Schwein mit ASF-Resistenzgen

Afrikanische Schweinepest: Neue Hoffnung durch Genome Editing

(18.01.2018) Deutschlands Landwirte zittern vor der Afrikanischen Schweinepest. Seit 2007 rückt sie näher und hat vor ein paar Jahren den Osten der EU erreicht. Gegenmittel oder einen Impfstoff gibt es nicht. Was bleibt ist das rigorose Töten der befallenen Bestände. Schon länger arbeiten Forscher vor allem in Schottland daran, resistente Schweine zu züchten. Sie haben ein Resistenz-Gen aus einem afrikanischen Warzenschwein in Hausschweine „hineingeschrieben“. Der Ansatz erscheint vielversprechend, doch ob es tatsächlich funktioniert, wird derzeit in einem Versuch überprüft.

Afrikanisches Warzenschwein

Das afrikanische Warzenschwein trägt eine bestimmte Variante des RELA-Gens, die offenbar die Tiere widerstandsfähiger gegen die Afrikanische Schweinpest macht. Anders als Haus- und Wildschweine überleben sie solche Virus-Infektionen. Am schottischen Roslin Institute ist bei Hausschweinen (großes Foto oben) das RELA-Gen so umgeschrieben worden, dass es dem der Warzenschweine entspricht. Jetzt wird untersucht, ob auch die „editierten“ Schweine widerstandsfähiger geworden sind.

Foto: University of Edinburgh; großes Foto oben: Norrie Russell, The Roslin Institute, University of Edinburgh

Vermutlich kamen die Viren, Auslöser der Afrikanischen Schweinepest (ASP), 2007 mit verseuchten Speiseabfällen nach Georgien. Von dort aus haben sie über die Nachbarländer inzwischen den Osten der EU erreicht. Vor allem in den baltischen Staaten, aber auch in Polen und Tschechien, wurden 2017 knapp 4000 infizierte Tiere registriert, überwiegend Wild-, aber auch Hausschweine.

Zwar wird der Erreger zwischen Schweinen nur direkt etwa durch Blut und Sekret übertragen. Doch er schafft es, auch größere Entfernungen problemlos zu überwinden – mit Hilfe des Menschen, etwa in Tiertransporten, Kleidung und Schuhen, vor allem in Nahrungsresten. In Fleisch- und Wurstprodukten bleibt das Virus mehrere Jahre aktiv. Ein achtlos weggeworfenes Schinkenbrot kann so der Anfang einer Infektionskette sein, über die sich das Virus in Wildschweinbeständen ausbreitet. Offenbar sind Wildschweine ein dauerhaftes Reservoir für den Erreger. Kein Land, in denen die Schweinepest seit 2007 eingeschleppt wurde, ist das Virus seitdem mehr losgeworden.

Der Sprung vom Wild- auf das Hausschwein ist dann nicht mehr weit. „Wenn man sich die Entwicklung der vergangenen drei Jahre anguckt, ist die Einschleppung nach Deutschland ein realistisches Szenario“, sagt Thomas Mettenleiter, Präsident des Friedrich-Loeffler-Instituts in der Süddeutschen Zeitung (27.12.2017). Sollte die Afrikanische Schweinepest tatsächlich in Deutschland auftreten, wären die Schäden immens.

Fast alle infizierten Tiere – Haus- und Wildschweine - sterben innerhalb von sieben bis zehn Tagen. Was bleibt, sind rigorose seuchenhygienische Maßnahmen, um eine weitere Verbreitung des Virus zu unterbinden. Schon im Verdachtsfall werden in einem betroffenen Bestand alle, auch die noch gesunden Tiere getötet und beseitigt. Zudem schreibt die Schweinepest-Verordnung vor, großflächige Sperrbezirke einzurichten, in die keine Schweine oder Schweineprodukte hinein- und auch nicht herausgebracht werden dürfen. Der Export würde dann nahezu vollständig einbrechen.

Menschen oder andere Tierarten befällt das ASP-Virus nicht.

Trotz jahrelanger Forschung – bisher gibt es weder Medikamente, noch einen Impfstoff gegen den ASP-Erreger, ein ungewöhnlich großes und komplexes Virus, dem es offenbar gelingt, sich allen Angriffen des Immunsystems zu entziehen. Auch die Züchtung resistenter oder widerstandsfähiger Schweinerassen ist bisher erfolglos geblieben, zumindest mit konventionellen Methoden. Doch inzwischen besteht Hoffnung, dass sich das ändern könnte. Auch in der Tierzüchtung haben sich mit den neuen Genome Editing-Verfahren viel versprechende Möglichkeiten eröffnet.

Schon länger ist bekannt, dass einige afrikanische Schweinearten wie das Warzen- und das Buschschwein „von Natur aus“ resistent sind. In ihnen ist das ASP-Virus zwar vorhanden, löst aber keine Krankheiten aus. Inzwischen kennt man die Ursache: Gegenüber Haus- und Wildschweinen unterscheiden sich diese afrikanischen Arten in einem bestimmten Gen. Dieses sogenannte RELA-Gen löst bei einer Virus-Infektion eine Überreaktion des Immunsystems aus und ist damit für den dramatisch schnellen Krankheitsverlauf verantwortlich. Warzen- und Buschschweine besitzen dagegen eine andere Variante des RELA-Gens. Nach allem, was man heute weiß, dämpft es die Immunreaktion und macht die Tiere so robuster gegen die Virusattacken.

Wissenschaftler am Roslin Institute im schottischen Edinburgh haben mit modernen Genome Editing-Methoden (Zinkfinger-Nukleasen) das RELA-Gen der Hausschweine geringfügig verändert, indem sie lediglich fünf DNA-Bausteine (Basen) ausgetauscht und damit das Gen so umgeschrieben haben, dass es genau der Variante (Allel) entspricht, welche beim Warzenschwein vorkommt. In einem früheren Projekt hatten die Forscher mit ähnlichen Methoden lediglich einen DNA-Baustein im Schweinegenom verändert, so dass die Tiere eine kürzere Version von RELA bilden. Beide Veränderungen hätten auch durch natürliche Mutation spontan entstehen können.

Diese gezielten, punktuellen Veränderungen im RELA-Gen wurden an frisch befruchteten Eizellen durchgeführt. Inzwischen sind daraus mehrere Schweine herangewachsen. Ob das umgeschriebene RELA-Gen sie tatsächlich widerstandsfähiger gegen die Afrikanische Schweinepest macht, wird gerade am Roslin Institute in einer abgeschlossenen Station geprüft. „Erst wenn wir diese Versuche beendet und ausgewertet haben, wissen wir, ob unsere Hypothese richtig ist oder nicht,“ so Bruce Whitelaw, Leiter der Abteilung für Entwicklungsbiologie am Roslin Institute.

Auch bei der Entwicklung eines Impfstoffes gegen ASP-Infektionen gibt es Fortschritte. Wissenschaftler am Pirbright Institute in England haben ein bestimmtes Gen des Virus entfernt, das für ein Protein kodiert, welches am Anfang einer Infektion gebildet wird und vermutlich eine Rolle dabei spielt, die Immunabwehr des befallen Tieres zu überlisten. Allerdings ist die genaue Funktion des Proteins noch nicht geklärt. In Versuchen konnte sich das so veränderte Virus zwar weiterhin vermehren, der Verlauf der Infektion war jedoch deutlich geringer. Alle mit dem veränderten Virus geimpften Schweine überlebten und zeigten nur schwache Krankheitssymptome. Wurden die Schweine dann einer Infektion durch natürliche Virenstämme ausgesetzt, verlief die Afrikanische Schweinepest bei ihnen nicht mehr tödlich. Nun möchten die Wissenschaftler in dem modifizierten Virus noch weitere Gene ausschalten, um die nach der Impfung aufgetretenen Krankheitssymptome weiter zu reduzieren.

Auch in anderen Forschungseinrichtungen wird mit Hochdruck an der Entwicklung eines Impfstoffs gegen die Afrikanische Schweinepest gearbeitet. Bis er einsatzreif ist, wird es noch mindestens fünf Jahre dauern.

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