Wie CRISPR dazu beitragen könnte, Ernten vor der Zerstörung durch Schädlinge zu retten

Weniger als ein Jahrzehnt nach seiner ersten Identifizierung in Kalifornien hatte ein invasives Insekt namens Glasflügel-Scharfschütze das Bakterium, das Pierce verursacht, von einer Plage in einen Albtraum verwandelt. Der längliche Käfer mit Flügeln wie rot gefärbtes Glas ist schneller und fliegt weiter als die im Staat heimischen Scharfschützen, und er kann sich von zäheren Weinreben ernähren. Seine Ankunft, von der der Staat vermutet, dass sie Ende der 80er Jahre war, beschleunigte die Ausbreitung der Krankheit.

Durch Inspektionen und gezieltes Versprühen von Pestiziden konnte der Staat den invasiven Scharfschützen weitgehend auf Südkalifornien beschränken. Aber die Krankheit ist immer noch nicht heilbar, und sie droht, sich aufgrund des Klimawandels zu verschlimmern und schwerer zu bekämpfen.

Forscher versuchen nun, das Arsenal von Kaliforniens Anti-Pierce-Arsenal um Spitzentechnologie zu erweitern, indem sie das Genom des Scharfschützen mit glasigen Flügeln so verändern, dass er das Bakterium nicht mehr verbreiten kann.

Eine solche Lösung ist dank der Gen-Editing-Technologie von CRISPR möglich, die die Veränderung der Gene jedes Organismus immer einfacher gemacht hat. Die Technik wurde in Experimenten zur Krebsimmuntherapie, zur Apfelzüchtung und – umstritten – mit menschlichen Embryonen eingesetzt. Jetzt wendet es eine wachsende Zahl von Forschern auf landwirtschaftliche Schädlinge an, um eine Reihe von Insekten zu bekämpfen, die zusammen jedes Jahr etwa 40 % der weltweiten Pflanzenproduktion zerstören. Wenn diese Bemühungen erfolgreich sind, könnten sie die Abhängigkeit von Insektiziden verringern und eine Alternative zu genetischen Veränderungen bei Nutzpflanzen bieten.

Derzeit werden diese gentechnisch veränderten Insekten in Labors auf der ganzen Welt eingesperrt, aber das wird sich bald ändern. In diesem Jahr plant ein US-Unternehmen, in Zusammenarbeit mit dem US-Landwirtschaftsministerium (USDA) Gewächshaustests mit fruchtschädigenden Insekten zu starten, die mit CRISPR sterilisiert wurden. Gleichzeitig beginnen Wissenschaftler in staatlichen und privaten Institutionen, mehr über die Genetik von Schädlingen zu lernen und Änderungen an mehr Arten vorzunehmen.

Die Verwendung gentechnisch veränderter Organismen bleibt umstritten, und bearbeitete landwirtschaftliche Schädlinge wurden in den USA noch nicht für eine weit verbreitete Freisetzung zugelassen. Ein potenziell langwieriger und sich noch entwickelnder Regulierungsprozess steht bevor. Wissenschaftler sagen jedoch, dass CRISPR einen kritischen Moment für die Verwendung von Genänderungen bei Insekten eingeläutet hat, die sich auf die Landwirtschaft auswirken, und weitere Entdeckungen am Horizont stehen.

„Bis CRISPR war die Technologie einfach nicht da“, sagt Peter Atkinson, ein Entomologe an der University of California, Riverside, der an der Modifizierung des Scharfschützen arbeitet. „Wir treten in dieses neue Zeitalter ein, in dem genetische Kontrolle realistisch in Betracht gezogen werden kann.“

Kenne deinen Feind

Wissenschaftler wussten bis vor kurzem nicht viel über die Genetik des glasflügeligen Scharfschützen. Der erste Entwurf seines Genoms wurde 2016 von einer Gruppe des USDA und des Baylor College of Medicine in Texas kartiert. Aber die Karte hatte Lücken. Im Jahr 2021 füllten Forscher der UC Riverside, darunter Atkinson, viele von ihnen aus, um eine vollständigere Version zu erstellen.