Wissenschaftler setzen CRISPR ein, um Gene von Alligatoren in Welse einzuschleusen

Millionen von Fischen werden jedes Jahr in den USA gezüchtet, aber viele von ihnen sterben an Infektionen. Theoretisch könnte die Gentechnik von Fischen mit Genen, die sie vor Krankheiten schützen, Abfall reduzieren und dazu beitragen, die Umweltauswirkungen der Fischzucht zu begrenzen. Ein Team von Wissenschaftlern hat genau das versucht – indem sie ein Alligator-Gen in das Genom von Welsen eingefügt haben.

Amerikaner gehen durch eine Menge Wels. 2021, Welsfarmen in den USA produzierten 307 Millionen Pfund (139 Millionen Kilogramm) des Fisches. „Pro Pfund sind 60 bis 70 % der US-Aquakultur … Welsproduktion“, sagt Rex Dunham, der an der genetischen Verbesserung von Wels an der Auburn University in Alabama arbeitet.

Aber auch die Welszucht ist ein toller Nährboden für Infektionen. Vom Zeitpunkt des frisch geschlüpften Zuchtfisches bis zur Ernte sterben rund 40 % der Tiere weltweit an verschiedenen Krankheiten, sagt Dunham.

Könnte die neue Gentechnik helfen?

Das Alligator-Gen, das Dunhams Forschung als mögliche Antwort aufgedeckt hat, kodiert für ein Protein namens Cathelicidin. Das Protein ist antimikrobiell, sagt Dunham – es soll helfen, Alligatoren vor Infektionen in den Wunden zu schützen, die sie sich während ihrer aggressiven Kämpfe zufügen. Dunham fragte sich, ob Tiere, die das Gen künstlich in ihr Genom eingefügt haben, möglicherweise widerstandsfähiger gegen Krankheiten sind.

Dunham und seine Kollegen wollten noch einen Schritt weiter gehen und sicherstellen, dass sich die resultierenden transgenen Fische nicht vermehren können. Das liegt daran, dass gentechnisch veränderte Tiere das Potenzial haben, in freier Wildbahn Chaos anzurichten, wenn sie von Farmen entkommen und ihre wilden Gegenstücke um Nahrung und Lebensraum übertreffen.

Transgene Überlebende

Dunham, Baofeng Su (ebenfalls an der Auburn University) und ihre Kollegen verwendeten das Gen-Editing-Tool CRISPR, um das Alligator-Gen für Cathelicidin in den Teil des Genoms einzufügen, der für ein wichtiges Fortpflanzungshormon kodiert, „um zu versuchen, zwei Fliegen damit zu töten eine Klappe“, sagt Dunham. Ohne das Hormon können Fische nicht laichen.

Die daraus resultierenden Fische scheinen resistenter gegen Infektionen zu sein. Als die Forscher zwei verschiedene Arten von krankheitserregenden Bakterien in Wassertanks setzten, stellten sie fest, dass gentechnisch veränderte Fische viel wahrscheinlicher überleben als ihre Gegenstücke, die keiner Genbearbeitung unterzogen wurden. Je nach Infektion „war die Überlebensrate der Cathelicidin-transgenen Fische zwei- bis fünfmal höher“, sagt Dunham.

Die transgenen Fische sind außerdem steril und können sich nicht vermehren, wenn ihnen keine Fortpflanzungshormone injiziert werden, sagen die Forscher who veröffentlichten ihre Ergebnisse online auf dem Preprint-Server bioRxiv. Das Papier wurde noch nicht begutachtet.

„Als ich zum ersten Mal [von der Studie hörte], dachte ich: Was um alles in der Welt? Wer hätte das gedacht? Und warum sollten sie?“ sagt Greg Lutz von der Louisiana State University, der seit Jahrzehnten die Rolle der Genetik in der Aquakultur erforscht. Aber Lutz hält die Arbeit für vielversprechend – die Resistenz gegen Krankheiten kann einen großen Einfluss auf die Abfallmenge haben, die von Fischfarmen erzeugt wird, und die Reduzierung dieser Abfälle sei seit langem ein Ziel der Genbearbeitung bei Nutztieren, sagt er.

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