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Die klassische Schweinepest kann sich unter Schweinen schnell und unkontrolliert ausbreiten und führt zu hohen Krankheits- und Sterblichkeitsraten. Eine Studie deutet nun auf eine neue Möglichkeit hin, um Abhilfe zu schaffen: Demnach werden Schweine durch einen kleinen Eingriff ins Genom vollständig resistent gegen das Virus. Veränderten die Forschenden mithilfe der Genschere CRISPR/Cas nur eine einzige Aminosäure in einem Protein, das für die Vermehrung des Virus unerlässlich ist, blieben die Schweine gesund und gaben die Resistenz auch an ihre Nachkommen weiter. In Europa dürfen gentechnisch veränderte Tiere bislang allerdings nicht für die Lebensmittelproduktion eingesetzt werden.
Das klassische Schweinepestvirus (KSPV) gehört zur Gattung der Pestiviren und ist eng verwandt mit den Erregern der Bovinen Virusdiarroe (BVD) bei Rindern und der Border Disease bei Schafen. Übertragen wird es nicht nur von Tier zu Tier, sondern auch durch kontaminierte Schlachtprodukte und -abfälle, Transportfahrzeuge und Gegenstände. Bei Ausbrüchen fallen oft Millionen Tiere der Seuche zum Opfer – entweder durch direkte Ansteckung mit der meist tödlichen Krankheit oder durch Keulungen, die angeordnet werden, um die weitere Ausbreitung einzudämmen. Die wirtschaftlichen Schäden steigen dabei teils in Milliardenhöhe.
Punktgenaue Veränderung
Ein Team um Helen Crooke von der britischen Animal and Plant Health Agency hat nun eine Möglichkeit gefunden, Schweine gentechnisch so zu verändern, dass sie vollständig resistent gegen die Schweinepest werden. Dazu bauten die Forschenden auf der Erkenntnis auf, dass das Virus in seinen Zielzellen auf ein bestimmtes Protein namens DNAJC14 angewiesen ist, um sich im Körper der Schweine vermehren zu können. Bereits frühere Studien an Zellkulturen hatten nahegelegt, dass es genügt, eine einzige Aminosäure in diesem Protein auszutauschen, damit das Virus das Protein nicht mehr für seine Replikation nutzen kann.
Mit Hilfe der Genschere CRISPR/Cas veränderten Crooke und ihre Kollegen nun das Erbgut von Schweinen so, dass genau diese Aminosäure ersetzt wurde. Das Protein wurde dadurch für das Virus unbrauchbar, blieb aber ansonsten vollständig funktionsfähig. Die auf diese Weise veränderten Schweine entwickelten sich normal und zeigten keine gesundheitlichen Einschränkungen. Versuchten die Forschenden, diese Schweine mit dem Schweinepestvirus zu infizieren, zeigten sie keinerlei Symptome einer Infektion. Auch im Blut und den Organen der Tiere ließen sich keine Viren nachweisen. Entsprechend blieb auch eine Immunreaktion aus: Die Leukozytenzahl der Schweine blieb auf Normalniveau und sie produzierten keine Antikörper gegen das Virus. „Diese Ergebnisse zeigen, dass die genetisch veränderten Schweine vollständig resistent gegen eine Infektion waren“, sagt Konrad Fischer von der TU München, der nicht an der Studie beteiligt war.
Unbedenklich für Verbraucher
Weitere Versuche belegten, dass die Schweine die Resistenz auch an ihre Nachkommen weitergaben. „Die Resistenz gegen das Virus sollte dauerhaft sein, da das veränderte Gen vererbt wird und seine Funktion für die Virusvermehrung unverzichtbar ist“, sagt Fischer. „Zwar besteht in der Natur immer ein gewisses Risiko, dass sich Viren durch Mutationen an neue Bedingungen anpassen, doch in diesem Fall ist das eher unwahrscheinlich, da DNAJC14 eine zentrale und über viele Arten hinweg konservierte Rolle im Viruszyklus spielt.“ Seltene Varianten der Pestiviren, die sich ohne das DNAJC14-Protein vermehren können, haben sich in der Natur bislang kaum durchgesetzt.
Für Verbraucher wäre der Konsum von Fleisch der gentechnisch veränderten Schweine unbedenklich, sagt Nicolas Ruggli, der beim Schweizer Eidgenössischen Departement des Innern den Fachbereich Virusinfektionen der Schweine leitet und ebenfalls nicht an der Studie beteiligt war. „Es fehlt einfach ein kleines Stück Gen im Erbgut der Schweine, ohne dass irgendwelche Fremdgene eingeführt wurden“, erklärt er. „Wichtig ist es, dass sichergestellt wird, dass der kleine Defekt im Erbgut keine unerwünschten Folgen für das Tier hat, zum Beispiel in Bezug auf die Gesundheit, das Tierwohl oder die Empfindlichkeit für andere Krankheiten und Erreger.“
Impfung, Keulung oder Genveränderung?
In den USA sowie Teilen Südamerikas sind bestimmte gentechnisch veränderte Schweine bereits für die Nahrungsmittelproduktion zugelassen. Dank einer Genveränderung sind diese Tiere resistent gegen das porzine Reproduktions- und Respirationssyndrom-Virus (PRRSV). In der Europäischen Union dagegen dürfen bislang keine Lebens- und Futtermittel aus gentechnisch veränderten Tieren verkauft werden. Wie groß der landwirtschaftliche und ökonomische Nutzen von Schweinen ist, die genetisch gegen die Schweinepest resistent sind, ist bislang noch unklar. „Aus landwirtschaftlicher Sicht sind solche Tiere äußerst interessant“, sagt Fischer. „Die Klassische Schweinepest stellt weiterhin ein enormes Risiko für Schweinebestände dar und führt im Seuchenfall häufig zur kompletten Tötung ganzer Herden. Genetisch resistente Tiere könnten hier große Verluste verhindern.“
Ruggli weist dagegen darauf hin, dass gegen die klassische Schweinepest auch Impfstoffe zur Verfügung stehen, die zwar nicht prophylaktisch, aber im Falle eines Ausbruchs zum Einsatz kommen können. „Die Impfstoffe sind so effizient, dass die Seuche mittlerweile auf Mittel-/Südamerika und Asien beschränkt werden konnte“, sagt Ruggli. „Die Keulung in Kombination mit der Impfung sind für die klassische Schweinepest aus meiner Sicht die bessere Kontrollmaßnahme. Ob KSP-resistente Schweine in endemischen Gebieten zusammen mit einer Impfung zur Kontrolle der Krankheit beitragen könnten, wäre zu prüfen.“ Gegen die Afrikanische Schweinepest (ASP), die derzeit auch in Deutschland für Fälle sorgt, gibt es dagegen bislang weder effiziente und sichere Impfstoffe, noch Ansätze, um genetische Resistenzen zu erzeugen.
„Insgesamt zeigt die Studie, dass gezielte genetische Veränderungen ein vielversprechender, moderner Weg sind, um langfristig resistente Nutztiere zu entwickeln“, sagt Fischer. „Diese Methode kann das Tierwohl verbessern, Produktionsverluste reduzieren und die Landwirtschaft widerstandsfähiger gegen Infektionskrankheiten machen.“
Quelle: Helen Crooke (Animal and Plant Health Agency, UK) et al., Trends in Biotechnology
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