Gentechnisch veränderte Lebensmittel der zweiten Generation

GM Foods der zweiten Generation: Funktionelle Aspekte und Anwendungen

Verbesserung der funktionellen Aspekte im Ernährungsinteresse.

Potenzielle Anwendungen von gentechnisch veränderten Lebensmitteln:

• Design von Organismen mit Nährstoffzusammensetzung, die als Vehikel für Impfstoffe geeignet ist.
• Verbesserung der organoleptischen Eigenschaften.
• Beseitigung von Allergenen.

Verbesserung des Nährstoffgehalts: Golden Rice

Genetisch veränderte Lebensmittel mit verbesserter ernährungsphysiologischer Qualität, mit dem Ziel, den Mangel an Vitamin A zu überwinden (Vitamin-A-Mangel führt zu Xerophthalmie, Keratomalazie, totaler Blindheit).

Epidemiologie des Vitamin-A-Mangels

• 250.000 Kinder entwickeln Blindheit.
• 124 Millionen Kinder leiden an Vitamin-A-Mangel.
• Die richtige Ernährung kann den Tod von über einer Million dieser Kinder verhindern.

Perspektive und Forschung

Zur Beurteilung der Bioverfügbarkeit von Nährstoffen sind Studien durchzuführen. Ziel ist die Vereinheitlichung von Zelllinien, die Provitamin A produzieren, sowie Linien mit hohem Eisengehalt. Übertragung von Beta-Carotin auf lokale Sorten.

Zielsetzung: Linderung von Mikronährstoffmangel

Mikronährstoffmangel in bestimmten Bevölkerungsgruppen zu lindern.

Verbesserung des Nährstoffgehalts: Getreide- und Gemüseproteine

70 % der Nahrung weisen Eiweißmangel auf.

• Getreide: Lysin.
• Gemüse: Methionin und Cystein.

Produktion von Muttermilchproteinen in Pflanzen

Expression von Lactoferrin, Lysozym und Alpha-1-Antitrypsin (menschliche Muttermilchproteine) in Reis.

• Stabilität gegenüber pH-Wert, Wärmebehandlung und hydrolytischen Enzymen.
• Vorteil: Simuliert positive Auswirkungen des Stillens.
• Anwendung: Ergänzung von Säuglingsnahrung.

Lebensmittel als Vehikel für Impfstoffe (Edible Vaccines)

Tiere und Pflanzen dienen als Bioreaktoren zur Herstellung von Substanzen von industriellem oder pharmazeutischem Interesse.

Vorteile gereinigter essbarer Impfstoffe

• Kostengünstigere Produktion.
• Minimierte Kontamination mit Krankheitserregern.
• Induktion von Schleimhautimmunität.
• Schutz vor Verdauung.

Erfolge und Beispiele

Studien und Erfolge:

• Spinat (Ausdruck des Virus-Kapsids).
• Luzerne-Epitope.
• Kartoffeln (Ausdruck von Tollwut-Antigenen).
• Feinstaubpartikel aus Kartoffeln (Ausdruck von Hepatitis-B-Virus).
• Norwalk-Virus-Antigene in Lebensmitteln.

Anforderungen an Pflanzenstudien: Es muss genügend rekombinantes Protein vorhanden sein. Es darf nicht schwer verdaulich sein. Es dürfen keine Nebenwirkungen entstehen.

Verbesserte organoleptische Eigenschaften

Geschmacksmodifikatoren und Süßungsmittel

Traditionelle Süßungsmittel (z. B. Saccharose).

Alternative Süßungsmittel:

• Kalorienarm und „natürlich“.
• Süßer als Saccharose.
• Keine nennenswerten Auswirkungen.
• Keine Kalorien.
• Verursachen keine Karies.
• Keine Wirkung auf den Kohlenhydratstoffwechsel.

Verbesserte Farbe und Frische

Farbe ist ein Symbol für Qualität und frische Produkte ohne Zusatzstoffe oder Färbung. Bevorzugt wird die Hemmung von Verfärbung oder Oxidation:

• Methode: Antisense-mRNA gegen Polyphenoloxidase.
• Erste Ergebnisse: Kartoffeln.

Beseitigung von Allergenen

Ziel: Risikobewertung und Produktsicherheit (Null-Allergen-Potenzial).

Methoden zur Beseitigung von Allergenen:

• Co-Suppression des Gens.
• Antisense-mRNA.

Beispiel Reis: Amylase-Inhibitoren im menschlichen Speichel (PM 14–16.000). Expression von Klonen identifiziert. 10 Antisense-Sequenzen einer Einzeldosis von 300 mg/Korn.

Aktuelle Einschränkungen

• Langfristige Instabilität des Gens.
• Streichung mehrerer Allergene ohne Sequenzhomologie.
• Unvollständige Unterdrückung der Allergen-Genexpression, was die Funktionalität der Pflanze beeinträchtigt.

Alternative: Design homologer Proteine mit nicht-allergenen und allergenen Epitopen (Beispiel: Apfel und Kirsche).