einer Impfung mit toten oder schwachen Erregern beginnen. Doch welche Vorteile bringt nun das gentechnisch hergestellte Impfstoffserum.

• keine Gefahr für den Laborarbeiter und den zu Impfenden
• sehr rein (Gewinnung des Impfstoffes ist in etwa gleich der Gewinnung des Insulins aus der Bakterienzelle)
• geringe Herstellungskosten

Der Hepatitis B – Impfstoff ist der erste gentechnisch hergestellte Impfstoff. Seit dieser wirksame Impfstoff existiert, werden alle gefährdeten Personengruppen (z.B. Drogenkonsumenten, Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in Spitälern, usw.) geimpft. So ist das Risiko und die Furcht vor einer Hepatitis B Infektion beim Spitalspersonal praktisch verschwunden.

Nieren, Herz, Leber oder Lungen können heutzutage erfolgreich transplantiert werden, da Medikamente die Abstoßungsreaktionen des Abwehrsystems unterdrücken. Das Problem der heutigen Zeit sind also nicht die relativ schwierigen Operationen. Die wahren Probleme liegen darin, daß die Nachfrage nach Organen viel größer ist als das Angebot. Wegen dieser Tatsache sterben viele Menschen, während sie auf ein Organ warten.

Mit der Xenotransplantation (=Übertragung von Organen einer Art auf eine andere Art) soll das Verhältnis "Angebot und Nachfrage" ausgeglichen werden. Herzklappen und Hautpartien von Schweinen werden ja in der Medizin schon verwendet. Doch bei Organen scheiterten alle Transplantationsversuche wegen der sofortigen Abstoßung durch das menschliche Immunsystem. Das heißt, der menschliche Körper erkennt das Organ nicht als lebenswichtiges Organ, sondern als fremden Körper (dieser fremde Körper wird als Krankheitserreger gesehen und wird sofort abgestoßen)

Mit der Gentechnik könnte es möglich werden, eine Abstoßung dieser Art zu verhindern. Dabei müßte man den Tierorganen gewisse "Signale" des menschlichen Immunsystems gentechnisch "einprägen".

David White von der britischen Firma Imutan in Cambridge gelang es 1995 erstmals, Schweineherzen in Cynomolgus- Affen zu transplantieren. Die Affen überlebten im Durchschnitt 40 bis sogar 60 Tage. Ohne zusätzliche Gene im Spenderschwein wären die Äffchen innerhalb weniger Stunden gestorben, da das Affenimmunsystem sofort mit dem Abbau des fremden Organs begonnen hätte. Dabei würde das Organ regelrecht zerfressen werden.

Antikörper (Abwehrstoffe) erkennen einen Fremdkörper (ein Fremdorgan) an seiner bestimmten Oberflächenstruktur. Kommen nun diese Abwehrstoffe mit dem Fremdkörper in Berührung, so beginnen diese sofort mit der Zersetzung des "Fremdlings". Der Körper besitzt aber auch Bremsmechanismen, um die Zersetzung von eigenem Gewebe zu verhindern.

Diese "Bremsen" haben Wissenschaftler mit Hilfe der Gentechnik in die Eizellen eingeschleust und züchteten damit transgene Tiere heran. Das heißt, die Organe dieser Schweine haben die selbe Oberfläche wie die der Menschen. (In die Eizelle der Spendertiere werden also diese "Bremsen" bzw. "Signale" (Gene) injiziert)

Die Organe dieser Schweine hielten dem Immunsystem der Schweine (welche ein vergleichbares Immunsystem wie der Mensch besitzen) stand, da diese vom Immunsystem nicht eindeutig als "fremd" erkannt werden konnten (wegen dem eingeschleusten Affen- Gen).

Experten glauben, daß es jedoch noch Jahre oder Jahrzehnte dauern wird, bis die Xenotransplantation in der klinischen Medizin verwendet werden kann.

Gentechnik und Lebensmittel

"Eine Anwendung von gentechnischen Methoden innerhalb der Lebensmittelproduktion ist die Herstellung von Zusatzstoffen, die in der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden. Dazu werden Mikroorganismen gentechnisch so verändert, daß sie ihnen fremde Substanzen produzieren. Süßstoffe, Aromastoffe und vor allem Enzyme sind dann schneller und einfacher als mit herkömmlichen Methoden herstellbar. Bisher werden Zusatzstoffe und Aromen während der Produktion bzw. Verarbeitung eines Lebensmittels zugegeben. Mit Hilfe der Gentechnik können Mikroorganismen diese Arbeit übernehmen. So verändert, können sie diese Substanzen gleich direkt in das Lebensmittel abgeben. Um die Herstellungskosten zu senken, werden zunehmend gentechnische Methoden eingesetzt, was sich als einfacher, schneller, weniger aufwendig und billiger erweist".

(vgl.: AK- Konsumentenschutz; Gentechnik: 34)

(vgl.: Global 2000; Mahlzeit!)

Ein Tier oder eine Pflanze können gentechnisch verändert werden. Dazu zählen z.B. hochgeklonte Kühe und Schweine, weiters die Anti-Matsch-Tomate, aber auch genmanipulierte Kartoffeln oder Mais, die 1996 erstmals auch in Österreich freigesetzt werden sollten.

• Gentechnische Veränderung von Mikroorganismen.

Zur Herstellung von Lebensmitteln wurden Organismen gentechnisch verändert. Diese sind später noch im Produkt vorhanden z.B. Joghurt mit genmanipulierten Bakterien, Bier, das durch gentechnische Verfahren kalorienarm und alkoholfrei gemacht wird usw.

• Gentechnisch hergestellte Nahrungsbestandteile wie Aromastoffe, Farbstoffe, Vitamine.

(vgl.: Global 2000; Gen-Lebensmittel: 2)

Anpassung der Pflanze an das Wuchsgebiet, (Kaffee in Europa). Das stellt in Wahrheit eine Ausbeutung der Länder der Dritten Welt dar. Denn durch "Genklau" wird ihnen ihre letzte vorhandene Einkommensquelle genommen, und die großen Konzerne werden immer reicher.

• Anpassung an industrielle Verarbeitung

Die Gentechnik versucht unsere Umwelt an industrielle Prozesse besser anzupassen. Das heißt: weniger Unkrautvernichtungsmittel einzusetzen und somit die Umwelt mehr zu schützen.

• Gentechnik gegen Welthunger?

Ein Argument, das immer wieder von der Gentechnik-Industrie verwendet wird, lautet: Durch Gentechnik könnte der Welthunger endlich bekämpft werden.

• Gentechnik als "Reparaturtechnologie"

Die Gentechnik soll die Folgen und Fehler vorhergehender Technologien "beheben" oder abschwächen (z.B. Fische "umwelt-resistent" machen). Anstatt die Ursachen zu bekämpfen, versucht die Gentechnik korrigierend einzugreifen.

• Gesteigerte Produktion

Ein weiteres Ziel lautet Produktionssteigerung.

(vgl.: Global 2000; Gen-Lebensmittel:10)

Die Brauindustrie will mit der Anwendung gentechnischer Methoden vor allem Zeit und Kosten sparen. Man will dies durch erhöhte Brauleistung und/oder durch eine Verkürzung der Reifezeit erreichen. Zusätzliche Gewinne verspricht auch die Produktion von alkoholfreien, schaumfesten oder kalorienarmen Leichtbieren, da die Nachfrage nach solchen Produkten ständig steigt. Für das typische Aroma sorgt die Brauhefe, die den Zucker in Alkohol umbaut. Viele Eigenschaften der Brauhefe sind bis heute verändert worden. Derzeit sind die Entwicklungen an Hefe für alkoholfreies Bier fast abgeschlossen. Natürlich können alkoholfreie Biere auch ohne den Einsatz der Gentechnik hergestellt werden, was jedoch einen hohen technischen Aufwand erfordert, der sich durch den Einsatz von gentechnisch veränderter Hefe vermeiden läßt. Dies wiederum bringt eine Herabsetzung der Produktionskosten. Es wurde auch schon ein Leichtbier mit Hilfe von gentechnisch veränderter Hefe entwickelt. Es befindet sich aber jetzt nicht auf dem Markt (nicht erfolgreich).

Das sogenannte "Aufgehen" des Teiges ist auf den Gärungsprozeß der Bäckerhefe oder auf die Säuerungsvorgänge zurückzuführen. Durch den Einsatz der Gentechnik gelang es, den Prozeß des Backens zu optimieren: Das Erbmaterial wurde so verändert, daß die "Gehzeit" verkürzt und gleichzeitig das Brotvolumen erhöht wird. Diese neue Bäckerhefe ist seit rund acht Jahren in England auf dem Markt. Es war der erste genmanipulierte Organismus, der im Lebensmittelbereich zugelassen worden war.

Die Funktion:

Bei der "Flavr Savr" Tomate wird durch die genetische Veränderung das Weichmachen nach der Ernte verlangsamt. Dank dem zusätzlich eingeführten Gen bleiben die Tomaten länger frisch. Amerikanische Konsumenten sollen keinen Unterschied im Geschmack zwischen der Gen-Tomate und der konventionellen Tomate gemerkt haben.

Die Gen Tomate kann für alle Lebensmittel verwendet werden.(z.B. Tomatensuppe, Ketchup, Tomatenmark usw.)

In Zukunft werden Konsumenten an Gemüse, das länger haltbar ist und der Geschmack der natürliche Gemüsesorte entspricht interessiert sein. Also an genetisch verändertem Gemüse.

Siomonetta Sommaruga; Geschäftsführerin der Stiftung für Konsumentenschutz SKS behauptet folgendes:

Pro Jahr werden weltweit ca. 14.000 Millionen Tonnen Käse hergestellt. Dafür benötigt man 56.000 kg reines Lab. Dafür müssen 70 Millionen Kälbermägen aufgearbeitet werden. Da aber der Verbrauch von Kalbfleisch ständig abnimmt und der Bedarf an Käse, und somit auch an Lab, ansteigt, ist die weltweite Versorgung mit tierischem Lab nicht sichergestellt. So wurde auch viel Zeit und Geld in die Forschung zur Produktion eines gentechnisch hergestellten Labs gesteckt.

Lab entsteht im Magen des saugenden Kalbes, wo es die aufgenommene Milch gerinnen läßt. Nur so kann die Verdauungsfunktion sicher gestellt werden. Die Gerinnung der Milch im Kälbermagen ist schon über Jahrtausende bekannt.

Der erste Schritt in Richtung gentechnisch veränderten Lab war, als Forscher entdeckten, daß auch Eiweiße gewisser Schimmelpilze Milch gerinnen lassen. Diese waren in ihrer Wirkung nicht ganz identisch mit dem Kälberlab. Den Durchbruch schaffte erst die Gentechnik. Durch sie kann Lab in reinster Form und beliebiger Menge mit gentechnisch veränderten Mikroorganismen hergestellt werden.

Wie schafft man es, einen Schimmelpilz, ein Bakterium oder eine Hefe dazu zu bringen, Kälberlab zu produzieren? - Dies läuft folgendermaßen ab: Der Erbfaktor für Lab wird aus den Schleimhautzellen eines Kalbes isoliert. Dann wird der Erbfaktor in das Erbgut der Mikroorganismen eingebracht. Dieser produziert dann Lab anhand der eingeführten Erbinformation. Somit ist das gentechnisch hergestellte Lab in seiner Wirkungsweise und in seiner Struktur mit dem Kälberlab identisch. Es können selbst mit modernsten Methoden keine Unterschiede festgestellt werden. Dazu kommt, daß das gentechnisch veränderte Lab den Käse in seinem Geschmack keinesfalls beeinträchtigt. Dies war bei Kälberlab manchmal der Fall. So könnten auch eventuelle Verluste durch Qualitätsschwankungen weitgehend vermieden werden.

Eine Kennzeichnungspflicht liegt bei Produkten, bei denen dieses Lab verwendet wurde, nicht vor, da es sich nicht nachweisbar vom natürlichen Kälberlab unterscheidet.

(vgl.: GEN SUISSE, Gentechnik für die Käseherstellung)

Zahlreiche andere Enzyme für die Lebensmittelherstellung stammen zunehmend aus gezielt genveränderten Mikroorganismen. Die Enzyme sind nicht in der Nahrung enthalten, und die Zutaten, die mit ihrer Hilfe hergestellt werden, sind die gleichen wie bisher. Die Lebensmittel selbst sind in keiner Weise gentechnisch verändert. Verändert sind die Herstellungsverfahren, die mit Hilfe der Gentechnik umweltfreundlicher und preiswerter werden. Dies gilt nicht nur für Enzyme, sondern auch für Aminosäuren, Vitamine und vieles andere mehr.

Ursprünglich wurden die Enzyme aus natürlich gefundenen Bakterien und Hefen gewonnen. Die Herstellung mit gentechnisch veränderten Mikroorganismen erlaubt allerdings wesentliche Einsparungen beim Energie- und Wasserverbrauch und wird sich wohl langfristig durchsetzen. Der europäische Verband der Enzymhersteller (AMFEP) rechnet damit, daß bis in fünf Jahren die meisten Enzyme nur noch genetisch hergestellt werden.

Bereits heute können eine Reihe von Produktions- und Zusatzhilfsstoffen gentechnisch hergestellt werden. Sie helfen Lebensmittel zu verarbeiten und haltbar zu machen.

Bei über 60% des in England und den USA hergestellten Käses wird zur Gerinnung das gentechnisch gewonnene "Chymosin" verwendet.

"Weder bei Lebensmitteln noch bei Zusatzstoffen gibt es eine absolute gesundheitliche Unbedenklichkeit. Wie bestimmte Pollen oder manche Lebensmittel, können auch bestimmte Zusatzstoffe bei empfindlichen Menschen allergische Reaktionen oder andere Zeichen von Unverträglichkeit auslösen"..

(vgl.: AK-Konsumentenschutz; Gentechnik: 36

Lange Zeit nutzte der Mensch Boden, Wasser und Luft als Rohstoffquelle und zur Entsorgung seiner Abfälle zum Nulltarif aus. Diese Zeiten haben sich geändert. Es wurde notwendig auf die Umwelt Rücksicht zu nehmen und das wird heute allgemein akzeptiert. Beim Gewässerschutz, der Luftreinhaltung und der Bodensanierung leisten Mikroorganismen wertvolle Dienst.

In den biologischen Stufen der Kläranlagen fressen sich Kleinstlebewesen tagtäglich durch Unmengen von Zivilisationsabfällen und so bauen die Mikroorganismen die gefährlichen Stoffe in unbenkliche um. Auch bei Tankerunfällen werden Bakterien eingesetzt, um die Meeresflora und -fauna zu schützen. Mikroorganismen helfen auch mit, üble Gerüche aus der Abluft von Schlachthöfen und Kläranlagen zu beseitigen.

Ein Teil, in dem sich die Gentechnik in der Zukunft etablieren könnte, ist die Entgiftung von mit Öl verschmutzten Böden. Hier sollen Mikroorganismen die Hauptarbeit leisten. Denn sie fressen das Öl und verdauen es zu Wasser und Kohlendioxid. Dies funktioniert auf dem Meer schon gut, doch am Boden gibt es dabei noch Schwierigkeiten. In Zukunft wird es möglich sein, diese Kinderkrankheiten zu überwinden.

Die einzige bisher bekannte verfahrenstechnische Alternative ist nämlich die Verbrennung, eine sehr teure und enorm energieintensive Methode. Ölverschmutztes Erdreich zu deponieren wird in Zukunft kaum mehr möglich sein.

Es wird bereits nach Mikroorganismen gesucht, die in der Lage sind, bestimmte Pflanzenschutzmittel abzubauen. Dazu müssen die für den Abbau verantwortlichen Kleinstlebewesen und deren Stoffwechsel erforscht werden. Die Einsatzmöglichkeiten für solche Mikroorganismen wären sehr vielfältig.

Es könnten zum Beispiel Prozeßabwässer auf biotechnische Weise aufbereitet werden. Auch die Messung des Gehaltes an Pflanzenschutzmitteln wäre damit möglich. Es könnten jetzt auch Mittel verwendet werden, deren Abbau nicht so schnell passiert.

Ein in Amerika entwickeltes System bietet im Boden natürlich vorkommenden Mikroorganismen ideale Lebensbedingungen. Die stimulierten Kleinstlebewesen vermehren sich und sie verdauen die sonst so verschmähten Schadstoffe so nebenher. Die Schwierigkeit dabei ist, daß für jedes Kleinstlebewesen das Ernährungssystem neu ausgerichtet werden muß. Auch ist diese Methode nicht bei allen Böden und Verunreinigungen anwendbar, besonders bei schweren Böden mit großem Lehmanteil oder bei Schadstoffgemischen.

Normalerweise wird Chlor eingesetzt, um das Lignin im Zellstoff des Holzes zu zerstören und so das Papier weiß zu machen. Doch Chlor belastet die Umwelt und die Produktionsprozesse sind aufwendig und nicht ungefährlich. Jetzt wurde unter der Bezeichnung "Cartazym" ein Prozeß entwickelt, der die Verwendung von Chlor überflüssig zu machen verspricht. Es sind bereits größere Experimente gemacht worden und es wurde herausgefunden, daß die biologische Behandlung genau so effektiv ist wie die chemische. Dieses Verfahren eliminiert dabei jede Umweltbelastung.

In der ersten Hälfte unseres Jahrhunderts machte man die Entdeckung, daß von Mikroorganismen auch viele andere Stoffe hergestellt werden können. Dazu gehören zum Beispiel Zitronensäure, Antibiotika oder verschiedene Vitamine. Werden den Kleinstlebewesen ideale Bedingungen geboten, vermehren sie sich stark und produzieren die gewünschten Substanzen. Dieser Vorgang wird Fermentation genannt, und die Tanks, in denen das Ganze vorgeht, nennt man Fermenter oder Bioreaktoren. Nach der Wachstumsphase werden die Mikroorganismen aus den Fermentern geerntet und ihre Zellwand aufgeknackt. Das gewünschte Produkt wird in mehreren Reinigungsschritten von den anderen Inhaltsstoffen der Zelle getrennt und liegt zum Schluß in reiner Form vor.

Derselbe Prozeß kann auch mit genetisch veränderten Mikroorganismen vollzogen werden. Diese erzeugen dann zum Beispiel menschliche Proteine wie Insulin, die in so großen Mengen mit herkömmlichen Methoden nur schwer zu gewinnen sind.

Die größten Fermenter haben ein Fassungsvermögen von 250 000 Litern. Pro Tag verbraucht man 60 000 bis 70 000 kg Zucker, der als Nahrung für die Mikroorganismen dient.

Das genetisch veränderte Darmbakterium Escherichia coli wird sehr oft angewendet, weil bei diesem Bakterium das Wissen am größten ist. Wenn fremdes Genmaterial in das bakterieneigene Erbgut eingebaut wird, können beispielsweise menschliche Proteine wie Interferon und Interleuken hergestellt werden. So können diese Proteine in großen Massen erzeugt werden und dadurch können viele Menschen diese Proteine erhalten.

Ein von Bakterien produzierter Stoff, namens Polyhydroxybuttersäure (PHB) kann für Verpackungskunststoffe verwendet werden. Der große Vorteil dabei ist, daß es ein abbaubares Produkt ist. Die Bakterien nutzen diese natürliche PHB als Reservestoff für"schlechte Zeiten". Beim Abbau dieses Produktes bleiben glücklicherweise keine giftigen Rückstände zurück.

Der große Nachteil dieses Produkts ist der hohe Preis. Herkömmliche Kunststoffe aus Erdöl sind im Gegensatz zu diesen Produkt wesentlich billiger.

Durch eine Entdeckung eines Molekularbiologen kann die Computertechnik vielleicht revolutioniert werden.

Dieser Molekularbiologe isolierte bei einem Versuch aus einem Bakterium ein rotes Pigment namens Bakteriorhodopsin. Das Bakteriorhodopsin kann zwei verschiedene chemische Strukturen annehmen, denn wenn ein Lichtstrahl auf das Pigment trifft, so wechselt dieses seine Struktur. So führt es wie beim Computer zwei Zustände durch, nämlich 0 und 1. Komplizierteste Informationen kann man bei entsprechender Verschaltung mit diesem simplen System speichern und wieder abrufen. Die Informationsweitergabe kann dabei extrem beschleunigt werden, weil sich das Pigment durch Lichteinwirkung verändert. Man kann die gespeicherten Informationen von dem äußerst kleinen Speicher durch einen Laserstrahl ablesen lassen. Das Pigment, das auch in dreidimensionalen Strukturen zusammengebaut werden kann, hat dadurch ein tausendfach größeres Kapazitätsvolumen als ein herkömmlicher Silikonchip.

1996 meldete eine amerikanische Firma ein Patent für farbige Baumwolle an. Anstatt blütenweißer Baumwolle produziert die gentechnisch veränderte Pflanze braune, schwarze, blaue oder sogar rote Baumwolle. Das Färben der Baumwolle wird dadurch überflüssig. Die Firma hofft die ersten farbigen Baumwollpflanzen 1999 verkaufen zu können.

Auch bei der Seidenfaserproduktion kann die Gentechnik eingesetzt werden, denn Seide ist 10mal stärker als ein Stahldraht gleicher Dicke, ist aber viel leichter und läßt sich bis zu 18 % dehnen. Doch die Gewinnung der Faser ist sehr schwierig. Es wurde schon ein Versuch durchgeführt, wo das Gen zur Herstellung von Seidenfasern aus Spinnen isoliert und auf Laborbakterien übertragen wurde.

Jetzt ließ sich die Seidenfaser in großen Mengen herstellen, doch die Fasern verklumpten in den Bakterien und ließen sich nicht mehr auflösen. Bis jetzt wurde kein anderer Weg gefunden Spinnenseide zu erzeugen, aber wenn es gelingt die Geheimnisse der Spinnenseide zu lüften, kann die Materialwissenschaft sicher großen Nutzen daraus ziehen.

Wir möchten mit dieser Arbeit aufzeigen, was mit der Gentechnologie in der Zukunft möglich sein wird. Was wir hier angeführt haben, sind nur einige Beispiele, doch das Anwendungsgebiet der Gentechnik ist jetzt schon sehr groß. Wie die Entwicklung der Gentechnik in der Zukunft sein wird, kann aber niemand voraussagen.

Gentechnik und Lebensmittel
Teil 2

Zu den dringendsten Umweltproblemen gehört die Anreicherung der Erdatmosphäre mit Kohlendioxid, die wachsenden Müllberge sowie die Zerstörung von Lebensraum und Lebensvielfalt. Angesichts der wachsenden Erdbevölkerung und dem damit verbundenen Mehrbedarf an Nahrung, Energie und Rohstoffen sowie der schwindenden landwirtschaftlichen Anbaufläche genügt es nicht, Besorgnis und Betroffenheit zu äußern. Energie- und rohstoffintensive industrielle Produktionsverfahren müssen durch umweltschonendere ersetzt werden.

Auch in der Landwirtschaft sind nachhaltigere Anbauweisen, das heißt stark verringerter Einsatz von Pestiziden und Dünger, gefordert. Bio- und gentechnische Verfahren können mithelfen, diese Ziele zu erreichen. Denn im Gegensatz zur klassischen Chemie arbeiten sie mit niedrigen Temperaturen und Drücken und verbrauchen keine fossilen Brennstoffe wie Erdöl, sondern schnell nachwachsende Rohstoffe wie Zucker und Stärke. Die Gentechnik erweitert ferner die Möglichkeiten, schädlings- und krankheitsresistente Pflanzen zu züchten. Der Anbau könnte den Austrag von Chemikalien auf die Felder verringern.

Bio- und Gentechnik helfen auch mit, bestehende Umweltschäden zu beheben. Etwa mit dem Abbau vorhandener Schadstoffe durch Mikroorganismen.

Es gibt bestimmte Bakterien, die in ihrem Inneren plastikartige Reservestoffe anlagern können. Diese Biokunststoffe könnten im Gegensatz zu herkömmlichen aus Erdöl hergestellten Kunststoffen aus erneuerbaren Ressourcen, wie pflanzlichen Fetten, Ölen oder Kohlenhydraten hergestellt werden. Das Bioplastik ist ferner vollständig biologisch abbaubar. Es wird von einer Vielzahl natürlich vorkommender Mikroorganismen im Kompost oder Klärschlamm als Nahrungsquelle verwendet. Verglichen mit chemisch aus Erdöl hergestellten Plastikprodukten ist die Gewinnung von Bioplastik aus Bakterien heute aber leider noch relativ teuer, weil die Ausbeute sehr klein ist. Hier könnte die Gentechnik Abhilfe schaffen. Mit gentechnisch optimierten Bakterien oder Pflanzen wird die Produktion von Bioplastik im industriellen Maßstab angestrebt. Biokunststoffe dürften eine große Zukunft in der Chirurgie haben, wo körperverträgliche Implantate gefragt sind, oder in der Verpackungsindustrie.

Die Verwendung kompostierbarer Shampoo-Flaschen, Trinkkartons, Windeln und anderer Verpackungen könnte die heute noch von konventionellen Kunststoffen verursachte Umweltbelastung enorm reduzieren.

Früher wurde reine Seife als Waschmittel verwendet, die sich nur bei hohen Temperaturen auflöste. Seit ca. 30 Jahren nimmt man sich Enzyme als umweltschonende und wirksame Schmutzlöser zu Hilfe. Dank der Gentechnik sind noch ökologische Vorteile zu erwarten. Die Reduktion des Rohstoffbedarfes würde ca. 82% betragen. Von großer Bedeutung kann auch die Senkung des Energiebedarfes sein, welche ca. 81% ausmacht. Auch eine Verminderung der Schadstoffemissionen in die Luft und ins Wasser kann damit erreicht werden.

Es gibt Mikroorganismen, die die Fähigkeit haben, organische Schadstoffe abzubauen. Sie können die meisten Mineralölbestandteile als Energiequelle nutzen, das heißt als Nahrungsquelle verwenden. Diese großartige Veranlagung wird in näherer Zukunft wahrscheinlich noch von größerer Bedeutung werden.

Zur Zeit werden von Wissenschaftlern mit Hilfe der Gentechnik Senfpflanzen, die die Fähigkeit haben Quecksilber aufzunehmen, gezüchtet. In Zukunft könnten bestehende quecksilberverseuchte Böden mit dem Anbau derartiger Pflanzen gereinigt werden.

Schon seit Urzeiten züchteten die Menschen Pflanzen und Tiere mit den für sie wünschenswerten Eigenschaften. Durch Auslese und gezielte Züchtung gelang es unseren Vorfahren, aus Gräsern widerstandsfähige und ertragreiche Getreidesorten hervorzubringen. Damit hatten die ersten Züchter das gleiche Ziel wie heute die Gentechniker. Nämlich Erbmaterial so zu vermischen und verändern, daß man Vorteile daraus ziehen kann. Der Anbau schädlings- und krankheitsresistenter Sorten ist für den Landwirt die billigste und für die Umwelt die schonendste Art und Weise der Pflanzenproduktion, weil die Ernten gesichert und der Einsatz von Chemikalien reduziert werden kann.

Zur Zeit wird auch an Pilz- und Virenresistenz bei Kartoffeln, Weizen, Äpfeln und Reben gearbeitet. Mit dem Anbau dieser Pflanzen könnte ein wichtiger Beitrag zur Entlastung unserer Böden und Gewässer geleistet werden.

Stickstoff ist für Pflanzen lebensnotwendig. Einige Schmetterlingsblütler wie Bohnen, Erbsen und Linsen beziehen ihn durch ein ausgeklügeltes Zusammenleben mit Mikroorganismen aus der Luft. Auf den Wurzeln der Pflanzen leben Bakterien, die den Stickstoff aus der Luft zu fixieren vermögen und ihn in den Pflanzen zur Verfügung stellen. Als Gegenleistung erhalten die Bakterien von den Pflanzen Nährstoffe. Die meisten und wichtigsten unserer Kulturpflanzen müssen den Stickstoff jedoch in Form von Ammoniumverbindungen oder Nitrat aus dem Boden aufnehmen. Da dem Boden auf diese Weise der Stickstoff entzogen wird, düngt der Landwirt seine Wiesen und Felder. Die Stickstoffixierung in diesen Pflanzen zu erreichen, ist sicherlich ein verfolgenswertes Ziel der Gentechnik. Denn der Stickstoffdünger ist, allein schon wegen des hohen Energieverbrauches bei der Herstellung und durch seine hohe Auswaschbarkeit, eine große Umweltbelastung. Allerdings liegt dieses Ziel der Gentechnik noch in weiter Ferne, da die Fixierung des Stickstoffs aus der Luft ein sehr komplizierter Prozeß ist, an dem eine große Zahl an Genen beteiligt ist.

Eine weite Zielsetzung der Gentechnik ist es, Pflanzen an Umweltbedingungen wie Kälte, Dürre oder salzhaltige Böden anzupassen. Da die genetischen Mechanismen äußerst kompliziert sind und zum Teil noch nicht verstanden werden, sind konkrete Erfolge in weite Ferne gerückt. Versuche gibt es derzeit unter anderem mit Sojabohnen, die gegen einen erhöhten Salz- oder Säuregehalt im Boden resistent gemacht werden sollten. Zur Zeit wird auch an der "Optimierung" der Zusammensetzung der Sojabohne gearbeitet.

Kakaoprodukte besitzen einen großen Marktanteil in Europa. Um die Süßwarenmarktanteile wird hart gekämpft. Das wichtigste Ausgangsprodukt, die Kakaobohne, wird auf dem Weltmarkt erworben und ist daher gewissen Preisschwankungen unterworfen. Der Wunsch, Marktvorteile durch eine eigene Kakaoproduktion zu erreichen, ist sehr groß. Um die Kakaopflanze dem mitteleuropäischen Klima anzupassen, wird derzeit versucht, das Antifrostgen eines Kaltwasserfisches gentechnisch in der Kakaopflanze zu verankern. Bisher ist dies den Wissenschaftlern aber noch nicht gelungen.

Ein weiterer Forschungsansatz ist der Einbau von Süßstoffgenen. Wenn die Pflanze den Süßstoff gleich mitproduziert, kann bei der Verarbeitung zu verschiedenen Kakaoprodukten der Zusatz von Zucker eingespart werden. Damit würde Kakao gleichzeitig süß und zahnschonend sein. In einigen Ländern wie z.B. in den USA, Frankreich, Holland und der Schweiz wird an gentechnisch hergestelltem koffeinfreiem Kaffee gearbeitet.

Bei der Herstellung von Zusatzstoffen würden Mikroorganismen gentechnisch so modifiziert, daß sie artfremde Substanzen produzieren. Aromen, Farbstoffe oder Süßstoffe, aber auch Vitamine und Enzyme wären dadurch schneller und einfacher herstellbar als mit herkömmlichen Methoden. Einige dieser Substanzen könnten auch direkt in das Lebensmittel abgegeben werden. So würden dann Milchsäurebakterien beispielsweise aus Milch nicht nur Joghurt, sonder auch gleichzeitig einen Erdbeergeschmack herstellen.

In unserer Gesellschaft wird allzu oft vergessen, daß die Ernährungssituation für einen Großteil der Erdbevölkerung eines der schwerwiegendsten Probleme darstellt. Jährlich gehen rund ein Drittel der weltweit erzeugten Nahrungsmittel durch Befall von Krankheitserregern, Schädlingen oder durch Unkräuter bis zur Ernte verloren.

Heute sind weltweit mehr als 800 Millionen Menschen unterernährt. Die landwirtschaftliche Produktion muß bis zum Jahr 2025 mehr als verdoppelt werden, wenn die Weltbevölkerung von schätzungsweise 8,5 Milliarden Menschen ausreichend ernährt werden soll.

Der tägliche Vitamin-A-Bedarf kann durch grüne und gelbe Pflanzenkost wie Salat, Spinat, Süßkartoffel oder Karotte gedeckt werden. Reiskörner enthalten kein Provitamin-A. Der menschliche Körper wandelt das Provitamin in Vitamin A um.

Deshalb leiden Menschen in armen Ländern, deren Nahrung fast ausschließlich auf Reis beschränkt ist, häufig an Vitamin-A-Mangelkrankheiten. Vitamin-A-Mangel schwächt die Widerstandsfähigkeit gegen Infektionserreger und bedeutet dadurch für viele Menschen den Tod. Bei ca. 3 Millionen Kindern führt der Vitamin-A-Mangel zur völligen Blindheit.

Reispflanzen können Provitamin-A zwar in den grünen Geweben herstellen und sammeln, aber dieser Prozeß ist im Speichergewebe des Reiskorns abgeschaltet. Ein Fernziel der Gentechnik ist die Herstellung und Speicherung von Provitamin-A im Reiskorn selbst. Dadurch ließe sich dessen Nährwert deutlich verbessern und einer Mangelernährung entgegenwirken. Ähnliches gilt für Eisenmangel, an dem 1,2 Milliarden Menschen leiden. In diesem Projekt wird daran gearbeitet, den Eisengehalt im Reiskorn zu erhöhen und die Substanzen, die die Eisenaufnahme im Darm blockieren, auszuschalten.

In den Entwicklungsländern sind die Menschen oft durch klimatische Bedingungen und ungünstige Bodenverhältnisse benachteiligt. Zur Zeit wird an den Pflanzen, die solchen Witterungsverhältnissen standhalten können, geforscht.

Doch die Gentechnik allein wird das Hungerproblem nicht vollständig lösen! Man muß auch jede einzelne Pflanze vor dem Aussetzen sehr genau testen, damit die möglichen Risiken ausgeschaltet werden.

Innerhalb der Medizin wird die Gentechnik praktisch noch in wenigen Bereichen eingesetzt. Die Schwerpunkte liegen derzeit in der Forschung. Große Hoffnungsgebiete sind die Bekämpfung von Aids und Krebs.

Der Heilungserfolg in der Medizin hängt maßgeblich von einer genauen Diagnose ab. Wenn man eine Krankheit nicht genau erkennen und von anderen unterscheiden kann, läßt sich weder ihre Ursache feststellen, noch ihr Verlauf vorhersagen oder eine geeignete Therapie auswählen.

Die herkömmlichen Verfahren zur Abklärung von Infektionskrankheiten erfordern die Züchtung des Erregers aus Körperflüssigkeiten (Blut, Urin, Stuhl) des Erkrankten und die Erfassung von Erregerteilen oder Antikörpern. Leider sind diese Methoden zum Teil sehr aufwendig und langwierig. Es kann dadurch sein, weil der Erreger nicht in Kultur gezüchtet werden kann oder weil er nur sehr langsam wächst. Außerdem kann der Nachweis von Antikörpern manchmal zu Fehldiagnosen führen. Durch gentechnische Methoden kann ein schnellerer und sicherer Nachweis vieler Krankheitserreger ermöglicht werden.

Zwischen dem Zeitpunkt einer HIV-Infektion und dem nachweisbaren Auftreten von HIV-Antikörpern können einige Wochen verstreichen. Während dieser Zeitspanne fallen die herkömmlichen HIV-Antikörpertests bei einer infizierten Person negativ aus. Mit Hilfe der Gentechnik wird ein HIV-Test entwickelt, der bereits kurz nach der Infektion einen zuverlässigen Nachweis liefert. Dieser Test beruht auf dem sogenannten PCR-Verfahren (welches auch wir bei unseren Untersuchungen einsetzten), mit dem winzigste Spuren von HIV-DNS selbst dann aufgespürt werden können, wenn nur eines von 10.000 weißen Blutkörperchen infiziert ist.

Da sich Krebszellen uneingeschränkt vermehren, dringen sie in das umgebende Gewebe ein und besiedeln es. Die meisten Krebserkrankungen gehen wahrscheinlich auf eine einzige Zelle zurück, in deren Erbmaterial eine Veränderung stattgefunden hat.

Dieser Prozeß kann viele Jahre dauern. Für eine Reihe von Krebsarten sind die Position und die Art der zugrundeliegenden, genetischen Veränderungen bekannt und eingehend untersucht worden. Der Weg zur Entwicklung gentechnischer, diagnostischer Tests wird damit frei und in Zukunft an Bedeutung gewinnen.

Dieser Vorgang wird auch DNA-Screening genannt. Bei der Untersuchung der menschlichen Erbsubstanz beim Fötus könnte noch vor der Geburt eines Kindes festgestellt werden, ob Erbkrankheiten oder genetische Veranlagungen für häufig auftretende Krankheiten vorliegen.

Durch diese Feststellung könnte auf weitere Kinder verzichtet oder eine Abtreibung eingeleitet werden. Wobei eine Abtreibung jedoch sehr kritisch zu sehen ist.

Zur Zeit sind bereits 4.000 Erbkrankheiten bekannt, die jeweils durch ein einzelnes schadhaftes Gen verursacht werden.

Ist aber das für die Krankheit verantwortliche Gen bekannt, so könnte eine intakte Version des betreffenden Gens in die Körperzellen (aber nicht in die Keimbahn) eingeschleust werden und dort die Funktion des fehlenden oder defekten Gens ersetzen.

DNA kann mit einer neuen gentechnischen Methode in winzigsten Spuren nachgewiesen werden. Durch das PCR-Verfahren können Kriminelle aufgrund des genetischen Fingerabdrucks überführt werden. Unter genetischem Fingerabdruck versteht man die charakteristischen Abschnitte des Erbmaterials, die für jeden Menschen unterschiedlich sind.

Der genetische Fingerabdruck ist dabei viel aussagekräftiger als etwa eine Blutgruppenbestimmung. Zur Ermittlung der spezifischen Erbgutabschnitte genügt das genetische Material der Zellen eines kleinsten Bluttropfens.

Spinnseide beeindruckt nicht nur durch Schönheit, ihre Faser hat zudem bemerkenswerte Eigenschaften. Sie ist 5 bis 10 mal stärker als ein Stahldraht der gleichen Dicke, dabei aber um vielfaches leichter und läßt sich, ohne zu reißen, stark dehnen. Das Gen, welches die Bauanleitung für die Erstellung der Faser speichert, wurde aus einer bestimmten Spinnenart isoliert und in Bakterien übertragen, welche diese Fasern in großen Mengen herstellen können.

Die Gentechnik könnte in Zukunft die Spinnseide als Faser für verschiedenste Anwendungen in Mode und Industrie verfügbar machen, ohne daß ein Raubbau an Spinnen stattfindet.

Unser Fazit: Die Gentechnik wird in der Zukunft noch viele positive aber auch negative Ergebnisse hervorbringen. In nächsten Jahren wird sie noch von größerer Bedeutung sein als in der Gegenwart, da noch viel Forschungen zur Zeit im Gange sind. Besonders in der Medizin erhofft man sich noch große Erfolge. Im allgemeinen sollte die Gentechnik aber etwas kritisch betrachtet werden. Da sie noch eine ganz neue und unberechenbare Technik ist, kann man noch nicht einschätzen, wie sie sich in weiteren Jahren auf die Umwelt auswirkt.

Quellen:

Gen Suisse (Umweltschutz dank Bio- und Gentechnik/Gentechnik gegen Krebs/Beiträge gegen den Hunger in den Entwicklungsländern/Gentherapie - Eine Hoffnung für viele kranke Menschen/Bio- und Gentechnik für die Gesundheit des Menschen/Möglichkeit und Grenzen der Gentechnik) Broschüre der AKNÖ

FACTS (Ausgabe Nr. 13, November 1997)

Laborleben

Wir durften einen ganzen Tag in den Genetiklabors der Salzburger Universität verbringen, um einen kleinen Einblick in das Leben eines Gentechnikers zu bekommen. Als wir das erfuhren, hatte jeder von uns seine eigenen Vorstellungen: alte Leute, Brillen, langer grauer Bart.....- ungefähr so wie Einstein!

Aber wir sahen bald, daß es nicht so sein sollte, wie wir es uns ausgemalt hatten, denn im Labor arbeiteten fast nur junge Leute. Wir sehen daran, daß dieses Forschungsgebiet, die Genetik, ein sehr interessantes Thema ist und daß es vor allem jüngere Leute anregt.

Ein Vorteil bei der Arbeit im Labor ist sicherlich, daß man sich die Zeit selbst einteilen kann. Die Zeit zwischen den Experimenten verbringen die Gentechniker meistens im sogenannten "Kommunikationszentrum" (Raucherecke), wo verschiedene Meinungen und Ergebnisse ausgetauscht werden und auch Fehler analysiert werden. Das wurde uns auch gleich am Beginn gezeigt. Reinhard Nestelbacher betonte immer wieder die Wichtigkeit der Kommunikation.

Dort lernten wir auch andere Forscher kennen, darunter auch Marlene und Torsten, mit denen wir später noch arbeiteten. Beim Arbeiten merkten wir, daß Sauberkeit und Genauigkeit sehr wichtig sind. Sauberkeit vor allem am Labortisch. Um ans Ziel zu kommen, ist auch Teamwork nötig, da die Kenntnisse und Erfahrungen eines einzelnen meistens nicht ausreichen. Das Ziel jedes Forschers ist sicherlich Anerkennung in der Öffentlichkeit. Jeder möchte für seine Arbeit belohnt werden - das ist verständlich. Für den Wissenschaftler gibt es nur eine Möglichkeit. Er muß seine Arbeit - sein Projekt - veröffentlichen, was nicht immer leicht ist.

Sie benötigt den meisten Aufwand, da man zuerst beschreiben muß, was im eigentlichen Projekt funktionieren sollte (ja es geht - nein es geht nicht).

• Ausgedehnte, moderne Computersysteme (Internet-System, das die Informationssuche für den Forscher wesentlich vereinfacht) - sie beinhalten die verschiedensten Themengebiete mit den dazugehörigen Literaturangaben. Mit Hilfe dieser Literaturquellen ist es möglich, schnell und leicht das gewünschte "Paper" (=Veröffentlichung)zu finden.
• Man geht in die Bibliothek und sucht sich das Wichtigste über das Thema heraus.

Als nächstes muß der Wissenschaftler sich überlegen:

Hier wird die Idee beschrieben, was man überhaupt machen will. Ein Beispiel:

Wir füttern ein Kaninchen ca. 1 Woche lang immer mit dem gleichen Futter (z.B. Salat). Nach dieser Woche möchten wir sehen, ob im Kot die DNA vom Futter (Salat) noch vorhanden ist. Dazu verwendet man die Nullprobe oder die Positivkontrolle. Und genau das machen die Gentechniker im Labor. Man bricht die Salatzellen auf (mit flüssigem Stickstoff bei -180°C), um die DNA zu erhalten und vergleicht diese mit der noch vorhandenen DNA im Kot.

Damit man mit der DNA arbeiten kann, muß man sie jedoch vermehren - dazu gibt es eine spezielle Maschine - PCR Maschine (Polymerase Chain Reaction = Kettenreaktion).

Zur Vermehrung der DNA genügt theoretisch bei diesem Gerät schon 1 Molekül davon. Die doppelsträngige DNA wird bei kurzer Temperaturerhöhung (92°C) getrennt, sodaß man 2 einzelne DNA-Fäden erhält. Danach wird auf 50°C abgekühlt, damit die Primer (Anknüpfungsstellen der Polymerase) ansetzen können und bei einem weiteren Temperaturanstieg auf 72°C beginnt die Polymerase zu arbeiten - zu vermehren. Dadurch entstehen wieder doppelsträngige Fäden (doppelt so viele) und der Zyklus beginnt von neuem. All das (Temperatur erhöhen, Temperatur senken) macht die PCR Maschine, bis genug DNA vorhanden ist.

Bevor dies alles geschehen kann, braucht man allerdings Geld, da Forschung immer teuer ist. Hat man die nötigen Vorkehrungen getroffen, beginnt das eigentliche Experiment.

Im Grunde macht man dasselbe wie bei den Vorbereitungen, nur hat man hier die "Variablen" schon ausgeschalten. Das bedeutet, daß die Fehler, die passieren könnten, ausgeschlossen sind.

• positives Ergebnis (es geht)
• negatives Ergebnis (es geht nicht)

Wobei man sagen muß, daß ein negatives Ergebnis auch gute Seiten hat - aus diesen Fehlern können andere Forscher lernen!

Natürlich ist es nötig, die Ergebnisse zu diskutieren, bevor man das Projekt demonstriert.

• Es gibt auch verschiedene Treffpunkte, wo sich Wissenschaftler treffen und über bestimmte Themen diskutieren.
• Man erstellt ein Poster und das Projekt - Zusammenfassung - Ergebnis und geht damit auf "Ausstellungen".

• Das Schreiben eines Artikels: Es gibt verschiedene Zeitschriften (für spezielle Forschungsthemen) bei denen man mit dem sogenannten Paper um eine Veröffentlichung ansucht. Dort wird die Arbeit von Wissenschaftlern - Editorium - bewertet.

Jetzt kommen wir zu einem Teil ihrer Arbeit, die für uns das Interessanteste war.

Man setzt zuerst den einzelnen Zellen einen Farbstoff bei, damit man sie unter dem Fluoreszenzmikroskop besser erkennen kann.

Das Wichtigste bei diesem Mikroskop ist die Lichtquelle, die die Lichtstrahlen aus dem ultravioletten Spektrum liefern muß, Lichtstrahlen dieser Wellenlänge regen die Fluorochrome, wie man den fluoreszierenden Farbstoffanteil nennt, zur Produktion von fluoreszentem Licht an. Der Vorteil dieser Art von Mikroskopie sind die ungewöhnlich schnellen und genauen Ergebnisse.

Zum Abschluß möchten wir noch betonen, daß uns diese Arbeit sehr begeistert hat. Wir haben an diesem Tag viel lernen können und wir wissen das auch zu schätzen, denn wir sind wenige Schüler in Österreich, denen solche Möglichkeiten geboten werden.

Gentechnik in der Landwirtschaft

Seit die Menschen Ackerbau betreiben, versuchen sie bessere Nutzpflanzen zu züchten. Dies war der Anfang genetischer Veränderung der Pflanzen. Man versuchte stets, unerwünschte Eigenschaften wegzuzüchten und gewünschte Eigenschaften zu verstärken. Seit ca. 100 Jahren, als Gregor Mendel die Vererbungslehre begründete, konnten Pflanzen gezielt gezüchtet werden. Dies hatte große Auswirkungen auf die Qualität und den Ertrag der Nahrungspflanzen. Ein Beispiel wäre die Weiterzüchtung von Raps: Früher wurde das Rapsöl zur Herstellung von Lampenöl verwendet. Heute erzeugt man hochwertiges Tierfutter (eiweißreichen Samen), Speiseöl und Industrieprodukte ( z.B. Biosprit).

Mit Hilfe der Gentechnik kann man Pflanzen noch gezielter züchten, besonders auf Einzelmerkmale. Jedoch kann sie nur bei gut erforschten Genen eingesetzt werden. Außerdem ist die Gentechnik auch nicht immer die einzige Lösung für ein Problem, jedoch ist sie ein großer Fortschritt für die Wissenschaft.

Ein heute sicher großes Problem ist der Pflanzenschutz. Mit der einseitigen Züchtung von Pflanzen auf Massenertrag gingen Schutzmechanismen gegen Schädlinge und Krankheitserreger verloren. Man setzt daher im konventionellen Landbau große Mengen an Pflanzenschutzmitteln ein. Dies ist aber eine große Umweltbelastung. Jedoch muß man erwähnen, daß die Gentechnik auch nicht immer das richtige ist. Im Biolandbau braucht man Pflanzenschutzmittel nicht einsetzen, denn durch eine gezielte Fruchtfolge können die Schädlinge nicht überhand nehmen.

Wenn man gentechnisch veränderte Pflanzen aussetzen will, sollte man sie vorher gut untersuchen und testen, weil man nicht sicher sein kann, ob die Pflanzen nicht auch andere Merkmale angenommen haben, die für Umwelt und Mensch ungünstig wären.

Zuerst müssen die Gentechniker herausfinden, was die Ursache dafür ist, daß die Pflanze keinen Ertrag bringt. Nehmen wir als Beispiel den Mais und seinen Schädling den Maiszünsler. Der Maiszünsler, ein Schmetterling, fliegt auf ein Maisblatt und legt dort seine Eier ab. Die Larven fressen dann den Mais. Die Wissenschafter entdeckten ein Bakterium, das den Maiszünsler tötet. Sie bauten das dafür verantwortliche Gen des Bakteriums dem Mais ein. Das Gen hat die Information für eine Eiweißverbindung gespeichert. Dieses Eiweiß (Protein) frißt der Zünsler. Sobald er diese Verbindung in sich hat, wird sein Magen manipuliert. Es wird ihm vorgetäuscht, daß er satt ist. So verhungert der Maiszünsler aufgrund einer Täuschung. Im Großen und Ganzen wird die Natur so bei allen Pflanzen ausgenützt.

Agrarprodukte	Hektar mal 1000	Anteil an der Fläche (ha)
		1996	1997	1997	Faktor
Mais	32.390	533	4400	13,6 %	7
Soja	25.420	410	5000	19,7 %	11
Baumwolle	5.740	820	1200	20,9 %	0,5
Raps	3.770	205	1600	42,0 %	7
Kartoffel/ Tomaten	n.n.	4	400	n.n.	100