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9 Mai | DNA-Tests Biobaumwolle: Möglichkeiten und Grenzen

Interview mit Dr. Hermann Rüggeberg und Dr. Lothar Kruse, Impetus Bioscience 

Gentechnisch veränderte Baumwollsaaten werden schon seit 1995 vermarktet. Sie enthalten Gene, die ihnen Eigenschaften wie Resistenz gegen Schädlinge, z. B. den Baumwollkapselbohrer oder Herbizidtoleranz verleihen. In Europa ist der Anbau gentechnisch veränderter Pflanzen fast nur in Feldversuchen erlaubt. Lebens- oder Futtermittel, die als „Bio“ oder „Öko“ gekennzeichnet  werden sollen, müssen den Anforderungen der EU-Öko-Verordnung Nr. 834/2007 genügen, was die Verwendung von gentechnisch veränderten Organismen ausschließt. Im Rahmen der mehr und mehr geforderten Transparenz innerhalb der Lieferketten und zur Kontrolle von Werbeaussagen für angebotene Produkte gewinnen Prüfungen auf genetisch veränderte Organismen oder GVO‘s auch bei Baumwolltextilien an Bedeutung. Wir sprachen darüber mit Dr. Hermann Rüggeberg und Dr. Lothar Kruse, den Geschäftsführern des angesehenen DNA-Analytik Unternehmens Impetus Bioscience aus Bremerhaven.

Cotton Report: Welche molekularbiologischen Methoden werden bei Ihnen für die GVO- bzw. DNA- Analyse von Baumwolle eingesetzt?

Hermann Rüggeberg: Impetus verfügt über eine 20 jährige Erfahrung gentechnische Veränderungen in Pflanzen mit verschiedenen Methoden zu detektieren, identifizieren und zu quantifizieren. Wir haben unsere Analytik so weit ausgebaut, dass nicht nur alle bekannten, sondern auch viele unbekannte Veränderungen identifiziert bzw. detektiert werden können. Von besonderer Wichtigkeit ist die Unterscheidung zwischen  geringsten Spuren gentechnisch veränderter Baumwolle und höherprozentigen Anteilen. Wir führen die dafür notwendigen quantitativen Messungen exakt durch, was nur durch den Einsatz modernster Real Time PCR-Technologien in langjähriger Praxis möglich ist. Zu den aufeinander aufbauenden Methoden gehören das Screening, der Konstruktnachweis und die Eventidentifizierung.

Was unterscheidet Screening vom Konstruktnachweis und der Eventidentifizierung?

Lothar Kruse: Die Erbsubstanz (DNA) aller Lebewesen enthält informationstragende Abschnitte (Gene) und zusätzliche regulatorische DNA-Abschnitte, die sogenannten Promotoren und Terminatoren, die den Anfang und das Ende eines Gens definieren. Sämtliche in der EU zugelassenen und die meisten der weltweit angebauten genveränderten Pflanzen enthalten Regulatoren, oftmals werden die Gleichen  in den unterschiedlichsten Pflanzen eingesetzt. So deutet ein positives Screening-Ergebnis lediglich auf eine gentechnische Veränderung hin, ermöglicht also nur eine Positiv- oder Negativ-Diagnose von GVO‘s.

Bei einem Gen-Konstrukt handelt es sich um ein Gen oder auch mehrere Gene und die dazugehörigen regulatorischen DNA-Sequenzen. Identische Konstrukte sind häufig in verschiedene Pflanzenarten transformiert worden. Der Nachweis eines Konstruktes beweist aber lediglich eine bestimmte genetische Veränderung.

Beim eventspezifischen Nachweis wird der exakte Übergangsbereich zwischen dem eingebrachten Konstrukt und der Wirts-DNA identifiziert. Im Unterschied zum Sceening und Konstruktnachweis, die lediglich Hinweise auf eine genetische Veränderung geben können, gelten Eventnachweise als direkt und erlauben eine sofortige zweifelsfreie Zuordnung der jeweiligen gentechnisch veränderten Pflanze. Z. B. können spezifische DNA-Abschnitte etwa von genveränderter insektenresistenter Baumwolle z. B. mit der Eventbezeichnung MON 531 oder auch MON 15985 identifiziert und gegebenenfalls quantifiziert werden.

Wie funktioniert die Real Time-PCR Methode?

Lothar Kruse: Die Polymerase Kettenreaktion ist eine Methode, um Millionen identischer Kopien eines definierten DNA-Abschnittes herzustellen. Dabei werden Arbeitsschritte (Zyklen) standardmäßig 45 Mal wiederholt, wobei in jedem Zyklus die DNA verdoppelt wird, d.h.es handelt sich um eine exponentielle Reaktion. Bei der Realtime PCR lässt sich diese Vervielfältigung online, d.h. in Echtzeit beobachten. Zusätzlich ist die mengenmäßige Bestimmung einer vervielfältigten DNA möglich. Die Real Time PCR darf nicht mit der Reverse Transkriptase-PCR verwechselt werden. Bei der reversen Transkription handelt es sich um eine grundlegend andere Technik, die in der Forschung und Diagnostik eingesetzt wird, nicht um DNA, sondern um  RNA – eine andere Klasse von Nukleinsäuren – in Zellen, Geweben oder Blutserum aufzuspüren.

Wie läuft das Verfahren ab?

Lothar Kruse: Bei der Quantifizierung von gentechnisch veränderter DNA werden parallel zwei Reaktionen durchgeführt. Die erste PCR vervielfältigt einen DNA-Abschnitt, der in allen Baumwoll-Arten natürlicherweise vorkommt. Die zweite PCR amplifiziert einen DNA-Abschnitt, der spezifisch für eine ganz bestimmte gentechnisch veränderte Baumwolle ist. Sind die Signalstärken der beiden Reaktionen identisch, beträgt der Anteil der gentechnisch veränderten DNA 100%. Unterscheiden sich die Signalstärken, ist der gentechnisch veränderte Anteil entsprechend niedriger. Die Messung der Signale basiert auf Fluoreszenzfarbstoffen, die in jedem Zyklus der PCR in die neu gebildete DNA eingebaut wird.  Die Fluoreszenz nimmt proportional mit der Menge der gebildeten PCR-Produkte zu.

Was sind die Voraussetzungen für einen erfolgreichen objektiven Test?

Hermann Rüggeberg: Grundvoraussetzungen sind, dass die Labore akkreditiert sind, regelmäßig an Laborvergleichsuntersuchungen teilnehmen und nur validierte Methoden anwenden. Bei jeder zu untersuchenden Probe müssen Kontrollreaktionen mitgeführt werden, die die Ergebnissicherheit garantieren. Selbstverständlich sollte auch bei jeder Probe gezeigt werden, ob überhaupt noch DNA zu extrahieren war, denn wenn keine Baumwoll-DNA isoliert werden kann, ist es natürlich sinnlos, nach gentechnisch veränderter DNA zu suchen. Darüber hinaus ist es sehr hilfreich, über das entsprechende Methoden-Spektrum zu verfügen, um möglichst alle relevanten gentechnisch veränderten Baumwolllinien identifizieren und quantifizieren zu können.

Wann wird es schwierig oder unmöglich Bauwoll-DNA Material zu finden?

Lothar Kruse: Baumwolle durchläuft vom Anbau bis zum fertigen Produkt vielfältige Verarbeitungsprozesse, in denen die DNA mehr und mehr fragmentiert wird. Mechanische Prozesse bereiten keine Probleme, wohl aber chemische Belastungen bei bestimmten Färbungen oder Bleich- und Ausrüstungsprozessen mit z. B. Wasserstoffperoxid. Hier wird DNA zerstört, d.h. ihr genauer  Aufbau ist nicht mehr identifizierbar. Dies ist nach unseren Erfahrungen  bei etwa 10 Prozent der Fall. Wir empfehlen daher eine Probenentnahme zu einem frühen Zeitpunkt bei Ankauf oder Ankunft in der Spinnerei, die aber nicht nur an einer Stelle der Oberfläche eines Baumwollballens, sondern an verschiedenen Stellen und möglichst auch aus dem Inneren des Ballens entnommen werden sollte. Bei Nachprüfungen von Proben, in denen die Baumwolle weiterverarbeitet wurde, muss die Ursprungs-DNA identifiziert werden können.

Bis zu welchem Prozentsatz kann man gentechnisch veränderte Bestandteile in Baumwolle feststellen?

Hermann Rüggeberg: Wir halten einen pauschalen Grenzwert, z. B. von 0,1 Prozent, anhand unserer Praxiserfahrung mit der Untersuchung von Proben bei fertigen Textilien mittels PCR für nicht realistisch. Es gibt keine generelle Bestimmungsgrenze, diese ist immer von der Menge an DNA, die aus einer Probe isoliert werden konnte, abhängig.  Mit steigendem Verarbeitungsgrad einer Probe sinkt immer die Bestimmungsgrenze, d.h. die Sensitivität nimmt ab. Möglicherweise führen Optimierungen von DNA- Extraktionsverfahren zu einer höheren Ausbeute an DNA, doch wird dies nichts an der Tatsache ändern, dass unverarbeitete Materialien sensitiver zu untersuchen sind als Endprodukte. Dennoch ermöglichen neueste Weiterentwicklungen in unserem Labor nun auch die Untersuchung von solchen Endprodukten, die bislang nicht analysiert werden konnten.

Welchen Einfluss haben Verunreinigungen oder Vermischungen von nicht genetisch veränderter Baumwolle und genetisch veränderter Baumwolle während der Verarbeitungsprozesse auf Prüfergebnisse.

Lothar Kruse: Vermischungen oder Verunreinigungen von Baumwolle gleich welcher Art kommen im Anbau, bei der Ernte und Zwischenlagerung, in der Entkörnung, Lagerung oder auch in Spinnerei vor. Hier wird oft Baumwolle unterschiedlicher Herkunft z. B. für die Herstellung bestimmter Garnqualitäten mit besonderen Eigenschaften gemischt. Auf allen Stufen, bei denen ein Produkt zu hundert Prozent aus organischer oder Bio-Baumwolle hergestellt und angeboten werden soll, muss deswegen so exakt wie möglich gearbeitet werden. Die jeweiligen Materialien müssen getrennt voneinander in gereinigten Maschinen verarbeitet werden. Gerade weil Verschleppungen so schwierig zu vermeiden sind, ist es sehr wichtig, belastbare und aussagekräftige quantitative Aussagen treffen zu können, denn für Kunden ist es natürlich interessant zu wissen, ob gentechnisch veränderte Baumwolle eher im Spurenbereich oder im hochprozentigen Bereich vorliegt. Im ersten Fall handelt es sich wahrscheinlich um technisch nicht zu vermeidende Verschleppungen, im letzteren Fall könnte Absicht eine Rolle spielen. Um Irritationen vorzubeugen, wäre es sinnvoll, über einen Grenzwert nachzudenken, unterhalb dessen geringe Verschleppungen akzeptiert werden. Eine pragmatische Lösung wäre eventuell eine Anlehnung an das Textilkennzeichnungs-Gesetz, das bis zu 2% andere tierische Fasern als die im Produkt deklarierte Tierart toleriert.

Arbeiten Ihrer Meinung nach alle Prüflabore bei der Prüfung auf GVOs mit der gleichen Methode?

Hermann Rüggeberg: Prinzipiell gibt es einheitliche Methoden, die aber in der Praxis, je nach Arbeitsweise der Labore zu schwankenden Ergebnissen führen. Wir empfehlen deshalb, dass sich alle maßgeblichen Labore einem von neutraler Stelle organisierten Laborvergleichstest stellen, bei denen Ergebnisse von Tests an gleichen Materialien und ihre Schwankungsbereiche vergleichbar gemacht und harmonisiert werden können. Dies ist vor allem dann angebracht, wenn es um die Prüfung auf die Haltbarkeit von Werbeaussagen geht.

 In diesem Zusammenhang sei auch erwähnt, dass Impetus Bioscience und ICA Bremen in der GVO-Thematik und bei DNA-Analysen in enger Kooperation zusammenarbeiten und aus der Prüfpraxis heraus die Definition tolerabler Schwellenwerte für GVO Rückstände anstreben. Diese Schwellenwerte könnten internationalen Schiedsgerichtsverfahren als Bewertungsgrundlage dienen, bei denen Impetus und ICA Bremen die instrumentellen Tests bereits jetzt durchführen könnten. Ein Vorschlag für einen allseits akzeptierten Toleranzwert würde die derzeitigen Unsicherheiten vertraglicher Art beseitigen und die Verbreitung von Bioprodukten, ähnlich wie im Lebensmittelbereich, fördern.

 

Vielen Dank für das informative und aufklärende Gespräch!

Interviews entsprechen der Meinung des jeweiligen Interviewpartners und geben nicht die Position der Bremer Baumwollbörse als neutrale, unabhängige Institution wieder.

Kategorie: Interviews

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