Neuseeländische Forscher haben erstmals eine gentechnisch veränderte Kuh erzeugt, die Milch ohne das allergieauslösende Eiweiß Beta-Laktoglobulin produziert. Auf dieses Eiweiß reagieren zwei bis drei Prozent der Säuglinge allergisch. Bisherige Verfahren, das Beta-Laktoglobulin nachträglich aus der Milch zu entfernen, seien aufwändig und nur bedingt erfolgreich, sagen die Forscher. Daher habe man nach einer Methode gesucht, wie Kühe von vornherein Milch ohne diesen Inhaltsstoff erzeugen können.
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Die Wissenschaftler erreichten dies, indem sie ein kleines Genstück in das Erbgut von befruchteten Rinder-Eizellen einschleusten. Dadurch produzierten die Zellen sogenannte microRNAs, kleine Moleküle, die das Gen für das Milcheiweiß blockieren. Aus einer dieser genetisch manipulierten Eizellen züchteten sie ein Kalb, das später tatsächlich Milch ohne Beta-Laktoglobulin gab. „Diese Art der RNA-Blockade erweist sich damit als effektive Strategie, um die Zusammensetzung von Milch, aber auch andere Eigenschaften von Nutztieren zu verändern“, schreiben sie im Fachmagazin „Proceedings of the National Academy of Sciences“.
„Der Milch des Kalbs fehlte nicht nur das allergieauslösende Beta-Laktoglobulin, sie enthielt zudem doppelt so viel Kaseine“, schreiben Anower Jabed und seine Kollegen von der University of Waikato und dem AgResearch Forschungszentrum in Hamilton. Das sei ein Vorteil, denn dadurch enthalte die Milch mehr Calcium, eigne sich aber auch besonders gut zur Käseherstellung. Kaseine sind die Eiweiße, die durch ihre Gerinnung dem Quark und Käse seine Festigkeit verleihen.
Von der Zellkultur über Mäuse zum Rind
Bis es allerdings zum Rind mit der allergenfreien Milch kam, war einiges an Aufwand und genetischer Manipulation nötig. Im ersten Schritt entwickelten die Forscher verschiedene Varianten von microRNAs. Diese kleinen Moleküle passen spezifisch zu bestimmten Genabschnitten des Erbguts und verhindern, dass auf Basis dieser Erbinformationen Eiweiße gebildet werden. In Kulturen von Euterzellen erwiesen sich zehn dieser microRNAs als wirksam: Sie blockierten die Aktivität des Beta-Laktoglobulin-Gens, wie Jabed und seine Kollegen berichten.
Um herauszufinden, welche microRNAs im lebenden Tier am besten wirken, führten die Wissenschaftler zunächst Vorversuche an Mäusen durch – direkt an Rindern zu testen wäre zu teuer, wie sie schreiben. Sie schleusten zunächst die genetische Bauanleitung für die microRNAs in das Erbgut von Mäuseembryonen ein. Bei einem von vier Ansätzen seien daraus Mäuse entstanden, die diese microRNA-Gene trugen und auch an ihre Nachkommen weitergaben. Das Milcheiweiß-Gen wurde bei diesen Tieren dadurch zu 90 bis 98 Prozent blockiert.
Kalb ohne Schwanz
Die in den Mäuseversuchen effektivste microRNA-Variante testeten die Forscher dann bei Rindern. Sie schleusten dafür die microRNA-Bauanleitung in befruchtete Eizellen von Kühen ein. Die Zellen, bei denen dies gelang, klonten die Wissenschaftler und setzten fünf der sich daraus entwickelnden Embryos Kühen als Leihmüttern ein. Eine Schwangerschaft war erfolgreich und ein weibliches Kalb wurde geboren. Überraschenderweise hatte dieses Kalb allerdings keinen Schwanz. „Es ist sehr unwahrscheinlich, dass dies mit dem Einschleusen der fremden Gene zusammenhängt“, betonen die Forscher. Bei Rindern komme ab und zu von Natur aus eine Mutation vor, die schwanzlose Tiere verursache. Vermutlich habe die beim Klonen ausgewählte Zelle zufällig diese Mutation in sich getragen.
Als das Kalb sieben Monate alt war, verabreichten die Wissenschaftler ihm Hormone, um die Milchproduktion anzuregen. In der Milch sei kein Beta-Laktoglobulin nachweisbar gewesen, berichten die Forscher. Das zeige, dass die microRNA die Produktion dieses Milcheiweißes erfolgreich und gezielt blockiere. „Von allen anderen Milcheiweißen, darunter vor allem den Kaseinen, enthielt diese Milch dafür deutlich mehr“, schreiben Jabed und seine Kollegen. (doi:10.1073/pnas.1210057109)
(Proceedings of the National Academy of Sciences, 02.10.2012 – NPO)
