GVO-Screening in der Routineanalytik

Der Anbau von gentechnisch veränderten Pflanzen (gv-Pflanzen) nimmt derzeit weltweit weiter zu. Die Anzahl an weltweit zugelassenen gv-Pflanzen hat die 100 längst überschritten, ein Großteil davon kann für Lebensmittel- und/oder Futtermittelzwecke verwendet werden. Neben der steigenden Anbaufläche ist weiterhin auch mit der Einreichung von Zulassungsanträgen für Pflanzen zu rechnen. Seit 2004 wurden über siebzig Zulassungsanträge gestellt.
Durch die steigende Anzahl gentechnisch veränderter Pflanzen steigt auch der zu betreibende Untersuchungsaufwand. Aus diesem Grund kommt dem Screening eine immer größere Bedeutung zu.

Screening in der GVO-Analytik

Unter einem Screening (englisch für: Durchsiebung, Rasterung, Selektion, Durchleuchten) versteht man ein systematisches Testverfahren, um bestimmte Eigenschaften der Prüfobjekte (z.B. der Pflanzen) zu identifizieren. Für GVO-Screening stehen uns diverse Screening-Elemente zur Verfügung. Dabei handelt es sich um DNA-Sequenzen, die häufig und auch in verschiedenen GVO vorkommen. Durch gezielte Kombination verschiedener Screening-Elemente lassen sich daher Aussagen über vorhandene GV-Linien in den unbekannten Proben machen. Folgende Screening-Elemente sind zurzeit in der Analytik einsetzbar:

P-35S (35S Promotor aus dem Blumenkohlmosaikvirus)
NOS (Nopaline Synthase Terminator aus Agrobacterium tumefaciens)
PAT (Phosphinotricin N-Acetyltransferase aus Streptomyces viridochromogenes)
CTP2-EPSPS (Übergang Chloroplasten-Transitpetid zu 5-Enolpyruvylshikimate-3-Phosphat Synthase aus Arabidopsis thaliana und Agrobacterium sp.)
BAR (Phosphinotricin N-Acetyltransferase aus Streptomyces hygroscopicus)
nptII (Neomycin Phosphotransferase II)
P-FMV (Promotor aus dem Figwort Mosaic Virus)

Beispiel mit 5 Screening-Elementen für 4 gv-Rapslinien:

+ ..... enthalten (GV-Linie enthält Screening-Element; - .... nicht enthalten

Für den Routinebetrieb sind zwei Screening-Technologien hervorzuheben - die Real Time PCR und die DNA-Arrays (DNA-chips).

Real Time PCR (TaqMan-Technologie)

Ist die Methode der Wahl in der GVO-Analytik. Je nach Fragestellung kann die Real Time PCR qualitative, semiquantitative und/oder quantitative Aussagen treffen. Im Zuge der EU-Zulassung werden eventspezifische Methoden nach dem TaqMan-Prinzip (Primerpaar und Sonde) entwickelt und kommen im überwiegenden Teil der Labors der europäischen Gemeinschaft zur Identifizierung von gv-Events zum Einsatz. Für das Screening ist die Methode in gleicher Weise in Verwendung, wobei zurzeit standardisierte und validierte Real Time PCR Verfahren nicht in ausreichendem Umfang vorhanden sind. Der Einsatz der Hybridisierungssonden macht die Methode sensitiv und sehr zuverlässig und liefert die nötige Sicherheit in den Ergebnissen.

Screeningstrategie

Hauptkriterium zur Festlegung der Screeningstrategie bildet die vorliegende Untersuchungsmatrix. Je nachdem, ob es sich um Saatgut, Futtermittel oder Lebensmittel handelt, ist eine Anpassung der Screening-Strategie erforderlich. Am einfachsten stellt sich die Situation für das Saatgut-Screening dar, weil keine artfremden DNA-Sequenzen zu erwarten sind. Lebens- und Futtermittel stellen aufgrund der oft komplexen Zusammensetzung und der daraus resultierenden Problematik bei der DNA-Gewinnung eine höhere Anforderung an die Analytik. Besonders Futtermittel durch ihre mannigfaltige Zusammensetzung sind für ein Screening prädestiniert. Großen Einfluss auf die Screening-Strategie hat auch der Auftraggeber. Je nachdem, ob es sich um Untersuchungen im Rahmen der amtlichen Kontrolle oder ob es sich um Privataufträge handelt, sind unterschiedliche Vorgehensweisen notwendig. Behördliche (amtliche) Proben durchlaufen dabei in den meisten Fällen das vollständige Untersuchungsprogramm (Screening, Identifizierung, Quantifizierung), sofern es Hinweise auf GV-Sequenzen gibt. Der Fokus liegt auf dem eindeutigen und sicheren Nachweis etwaiger GV-Bestandteile. Privatkunden geben sich aus Kostengründen meist mit der Minimalvariante zufrieden, Hauptaugenmerk liegt auf der gesicherten Abwesenheit von GV-Sequenzen.

Ausblick

Für die Verwendung der Real Time PCR im Kompetenzzentrum Biochemie (CC BIOC) sprechen auch bei künftigen Analysen auf GVO die vielfältigen Kombinationsmöglichkeiten die sich durch den vermehrten Einsatz von Duplex-, Triplex- und Multiplexmethoden ergeben werden. Dabei können mehrere PCR-Reaktionen in ein und demselben Reaktionsgefäß gleichzeitig ablaufen. Einen wichtigen Faktor wird auch die Automatisierbarkeit der Arbeitsabläufe spielen.
Problematisch für das GV-Screening ist die Vermeidung von häufig verwendeten DNA-Elementen bzw. die Entwicklung von völlig neuen gentechnisch veränderten Pflanzen. Hier fehlen oft die allseits bekannten Promotor- und Terminatorsequenzen, ein Screening mit wenigen Screeeingelementen wird nicht ausreichen um alle gv-Events zu erfassen (Beispiel: Sojabohne DP-305423). Das Screening muss in diesen Fällen mit linienspezifischen Methoden ergänzt werden. Die kurzfristige Zukunft der GV-Analytik wird aus einer Kombination verschiedener Methoden und Strategien bestehen, um den Aufwand in einem vertretbaren Umfang zu halten.

Links
Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA): http://www.efsa.eu
Community Reference Laboratory (CRL): http://gmo-crl.jrc.ec.europa.eu
European Network of GMO Laboratories (ENGL): http://engl.jrc.ec.europa.eu
Joint Research Centre (JRC): http://ec.europa.eu/dgs/jrc
Bundesministerium für Gesundheit: http://www.bmgfj.gv.at
Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit: http://www.bvl.bund.de
Homepage von TransGen: http://www.transgen.de
Homepage von bioSicherheit: http://www.biosicherheit.de

Stand: 15.04.2009