Genbearbeitung kann Hühner gegen Vogelgrippe resistent machen.

Einer Studie zufolge könnten gentechnisch veränderte Hühner, die gegen die Vogelgrippe immun sind, eines Tages die Ausbreitung der Krankheit auf landwirtschaftlichen Betrieben verhindern.

Nur kleine Änderungen an einem einzelnen Gen machten Hühner resistent gegen eine Vogelgrippe-Infektion, berichten Forscher vom 10. Oktober in Nature Communications.

Das als ANP32A bekannte Gen liefert die Anweisungen, die Hühnerzellen sagen, wie sie ein Protein herstellen sollen, auf das Grippeviren angewiesen sind, um Zellen erfolgreich zu kapern. Durch die Unterbrechung der Fähigkeit des Vogelvirus, das Protein zu übernehmen, konnten die meisten genetisch veränderten Vögel nicht infiziert werden.

Das Testen der Genbearbeitung an einem so allgegenwärtigen Nutztier, das anfällig für die Vogelgrippe ist, macht die neue Studie „besonders aussagekräftig und wichtig“, sagt Jacob Yount, ein Virusimmunologe an der Ohio State University in Columbus, der nicht an der Forschung beteiligt war.

Das Virus kann sich schnell unter Vögeln in Geflügelfarmen ausbreiten, manchmal mit verheerenden Folgen. Ab 2022 traf ein Ausbruch die weltweite Geflügelindustrie hart und zwang die Landwirte allein in den Vereinigten Staaten dazu, Millionen von Vögeln zu töten. Nach einer Sommerpause bestätigte eine Truthahnfarm in South Dakota am 4. Oktober den ersten Fall auf einer US-amerikanischen Geflügelfarm seit April, von dem rund 47.300 Vögel betroffen waren.

Während viele Vogelgrippestämme bei Vögeln nur leichte Krankheiten verursachen, können solche tödlichen Stämme wie der, der den weltweiten Ausbruch verursacht hat, domestizierte und wilde Vögel töten (SN: 06.03.23). Gelegentlich übertragen Hühner die Grippe auch auf Nutztiere wie Schweine oder, seltener, auf Menschen.

Im Idealfall würde die genetische Bearbeitung die Vermehrung des Virus in den Tieren vollständig verhindern, sodass es weder für Vögel noch für Menschen eine Gefahr darstellen kann. Aber in der neuen Studie wurden einige bearbeitete Hühner immer noch infiziert, was bedeutet, dass die Technik noch nicht zu 100 Prozent wirksam ist.

Die neue Forschung „ist noch nicht ganz am Ziel, aber ich denke, es ist ein erstaunlicher erster Schritt und ein erstaunlicher Proof of Concept“, sagt Yount.

Es gebe Impfstoffe, um Geflügel vor der Grippe zu schützen, aber die Taktik sei teuer und das Virus passe sich schnell an, um diesem Schutz zu entgehen, sagte der Entwicklungsbiologe Mike McGrew von der University of Edinburgh in einer Pressekonferenz am 5. Oktober. Die Genbearbeitung hingegen bietet eine Möglichkeit, dauerhafte Veränderungen vorzunehmen, die ein Tier gegen eine bestimmte Krankheit resistent machen.

ANP32A ist ein gutes Gen, das bei Hühnern optimiert werden kann, da es für die Replikation des Virus „absolut essentiell“ ist, sagte die Virologin Wendy Barclay vom Imperial College London auf der Pressekonferenz.

In der Studie nahmen Barclay, McGrew und Kollegen mithilfe der molekularen Schere CRISPR/Cas9 zwei Änderungen an ANP32A vor, sodass das Protein des Gens nicht mehr mit Vogelgrippeviren interagieren konnte. Nachdem die Vögel zwei Jahre lang beobachtet worden waren, seien die bearbeiteten Hühner gesund und die Hühner legten ganz normal Eier wie unbearbeitete Vögel, sagte der Gentechniker Alewo Idoko-Akoh von der Universität Bristol in England auf der Pressekonferenz.

Anschließend platzierte das Team zehn normale und zehn genmanipulierte Küken in getrennten Brutkästen und setzte sie einer Dosis von etwa 1.000 infektiösen Partikeln der Vogelgrippe direkt in der Nasenhöhle aus. Der Stamm konnte die Vögel infizieren, sie aber nicht schwer erkranken. Einen Tag später gesellten sich zu den beiden Gruppen von 2 Wochen alten Küken jeweils zehn nicht exponierte Artgenossen, sogenannte Sentinels. Die unbearbeiteten Vögel wurden mit unbearbeiteten Wächtern gepaart, und genmanipulierte Vögel wurden mit genmanipulierten Wächtern gepaart.

Alle 10 unbearbeiteten Hühner wurden infiziert und hatten hohe Viruswerte in ihren Körpern, ebenso wie sieben ihrer Wächter. Nur einer der gentechnisch veränderten Vögel infizierte sich mit dem Virus.

Dieser infizierte, veränderte Vogel hatte einen geringen Virusgehalt und übertrug das Virus nicht auf einen der veränderten Wächter. Aber „wir hatten das Gefühl, dass es verantwortungsvoller wäre, strenger vorzugehen, dies einem Stresstest zu unterziehen und zu fragen: Sind diese Hühner wirklich resistent?“ sagte Barclay.

Also wiederholten die Forscher das Experiment und setzten Hühner 1.000-mal so viel Virus wie zuvor aus, etwa 1 Million infektiöser Partikel – eine ungewöhnlich hohe Dosis, die mehr Viren enthält, als die Vögel auf Geflügelfarmen wahrscheinlich ausgesetzt wären. Das Team mischte außerdem sowohl unbearbeitete als auch bearbeitete Sentinels mit freigelegten Hühnern ein.

In einem Brutkasten infizierten sich alle normalen Hühner und übertrugen das Virus auf alle unbearbeiteten Wächter. Keiner der bearbeiteten Wächtervögel in diesem Brutkasten hat sich die Grippe eingefangen. Im anderen Inkubator infizierten sich fünf von zehn veränderten Hühnern nach der Exposition und übertrugen das Virus auf einen unbearbeiteten, aber keinen veränderten Wächter. Dies deutet darauf hin, dass das Virus zwar in hohen Dosen Küken infizieren konnte, die Tiere jedoch nicht sehr ansteckend waren.

Viren aus den infizierten gentechnisch veränderten Hühnern hatten sich auf eine Weise angepasst, die es den Viren ermöglichte, ihre Abhängigkeit vom ANP32A-Protein aufzugeben und stattdessen zwei andere Proteine ​​in derselben Familie für die Replikation zu kooptieren. Das bedeutet, dass möglicherweise mehr als ein Gen bearbeitet werden muss, um Hühner vollständig gegen Grippe resistent zu machen.

„Wenn dies eine Krankheit wäre, die nur Hühner befällt, dann wäre die von uns erzeugte Resistenz besser als die, die wir mit einem Impfstoff bekommen würden“, sagte McGrew. „Aber da es sich um eine zoonotische Krankheit handelt und möglicherweise auf den Menschen übertragen werden kann, müssen wir unbedingt eine vollständige Resistenz anstreben.“

Durch die Eliminierung aller drei ANP32-Gene aus Hühnerzellen, die in einer Laborschale gezüchtet wurden, konnte die Replikation des Virus überhaupt verhindert werden. Da aber zumindest einige ANP32-Proteine für die Entwicklung des Gehirns, der Knochen und des Herzens von Küken wichtig sein könnten, könnte diese Strategie bei lebenden Hühnern zu Problemen führen. Es bedarf weiterer Arbeit, um herauszufinden, ob das wahr ist, sagt Yount, und ob andere Gene außerhalb der ANP32-Familie ebenfalls gute Kandidaten für die Bearbeitung sein könnten, sagt Yount.

Der Einsatz gentechnisch veränderter Organismen in der Landwirtschaft ist nicht unumstritten (SN: 29.01.16). Aber es sei wichtig, diese Arbeit bei Hühnern fortzusetzen, sagte Idoko-Akoh, „damit wir die Technologie nutzen können, wenn sie vielleicht weithin oder kulturell akzeptierter wird.“

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