Genom-Editierungsverfahren für nachhaltige Kulturpflanzen und Ressourcenoptimierung

Die Pflanzenzüchtung spielt eine zentrale Rolle für die Ernährungssicherung und die Bereitstellung nachwachsender Rohstoffe. Angesichts des Klimawandels und steigender Anforderungen an Ertrag, Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten, Schädlinge und Umwelteinflüsse gewinnen moderne Züchtungsverfahren zunehmend an Bedeutung. Gegenüber klassischen Methoden versprechen neue Verfahren eine präzisere und schnellere Erreichung der angestrebten Züchtungsziele.

Neue genomische Techniken (NGT), wie die Genom-Editierung mit CRISPR-Cas, ermöglichen eine gezielte Veränderung von Pflanzeneigenschaften. In der EU werden Pflanzen, die mit dieser Technologie entwickelt werden bislang als transgen. Dies bedeutet hohe regulatorischen Hürden bei der Zulassung, die mit entsprechenden Kosten verbunden sind. Eine geplante Neuregelung des EU-Gentechnikrechts könnte hier Erleichterung schaffen, insbesondere für kleine und mittelständische Züchtungsunternehmen.

Ziel des Projekts »GENIE« ist es, ein kosteneffizientes und lizenzfreies Verfahren zur Genom-Editierung zu entwickeln, das für verschiedene Nutzpflanzenarten anwendbar ist. Im Zentrum steht dabei die Kombination einer am Fraunhofer IME entwickelten laser-basierten Transfektionsmethode mit der kürzlich beschriebenen, OpenCRISPR-1-Nuklease. Diese wurde mithilfe künstlicher Intelligenz generiert und ist ohne Lizenzgebühren auch kommerziell nutzbar – ein entscheidender Vorteil für KMU.

In der aktuellen Sondierungsphase des Projekts wird zunächst untersucht, ob sich die OpenCRISPR-1-Nuklease für die Genom-Editierung in Pflanzen eignet und als alternatives Enzym zur häufig genutzten SpCas9-Nuklease genutzt werden kann. Im nächsten Schritt soll die OpenCRISPR-1-Nuklease mit dem Laserverfahren kombiniert werden, das den direkten Transfer von RNA-Protein-Komplexen in Pflanzengewebe und die nachfolgende Regeneration zu intakten Pflanzen ermöglicht.

Ein zentraler Aspekt des Projekts ist die Reduktion von Abhängigkeiten gegenüber patentgeschützten Technologien. Die Integration der OpenCRISPR-1-Nuklease soll es Züchtungsunternehmen ermöglichen, moderne Züchtungstechniken kostengünstig zu nutzen und neue Sorten mit verbesserten Inhaltsstoffen oder agronomischen Eigenschaften zu entwickeln.

Langfristig soll das Verfahren dazu beitragen, die Pflanzenzüchtung und -produktion effizienter und nachhaltiger zu gestalten. Es eröffnet neue Perspektiven für die Nutzung pflanzlicher Rohstoffe in der Ernährung, Industrie und Bioökonomie.

Das Projekt GENIE wird vom Fraunhofer IME durchgeführt und mit einer Laufzeit von 12 Monaten vom BMFTR gefördert.