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Impfen durch Essen

14.02.2000  00:00 Uhr

-TitelGovi-Verlag

TRANSGENE PFLANZEN

Impfen durch Essen

von Diethard Baron, Freising

"An apple a day keeps the doctor away." Diese alte englische Weisheit hat im Zeitalter der grünen Gentechnik eine zusätzliche Bedeutung bekommen. Gemeint sind gentechnisch maßgeschneiderte Pflanzen, so genannte transgene Pflanzen, die Impfstoffe in Form von Proteinen exprimieren. Nach dem Verzehr dieser Pflanzen werden die Proteine über die Schleimhaut des Magendarmtraktes resorbiert und mit dem Immunsystem in Kontakt gebracht, gefolgt von einer gezielten Immunantwort und der Bildung spezifischer Gedächtniszellen. Diese neue Form von Impfstoffen wird essbare Vakzine (edible vaccines) genannt (1).

Die klassischen Impfstoffe - dazu gehören die attenuierten und rekombinanten Lebendimpfstoffe, die Tot- und Peptidimpfstoffe - sind nicht frei von Problemen und Nebenreaktionen, zum Beispiel

  • immunologischen Komplikationen,
    Krankheitssymptomen, besonders bei immunsupprimierten Patienten,
  • der sicheren und dauerhaften Attenuierung sowie
  • der teueren und risikoreichen Massenproduktion pathogener Viren und Bakterien.

Alle diese Nachteile sind bei den pflanzlichen Impfstoffen nicht zu erwarten. Darüber hinaus haben die essbaren Vakzinen noch höchst attraktive Vorteile: Sie können kostengünstig dort kultiviert werden, wo sie benötigt werden. Dies gilt insbesondere für die transgene Banane, die genau in den Ländern angebaut werden kann, in denen sie heimisch ist und wo aufgrund der hohen Inzidenz aggressiver Tropenerkrankungen und der mangelhaften hygienischen Bedingungen Massenimpfungen dringend erforderlich sind. Derartige Impfungen waren und sind aus mehreren Gründen bisher kaum oder nicht möglich:

  • Die betroffenen Länder können sich herkömmliche Impfstoffe finanziell nicht leisten. Selbst die Kosten von nur einem Dollar für eine Dosis eines rekombinanten Hepatitis-B-Impfstoffs sind noch zu hoch.
  • Eine schonende Lagerung in Kühlräumen und ein ebenso schonender Transport ohne Unterbrechung der Kühlkette sind selten sichergestellt.
  • Transportmöglichkeiten sind mangelhaft vorhanden und die Transportkosten zu hoch.
  • Die Verabreichung des Impfstoffs durch medizinische geschultes Personal war nur sehr begrenzt möglich.

Der einfache Verzehr von transgenen Bananen aus nahe gelegenen, landeseigenen Plantagen könnte diese Probleme lösen. Darüber hinaus muss der Impfstoff nicht aufwendig und kostenintensiv gereinigt und einer intensiven Qualitätskontrolle unterworfen werden; die Banane kann als ganze Frucht verzehrt werden. Aber auch für Industrieländer stellen die essbaren Vakzinen eine attraktive Alternative dar, denn wer lässt sich schon gerne spritzen. Das gilt ganz besonders für Kleinkinder. Das neue Leitmotiv lautet "Banane statt Spritzen". Die neue Generation solcher Nahrungsmittel nennt sich "Nutriceuticals", pharmazeutisch wirksame Nahrungsmittel.

Pflanzen als Impfstoff-Produzenten

Generell bieten sich zwei Möglichkeiten an. Die erste besteht darin, dass Pflanzen rekombinante Pflanzenviren beherbergen, die wiederum immunrelevante Epitope von human- oder tierpathogenen Erregern exprimieren. Diese werden analog zu konventionellen Virusimpfstoffen als Vakzine verabreicht. Vorteile dieser Technologie sind die kostengünstige Massenproduktion der Viren in kultivierbaren Pflanzen und die Apathogenität von Pflanzenviren für den Menschen. In den meisten Fällen müssen die Viren jedoch zuerst aus der Pflanze in reiner Form isoliert werden, denn ein direkter Verzehr der Pflanze ist wegen der schwankenden und zu niedrigen Antigenkonzentration zur Zeit nur in Ausnahmefällen möglich (2).

Die zweite Möglichkeit sind die essbaren Vakzinen, bei denen die Pflanze selbst gentechnisch so verändert wird, dass der Impfstoff ein Bestandteil der Pflanze ist und eine Impfung durch den Verzehr der Pflanze oder der Frucht erreicht wird.

Die meisten Projekte zur Herstellung essbarer Vakzinen oder rekombinanter Pflanzenviren befinden sich im Stadium der Labor- und Tierversuche. Eine Studie mit transgenen Kartoffeln wurde im November 1997 erstmals am Menschen erfolgreich ausgeführt.

Immunologische Mechanismen

Lymphknoten und Lymphgewebe werden im Körper vermehrt an den Stellen gefunden, an denen Mikroorganismen und Antigene natürlicherweise bevorzugt eintreten, vornehmlich im Bereich der Schleimhäute. So erfolgt die Immunisierung durch eine essbare Vakzine über das Schleimhaut-lokalisierte MALT (mucosa-associated lymphoid tissue), das SALT (saliva-associated lymphoid tissue) im Mundbereich und das GALT (gut-associated lymphoid tissue) im Darm. Nach der Resorption wird das Antigen über die afferenten Lymphgefäße in das lymphatische Gewebe transportiert. Dort wird es von Antigen-präsentierenden Zellen aufgenommen, prozessiert und präsentiert, gefolgt von der spezifischen Aktivierung von Helfer-T-Zellen und B-Zellen, der Sekretion von antigenspezifischen Antikörpern und der Bildung spezifischer Gedächtniszellen (3).

Von besonderer protektiver Bedeutung sind die sekretorischen IgA-Antikörper (sIgA), die unmittelbar auf der Oberfläche von Schleimhäuten vorkommen. Diese sIgA-Antikörper werden von Plasmazellen im Serum gebildet und binden spezifisch an Rezeptoren auf der basolateralen Oberfläche der Schleimhaut-Epithelzellen. Dort repräsentieren sie die vorderste Verteidigungslinie des Immunsystems und verhindern durch die Bindung an mikrobielle Adhäsine eine Kolonisierung der Schleimhäute des gastrointestinalen, respiratorischen und urogenitalen Trakts mit Mikroorganismen. Bei den Adhäsinen handelt es sich um membran- oder zellwandständige (Glyco)Proteine, mit denen Viren und Bakterien selektiv an menschliche Zellen andocken können, um sie zu infizieren und/oder ein invasives Wachstum beginnen zu können. So kann durch die Wirkung der sIgA eine mögliche Invasion des Körpers bereits zum frühest möglichen Zeitpunkt unterbunden werden.

Das sIgA-Molekül ist ein Dimer und besteht aus zwei IgA-Einheiten, die durch eine J-Proteinkette (J: joining) verbunden sind. Zusätzlich enthält sIgA noch eine weitere Proteinkette, die sekretorische Komponente, die eine Doppelfunktion ausübt. Zum einen vermittelt sie den Transport des sIgA auf die Schleimhautoberfläche und zum anderen schützt sie den Antikörper vor dem Abbau durch Verdauungsenzyme, die auf Schleimhäuten, besonders im Mund, vorkommen (3).

Aktive Immunisierung mit transgenen Kartoffeln

Für die erste Studie am Menschen, die im November 1997 am Baltimore Vaccine Testing Center (Maryland, USA) vorgenommen wurde, wurde eine transgene Kartoffel verwendet, die ein bestimmtes Protein (Toxin) aus E. coli exprimierte, das als Auslöser schwerer Durchfallerkrankungen identifiziert worden war. Ziel war die Induktion einer gezielten Immunantwort und die Bildung spezifischer Antikörper, die dieses Protein binden und seine pathogene Wirkung neutralisieren sollten (4).

An Durchfallerkrankungen, die durch Viren und Bakterien verursacht werden, sterben pro Jahr etwa drei Millionen Kinder, meistens in Entwicklungsländern (5). Weniger gefährlich, aber dennoch ernst zu nehmen sind diese für Ferntouristen. Bei den Bakterien sind vor allem enterotoxische E. coli die Hauptverursacher. Nach dem Verzehr kontaminierter Lebensmittel besiedeln die Bakterien den Darm und bilden hitzelabile Enterotoxine (LT), die aus sechs Untereinheiten bestehen. Die enzymatisch aktive Untereinheit (LT-A) verursacht nach dem Eindringen in Darm-Epithelzellen metabolische Veränderungen, die zur vermehrten Wasserausscheidung und zur Diarrhöe führen. Die übrigen fünf Untereinheiten (LT-B) sind enzymatisch inaktive Proteine, die an GM1-Ganglioside der Zelloberfläche der Epithelzellen binden und den Transport von LT-A in die Zellen erst ermöglichen. Die toxische Wirkung von LT-B wird durch die Bindung spezifischer Antikörper neutralisiert.

Vorversuche an freiwilligen Probanden hatten ergeben, dass die orale Immunisierung mit isoliertem LT-B zu spezifischen Immunreaktionen, aber nicht zu Krankheitssymptomen führte. Im Serum der Probanden konnte ein starker Anstieg von Anti-LT-B-Antikörpern der Klassen IgG und IgA und in Schleimhautsekreten eine Zunahme entsprechender sekretorischer IgA-Antikörper gemessen werden. Gerade dieses sIgA kann LT-B effektiv binden und sein Anheften an Epithelzellen blockieren.

Ähnliche immunologische Ergebnisse erbrachten präklinische Studien an Mäusen, die mit transgenen Kartoffeln gefüttert wurden, die das bakterielle LT-B-Gen enthielten. Das Gen war stabil in das Genom eingebaut worden, so dass eine anhaltende Bildung des Toxins in der Knolle gewährleistet war. Durch die orale Vakzinierung erlangten die Tiere einen effektiven Immunschutz gegen das bakterielle Toxin, was durch experimentelle Infektionen überprüft wurde. Die Tiere waren weitgehend immun gegen die enterotoxischen Bakterien und zeigten nur einen schwachen Wasserverlust im Darm. Aufgrund dieser positiven Ergebnisse ließ die FDA eine klinische Studie am Menschen zu.

14 freiwillige Probanden verzehrten entweder 100 g (sechs Probanden) oder 50 g (fünf Probanden) rohe transgene LT-B-Kartoffeln; die Kontrollgruppe (drei Probanden) bekam 50 g Wildtyp-Kartoffeln. Die transgenen Kartoffeln enthielten zwischen 3,7 und 15,7 µg LT-B pro Gramm. Die Schwankungen waren auf den unterschiedlichen Expressionsgrad in den verschiedenen Kartoffeln und in den unterschiedlichen Zelltypen innerhalb einer Knolle zurückzuführen. Die Probanden nahmen eine durchschnittliche LT-B-Menge von 0,75 mg bei Verzehr von 100 g Kartoffeln oder 0,38 mg aus 50 g Kartoffeln auf. Die jeweilige Menge war in drei Portionen unterteilt, die am Tag 1, 7 und 21 gegessen wurden. Einige Probanden klagten über milde Symptome wie Übelkeit, die meisten vertrugen die rohen Kartoffeln jedoch ohne Beschwerden. In den folgenden Wochen wurde der Immunstatus beider Probandengruppen regelmäßig untersucht.

Sieben Tage nach der ersten Immunisierung konnten spezifische, aus dem GALT stammende Anti-LT-B-Antikörper-sekretierende B-Zellen in der Zirkulation nachgewiesen werden. Weitere sieben Tage später waren sie wieder verschwunden, da sie zum Schleimhautgewebe zurückgewandert waren. Bei 91 Prozent der Probanden, die die transgene Kartoffel verspeist hatten, stiegen die Serumspiegel von Anti-LT-B-IgG-Antikörpern um das Vierfache; 55 Prozent hatten einen vierfachen Anstieg an Anti-LT-B-IgA-Antikörpern im Serum. Kein Proband aus der Kontrollgruppe zeigte eine Antikörperzunahme. Die toxinspezifischen Antikörper waren noch 59 Tage nach der Erstimmunisierung in erhöhten Konzentrationen im Serum nachweisbar.

In-vitro-Neutralisationstests an kultivierten LT-B-sensitiven Zellen zeigten, dass die von der positiven Probandengruppe stammenden Antikörper die Toxinwirkung von LT-B wirkungsvoll blockieren konnten. Bei der Hälfte der Probanden der positiven Gruppe war im Stuhl ein vierfacher Anstieg an sIgA-Antikörpern nachweisbar. Die immunologischen Parameter unterschieden sich nicht signifikant nach Verzehr von 50 oder 100 g transgenen Kartoffeln. Diese immunologischen Daten entsprechen weitgehend denen, die bei Freiwilligen erhalten wurden, denen 109 virulente enterotoxische E. coli enteral verabreicht worden waren.

Passive Immunisierung mit Antikörpern aus Tabak

Ziel dieser klinischen Studie war die Bekämpfung und Verhütung von Karies durch monoklonale Antikörper. Der Hauptverursacher von Karies ist das Bakterium Streptococcus mutans. Mittels klassischer Hybridomtechnologie wurden murine monoklonale Antikörper gegen S. mutans hergestellt. Die Maus-Antikörpergene wurden in Tabakzellen transferiert und die Pflanze als Antikörperproduzent herangezogen. Es wurden vier unterschiedliche transgene Tabakpflanzen konstruiert, von denen jede eine andere Antikörperkette (leichte Kette, schwere Kette, J-Kette und sekretorische Komponente) exprimierte. Durch gezielte Kreuzungen der vier Typen entstand eine Tabakpflanze, die alle vier Immunglobulin-Gene exprimierte und einen funktionellen sIgA/IgG-Hybridantikörper mit einer sekretorischen Komponente bildete. Gerade diese sekretorische Kette war für das Gelingen der klinischen Tests ausschlaggebend, da der Antikörper im Mundbereich eingesetzt wurde und gegen die dort vorkommenden Proteasen resistent sein musste. Die pflanzlichen sIgA/IgG-Hybridantikörper wurden dann in London für die klinische Testung eingesetzt (6).

15 freiwillige Probanden nahmen an dieser ersten klinischen Studie teil. Wie immer wurden zwei Kollektive gebildet; eine Gruppe wurde mit Antikörpern behandelt, die andere nicht. Bei den Teilnehmern beider Gruppen wurden die Mundbakterien vor Versuchsbeginn mit einer chemischen Lösung abgetötet. Die Zähne wurden täglich mit einer Tinktur bepinselt, die bei der positiven Gruppe einen Antikörperextrakt der transgenen Tabakpflanze enthielt und bei der Kontrollgruppe nur eine wirkungslose Salzlösung. Nach vier Monaten war bei der positiven Probandengruppe noch keine Wiederbesiedelung der Zähne nachweisbar, während bei der negativen Kontrollgruppe bereits nach zwei Wochen ein erneuter Befall mit S. mutans festgestellt wurde. Es soll nochmals betont werden, dass es sich hier um eine passive Immunisierung handelt, die nur wirkt, so lange Antikörper verabreicht werden. Das Immunsystem der Probanden bildete jedoch keine S. mutans-spezifischen Gedächtniszellen.

Diese klinische Studie kann aus zwei Gründen nur als Machbarkeitsstudie angesehen werden. Erstens wurde die transgene Pflanze nicht direkt appliziert, sondern es musste erst ein Antikörper-Extrakt aus den transgenen Pflanzen hergestellt werden. Zum zweiten diente die weitgehend ungenießbare Tabakpflanze als Antikörperproduzent. Ein weiterer Schritt in Richtung essbarer Vakzinen besteht jetzt darin, die Antikörpergene in genießbaren Pflanzen (Tomate, Brokkoli) zu exprimieren; davon müsste der Mensch täglich eine akzeptable Menge zerkauen, um einen permanenten Schutz gegen Karies zu erreichen. Eine Alternative wäre, die pflanzlichen Antikörper als Lutschtablette anzubieten oder - wahrscheinlich nur ein Traum - in die Zahnpaste einzubringen. Mit Hilfe der transgenen Pflanzen könnte man die erforderlichen gigantischen Antikörpermengen kostengünstig herstellen. Die klassische Produktion aus Säugetierzellen würde hinsichtlich Mengen und Kosten schnell an ihre Grenzen stoßen.

Banane: beliebt, aber genetisch kompliziert

Auch die klinische Studie mit der transgenen LT-B-exprimierenden Kartoffel muss primär als Pilot- und Machbarkeitsstudie angesehen werden, die die Realisierbarkeit der Idee einer "edible vaccine" zeigen und zugleich beweisen sollte, dass auf diese Weise im Menschen die gewünschte protektive Immunantwort induziert werden kann. An eine routinemäßige Anwendung ist nicht zu denken, da rohe Kartoffeln nur für wenige Feinschmecker einen echten Leckerbissen darstellen. Durch Kochen wird der proteinartige Impfstoff LT-B zu etwa 50 Prozent zerstört. Es bleibt zwar immer noch eine signifikante Antigendosis, die eventuell eine ausreichende Immunprotektion induzieren würde, jedoch ist der Kochvorgang nur schwer standardisierbar. Das Risiko, die Knolle zu lange zu kochen und die immunologische Wirkung zu zerstören, ist sehr hoch. Außerdem bestehen hinsichtlich Hitzestabilität große Unterschiede von Antigen zu Antigen.

Weitaus besser wäre die Banane geeignet, die auch bei Kindern eine hohe Akzeptanz findet. Warum dieses E. coli-Experiment nicht gleich mit Bananen ausgeführt wurde, liegt an deren komplexer Genetik. "Die Forschung an Bananen befindet sich in dem Stadium wie die Reis-Forschung im Jahr 1990", sagte kürzlich Charles Arntzen, der weltweit als führender Spezialist auf dem Gebiet der essbaren Vakzine angesehen wird und am Boyce Thompson Institute of Plant Research (BTI) in Ithaka, New York (USA), tätig ist. Im Frühjahr 1999 fand sogar ein eigener Kongress mit dem Titel "First International Symposium on the Molecular and Cellular Biology of the Banana" in New York statt, was die Bedeutung der krummen Frucht als Impfstoff-Lieferant unterstreicht.

Besonders das Einbringen der genetischen Information muss weiter optimiert werden, wobei die Methode der Partikel-Bombardierung mittels Gene-Gun (7) und die Infektion mit Agrobacterium tumefaciens (8) zur Zeit favorisiert werden. Ein weiteres Problem stellen pflanzenspezifische Steuerelemente dar, wie versteckte Polyadenylierungssequenzen und Signalsequenzen, die für eine Expression der authentischen Aminosäuresequenz notwendig sind. Pflanzenzellen bevorzugen andere Codons, eine weitere Komplikation, die die Produktion authentischer Proteine erschwert. Meistens muss ein Gen synthetisch hergestellt werden. Belgischen Wissenschaftlern von der Catholic University of Leuven gelang es 1999 erstmals, Gene für antimikrobielle Proteine in Bananenzellen einzubringen und eine Resistenz gegen den Schadpilz Mycosphaerella fijiensis zu erreichen.

Generell ist es wesentlich schwieriger, Fremdgene stabil in Pflanzen als in Bakterien einzubringen. Pflanzen müssen durch gentechnische Tricks überlistet werden, da sie die eingeschleuste DNA entweder ignorieren und nicht in das gewünschte Protein umschreiben oder sie als "fremd" identifizieren und aus dem eigenen Genom hinauswerfen. Es ist ein Gang auf des Messers Schneide. Einerseits muss man soviel Fremd-DNA einschließlich der benötigten Kontroll- und Steuerelemente für Transkription und Translation in die Zelle einbringen, dass das gewünschte Protein exprimiert wird; auf der anderen Seite darf man aber nicht zuviel DNA transfizieren und dadurch einen DNA-Verlust induzieren. Am weitesten fortgeschritten ist die Gentechnik beim Tabak, der "Labormaus" der Pflanzen-Gentechniker, der jedoch wegen seiner für den Menschen oft nachteiligen pharmakologischen Inhaltsstoffe als Produzent für essbare Vakzinen ausscheidet.

Wie wird die Banane dosiert?

Bei der Banane und anderen transgenen Pflanzen besteht ein weiteres, noch ungelöstes Problem darin, die richtige Impfstoffdosis zu finden. Bei der klassischen Impfung bekommt der Patient eine genau festgelegte Dosis, von der man aufgrund umfangreicher Studien weiß, dass sie garantiert eine protektive Immunreaktion induziert. Bei Pflanzen ist das nur schwer zu ermitteln. Reichen fünf Löffelchen Bananenbrei oder werden zehn oder 15 für eine schützende Immunisierung benötigt? Ziel ist es, in den transgenen Pflanzen eine so hohe Impfstoffkonzentration zu erreichen, dass ein Löffelchen Bananenbrei oder der Verzehr einer Banane genügt.

Daraus ergibt sich eine weitere Schwierigkeit. In diesem Fall sollte geschultes Personal die Verabreichung kontrollieren; die Immunisierung darf man nicht mehr dem Laien überlassen. Ein Problem in unterentwickelten Ländern, wenn ein akuter Mangel an Ärzten und Krankenschwestern besteht. Generell muss auch geklärt werden, ob eine Überdosis an Impfstoff zu bedrohlichen Nebenwirkungen, zum Beispiel einer Immuntoleranz, führen kann, was sicherlich von Impfstoff zu Impfstoff verschieden sein wird.

Bei allen rekombinant hergestellten Proteinen, egal ob sie in Bakterien-, Hefe-, Insekten-, Pflanzen- oder Tierzellen produziert werden, stellt sich die Frage der korrekten Faltung des Proteins und der posttranslationalen Modifikationen, vornehmlich Glycosylierungen. Ein Thema, das gerade bei Antigenen und Vakzinen relevant ist, wenn das Vorliegen protektiver Epitope von der korrekten 3D-Struktur des Proteins und/oder dem Vorhandensein korrekter Zuckerstrukturen abhängt. Pflanzen können zwar Proteine glycosylieren, jedoch bisweilen unterschiedlich zu menschlichen Zellen. Versuche in Tieren und am Menschen müssen zeigen, inwieweit (Glyco)Proteine aus transgenen Pflanzen trotz veränderter Konformation und Glycosylierung noch die relevanten Epitope in immunaktiver Form tragen und eine effektive Immunprotektion garantieren können.

Essbare Vakzinen auch für Tiere

Ähnliche Versuche mit transgenen Tomaten und Luzernen, die relevante Proteine von Tollwutviren und von HIV-1 exprimieren, führt die Arbeitsgruppe von Professor H. Koprowski an der Thomas Jefferson University in Philadelphia (Pennsylvania, USA) durch (9). Zur Zeit liegen noch keine Daten aus Tierversuchen oder klinischen Studien vor. Dieser Arbeitsgruppe gelang es, durch das Verfüttern von Antigen-haltigen Spinatblättern bei Mäusen einen wirksamen Immunschutz gegen eine letale Dosis an Tollwut-Viren zu erzeugen (2). Die Spinatblätter enthielten einen transgenen Alfalfa-Mosaik-Virus (AIMV), in dessen Hüllprotein immunrelevante Epitope des Tollwutvirus inseriert worden waren. Sollte es gelingen, auch ohne Reinigung der rekombinanten Viren und nur durch den Verzehr ganzer Pflanzenteile beim Menschen einen wirksamen Immunschutz zu erzielen, könnte man derartige Pflanzen als essbare Vakzine einsetzen.

Auch für Nutztiere bieten sich die essbaren Vakzinen an, wobei die Futtermittel gentechnisch veränderte Pflanzenteile enthalten. Ein Paradebeispiel sind Salmonelleninfektionen, die in Hühnerzuchten zu hohen Verlusten führen und beim Menschen schwere Infektionen hervorrufen können. Jedes Huhn gegen Salmonellen zu impfen, ist enorm arbeitsintensiv und bei großen Tierzuchten kaum machbar. Eine elegante Lösung bestünde darin, den Tieren transgene Körner zu verfüttern, die die relevanten Salmonellenantigene enthalten.

Zurzeit ist noch nicht absehbar, inwieweit die klassische intravenöse Impfung und die Schluckimpfung durch "edible vaccines" ersetzt werden können und welche Impfstoffe sich für diese gentechnische Variante anbieten. Geforscht wird momentan an transgenen Pflanzen, die Chloreratoxin (10), Tollwutvirenproteine, HIV-1-Proteine, Hepatitis-B-Oberflächenantigen (11) und Norwalk-Viruskapsid-Antigene (12) exprimieren. Momentane Schätzungen gehen davon aus, dass die ersten für die Routineanwendung am Menschen behördlich zugelassenen essbaren Vakzinen frühestens in fünf Jahren verfügbar sein werden.

Breite Palette von Nutraceuticals

Nutriceuticals sollten nicht nur aus dem Blickwinkel der Immunisierung betrachtet werden. Es gibt eine Vielzahl anderer Anwendungen, von denen nur wenige Beispiele genannt werden sollen. Generelles Ziel ist die Herstellung von Nahrungsmitteln, die der Gesundheit förderlich sind.

  • Bereits im Handel ist der LC1-Joghurt, der eine Substanz enthält, die dem Körper bei der Bekämpfung von Salmonellen und anderen schädlichen Bakterien unterstützt.
  • Entwickelt werden Eier mit dem Wirkstoff Docosahexaensäure (DHA), einer Omega-3-Fettsäure, gegen Herzkrankheiten.
  • Tomaten sollen in Zukunft noch mehr Lycopin enthalten, das als Radikalfänger die oxidative Zellzerstörung und das Krebsrisiko vermindern soll.
  • Entwickelt wird Brokkoli mit einem hohen Vitamin-C-Gehalt zur Immunstärkung, was die Infektanfälligkeit und Krebsrate senken soll.
  • Reis soll mehr Vitamin A und Eisen enthalten. Weltweit sind 250 Millionen Kinder von den Folgen der einseitigen Reisernährung mit einem Vitamin-A-Mangel betroffen. Dieser kann zu schweren Symptomen führen, angefangen von Lernschwierigkeiten, verminderter Leistungsfähigkeit und verminderter Widerstandskraft gegen Infektionen, zum Teil mit Todesfolge, wovon etwa fünf Millionen Menschen betroffen sind, bis hin zur irreversiblen Blindheit, an der weltweit etwa drei Millionen Menschen leiden, davon 500000 Kinder.

Als genereller Trend zeichnet sich die Abkehr von Vitamin-, Nährstoff- und Mineralstofftabletten ab, die oft nur eine Substanz in konzentrierter und "unnatürlicher" Form enthalten. "Es ist besser, den Brokkoli zu essen als eine Brokkoli-Tablette einzunehmen", lautet die Philosophie von Robert Last vom BTI in Ithaka. Oft haben mehrere Pflanzeninhaltsstoffe einen positiven und synergistischen Effekt auf die Gesundheit. Gerade für die ausreichende Resorption der Stoffe im Magendarmtrakt sind verschiedene Inhaltsstoffe zwingend erforderlich, die in vielen Fällen noch gar nicht genau identifiziert sind (13).

Literatur:

  1. Mason, H. S., Arntzen, C. J., Transgenic plants as vaccine production system. TIBTECH 13 (1995) 388-392.
  2. Modelska, A., et al., Immunization against rabies with plant-derived antigen. Proc. Natl. Acad. Sci. 95 (1998) 2481-2485.
  3. Baron, D., Immunologie - Antikörper, Cytokine, Impfungen. GOVI Pharmazeutischer Verlag 1996.
  4. Tacket, C. O., et al., Immunogenicity in humans of a recombinant bacterial antigen delivered in transgenic potato. Nature Medicine 4/5 (1998) 607-609.
  5. Arntzen, C. J., Pharmaceutical foodstuff - Oral immunizations with transgenic plants. Nature Med. Vaccine Suppl. 4/5 (1998) 502-503.
  6. Ma, J. K-C., et al., Characterization of a recombinant plant monoclonal secretory antibody and preventive immunotherapy in humans. Nature Med. 4 (1998) 601-606.
  7. Sagi, L., et al., Genetic transformation of banana and plantain (Musca spp.) via particle bombardment. Biotechnology 13 (1995) 481-485.
  8. May, G. D., et al., Generation of transgenic Banana (Musca acuminata) plants via Agrobacterium-mediated transformation. Biotechnology 13 (1995) 468-492.
  9. Johnson, E., Edible plant vaccines. Nature Biotechn. 14 (1996) 1532-1533.
  10. Arakawa, T., et al., A plant-based cholera toxin B subunit-insulin fusion protein protects against the development of autoimmune diabetes. Nature Biotechn. 16 (1998) 934-938.
  11. Thanavala, Y., et al., Immunogenicity of transgenic plant-derived hepatitis B surface antigen. Proc. Natl. Acad. Sci. 92 (1995) 3358-3361.
  12. Mason, H. S., et al., Expression of Nowalk virus capsid protein in transgenic tobacco and potato and its oral immunogenicity in mice. Proc. Natl. Acad. Sci. 93 (1996) 5335-5340.
  13. Griffith, V., Eine Impfung zum Dessert oder der Traum von der transgenen Banane. Future Hoechst Magazin Nr. 1 (1998) 63-67.

Anschrift des Verfassers:
Professor Dr. habil. Diethard Baron,
Fachhochschule Weihenstephan,
Fachbereich Biotechnologie,
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E-Mail: diethard.baron@fh-weihenstephan.deTop

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