Das Forschungsprojekt

An dem Forschungsvorhaben "Genetic engineering of crop plants for resistance to insect and nematode pests: effects of transgene expression on animal nutrition and environment" waren die Universität Durham, das Scottisch Crop Research Institute (SCRI)und das Rowett Research Institute (RRI) beteiligt. Es sollten Kartoffeln, Raps und Erdbeeren durch den Transfer von Genen, die für Lektine (Schneeglöckchen-Lektin Galanthus nivalis Agglutinin (GNA), Con A und Bohnen-Lektin PHA) codieren, resistent gegenüber Insekten- und Nematodenbefall gemacht werden.

Zur gentechnischen Modifizierung führt der Rowett-Audit-Report aus: 

Die gentechnisch veränderten Kartoffeln wurden von der Universität Durham und dem Scottisch Crop Research Institute der Arbeitsgruppe Pusztai zur Verfügung gestellt. Hierbei handelte es sich gv-Kartoffeln der Linie 71/1 aus der ersten Generation und der Linien 71/2 und 74/2 aus der zweiten Generation. 

Der Arbeitsgruppe um Pusztai am RRI kamen in dem Vorhaben die Aufgaben zu:

a) durch die stoffliche Analyse der gv-Kartoffeln im Vergleich zu den konventionellen Elternlinie Erzeugnissen die substanzielle

    Äquivalenz bzw. nichtsubstanzielle Äquivalenz nachzuweisen

    und

b) den Einfluss der gentechnisch veränderten Produkte in Fütterungsexperimenten auf Ratten zu untersuchen.

Analytik der GNA-Kartoffeln vs Elternlinie

Bei den GNA-Kartoffeln (gv-Kartoffeln) wurde die Gehalte an Gesamtstickstoff und daraus der Proteingehalt berechnet, Stärke, Glukose, Dextrinen sowie kartoffeleigene Lektine, Trypsin- und Chymotrypsininhibitoren bestimmt. Allerdings wurden nach Pusztai im „Alternative Report“ noch vielmehr Inhaltsstoffe analysiert, jedoch sind diese Daten nicht (mehr öffentlich) zugänglich. Selbst Befürworter von Pusztai (GM-Watch 2015 haben diese Daten offensichtlich nicht). Nicht analysiert wurden die Glykoalkaloide (z.B. Solanin) und in der Linie 71/1 keine Proteaseninhibitoren. In den Linien GNA-Kartoffellinien 71/1 und 74/2G variiert der Gesamtstickstoff bei den rohen Kartoffeln zwischen 17,3 und 17,7 im Vergleich zur Elternlinie mit 17,3 g/kg. Bei der Linie 74/2T liegt der Wert signifikant niedriger und zwar bei 14,6 g/kg. Ähnliche Werte werden auch für gekochte Kartoffeln gefunden (17,8 g/kg Elternlinie, 18,0 -18,5 g/kg für GNA-Kartoffellinie 71/1; 74/2G und für GNA-Kartoffellinie 74,2T 13,0 g/kg. Nach Angaben von Pusztai enthält die Elternlinie 72,5 g Protein/kg gefriergetrocknetes Kartoffelmaterial, während im Rowett-Audit-Report der entsprechende Wert mit 65,6 g/kg angegeben wird. Wie auch immer, der tatsächlichen Proteingehalt in der Linie 74/2T (65.6 g/kg versus 60,0 g/kg) ist, ist er in der gentechnisch veränderten Kartoffel 72/2T geringer als in der Elternlinie. Nach Pusztai beträgt der Unterschied fast 20%, aus dem Rowett-Audit-Report ergibt sich ein Unterschied von knapp 10%. Keine Angaben werden zu Mischungen aus 74/2T und 74/2G oder 71/2T bzw. 71/2G gemacht. Sie können aber als den Verhältnissen in denen sie gemischt wurden, errechnet werden. Bei den Fütterungsversuchen variieren diese Verhältnisse. In den transgenen Linien sind die Gehalte an den Proteaseninhibitoren durchgängig leicht verringert.

Das Gesamtaminosäurespektrum der Kartoffeln der Elternlinie unterscheidet sich nicht von dem GNA-Kartoffel 71/1.

Aus öffentlich verfügbaren Daten kann durchaus eine substanzielle Äquivalenz der Kartoffellinien abgeleitet werden. Pusztai jedoch leitet aus seinen Daten, die nicht zugänglich sind, eine nichtsubstanzielle Äquivalenz der transgenen Kartoffeln ab.

Exprimiertes Schneeglöckchen-Lektin GNA

Nach proteinchemischen und immunologischen Untersuchungen entspricht das in den Kartoffeln exprimierte GNA dem natürlichen aus den Knollen des Schneeglöckchens.

Die GNA-Gehalte in den Kartoffellinien wurden bestimmt. In der Linie 71/1 der ersten Generation lag er bei 25,4 µg/g Trockengewicht und fiel dann in der zweiten Generation 71/2T, 71/G auf 16-17,5 µg /g. Bei der Linie 74 der zweiten Generation lag er bei 12,7 – 17.2 µg/g. Nach Hitzebehandlung (Kochen oder Braten) verlor das GNA seine biologische Wirkung und ließ sich kaum noch in Kartoffeln nachweisen.

Analyse der Fütterungsversuche

Es wurden vier Fütterungsversuche (D227, D237, D242, D249) mit den entsprechende Kontrollversuchen durchgeführt.

Versuche beinhalteten:  

Elternlinie Desiree; rohe und gekochte Kartoffeln,

Elternlinie Desiree: rohe und gekochte Kartoffeln plus zugesetztem GNA

GNA - Kartoffellinien roh und gekocht (Versuch D227: 71/1: roh 25,4 µg/g GNA; gekocht 4,9 µg/g GNA; Versuche D237, D242, D249: roh 12,7 µg/g GNA, gekocht 0,08 µ/g GNA.

Da die Proteingehalte in den Kartoffel-Varietäten unterschiedlich waren, wurde Laktalbumin (LA) in unterschiedlichen Mengen zum Ausgleich der Proteinwertigkeit zugesetzt. Proteinmenge und -qualität entsprachen nicht den Anforderungen für Untersuchungen zum Wachstum von Ratten.

In den Versuchen wurden jeweils 5 – 6 Tiere verwendet. Nicht bekannt ist, welche Rattenspezies eingesetzt wurde.

Versuch D227

Mit Linie 71/1 aus der ersten Generation wurde zur Orientierung der erste Fütterungsversuch über 10 Tage mit jeweils fünf Tieren durchgeführt. Die Tiere wurden paarweise gefüttert. Analysiert wurden Einflüsse auf Wachstum und Organgewichte.

Versuchsdesign

Ganze rohe Kartoffeln (Desiree als Elternlinie)

Ganze rohe Kartoffeln- Elternlinie mit 20 µg zugesetztem GNA/g Diät

Ganze gekochte Kartoffeln

Ganze gekochte Kartoffeln mit 10 µg zugesetzten GNA/g Diät

GNA-Kartoffellinie 71/1 roh

GNA-Kartoffellinie 71/1 gekocht.

Rohe Kartoffeln mit zugesetztem Laktalbumin (6 g/kg Diät)

Gekochte Kartoffeln mit zugesetztem Laktalbumin (10 g/kg Diät)

Ergebnisse

Aufgrund des Proteindefizite war fast zu erwarten, dass die Wachstumsraten der Ratten signifikant reduziert waren. Dies sowohl bei Verfütterung von gekochten und rohen Kartoffeln im Vergleich zum Kontrollfutter mit Laktalbumin. Jedoch ließen sich keine signifikanten Unterschiede weder in der Wachstumsrate oder in den Endgewichten ausmachen, gleichgültig ob transgene Kartoffeln oder Kartoffeln mit zugesetztem GNA verfüttert worden waren. Auffällig war aber, dass bei Tieren, die mit transgenen Kartoffeln gefüttert wurden, das sich Endgewicht und das "Leergewicht" (Futter und Darminhalt wurde durch Waschen entfernt) unterscheiden. In einigen Experimenten waren die Unterschiede signifikant; in anderen nicht. Möglicherweise ist die Verdaubarkeit behindert und transgenes Futter verbleibt länger im Magen-Darmtrakt. In den Organgewichten der Tiere ergeben sich signifikante Unterschiede bei den Tieren im Vergleich zum Kontrollfutter, zu den Elternkartoffeln und zu Kartoffeln mit zu gesetztem Lektin. Teils sind die Organgewichte erhöht, teils erniedrigt, die gilt sowohl für die absoluten und relativen Nassgewichte und teilweise auch für die Trockengewichte. Bis hierin unterscheiden sich die Aussagen im Rowett-Audit-Report und im „Alternativen Report“ nicht. Pusztai bemängelt aber in seinem Report, dass im Rowett-Audit-Report die hochsignifikanten Veränderungen vieler Organe nicht aufgenommen bzw. erwähnt wurden. In seinem Report wird eine Leberatrophie bei gekochten GNA-Kartoffeln sowie eine Vergrößerung der Bauchspeicheldrüse, des Jejunums und der Hoden bei rohen GNA-Kartoffeln angemerkt. Die Daten hierfür sind allerdings im zugänglichen Pusztai-Report nicht aufgeführt.

Versuch D242

Dieser Fütterungsversuch hatte ein ähnliches Design wie Versuch D227. Jedoch wurden die Versuche mit GNA-Kartoffeln der zweiten Generation 71/2T und mit einer Mischung aus 19 % 71/2T und 81 % aus 74/2G GNA-Kartoffeln durchgeführt. Wiederrum wurden unterschiedliche Mengen an LA zugesetzt, um Proteindefizite in den Kartoffeldiäten auszugleichen. Als Kontrolle diente eine LA-Stärke Diät mit einem Gehalt von 5,2 % Protein. Im Vergleich zu Versuch D227 wurden die Kartoffeln für 20 min bei 110 °C „gekocht“ und die GNA-Kartoffeln enthielten 12,7 µg GNA/g anstelle von 25,4 µg/g, also die Hälfte weniger.

Für diesen Versuch wurden jeweils 6 Tiere verwendet. Zusätzlich wurde im Vergleich zu D227 hier noch der Immunstatus durch den Lymphozyten-Proliferationstest untersucht.

Ergebnisse

Die Ergebnisse zu den Wachstumsraten und den Nass- und Leergewichten der Ratten nach 10 Tagen Fütterung waren ähnlich wie in Versuch D227. Ein besonderer Einfluss des natürlichen GNA oder der GNA-Kartoffeln war nicht feststellbar. Nicht erklärt wird jedoch warum die Leergewichte der Ratten in allen Fütterungsversuchen signifikant niedriger liegen als im Versuch D227. Erwartet hatte man, dass diese bei den nicht modifizierten Kartoffeln (roh und gekocht?) und bei der Kontrolle ähnlich sind wie in Versuch D227. Dies deutet bereits darauf hin, dass die Versuchsbedingungen hier einen Einfluss gehabt haben.

Pusztai führt in seinem Report zusätzlich aus, dass die Verfütterung von rohen GNA-Kartoffeln zu größeren signifikanten Veränderungen in den absoluten und relativen Nassgewichten der meisten Organe im Vergleich zur Verfütterung der Kartoffeln der Elternlinie (unklar ob roh oder gekocht gemeint ist, da die Daten nicht verfügbar.) In der Regel waren die Organgewichte reduziert. In diesem Versuch wurden die Trockengewichte nicht bestimmt. Bei den gekochten GNA-Kartoffeln, bei den das GNA inaktiviert ist, werden Veränderungen der Nieren Thymus und Leber angemerkt. Während bei der Verfütterung von rohen GNA-Kartoffeln die Gewichtsverringerung mit einer durch das Lektin-bedingten Verringerungen der Verdaulichkeit und damit der Verfügbarkeit der Nährstoffe in Verbindung gebracht wird, kann dies jedoch nicht bei den gekochten GNA-Kartoffeln der Fall sein. Hier stellt sich nun auch die Frage der Vergleichbarkeit der verwendeten Kartoffeln generell (unveränderte Kartoffeln wurden jeweils neu im Supermarkt eingekauft, ist es auch immer die Sorte Desiree?).

Die Antwort der Lymphozyten im Stimulationstest ist bei den Tieren, die mit transgenen Kartoffeln gefüttert wurden, reduziert im Vergleich zu den Kartoffeln aus den Elternlinien. In einer erneuten Auswertung von Pusztai reduzierten sich die Signifikanzen, der Trend blieb aber erhalten.

Versuch 237

Versuch D237 stellt einen Langzeitfütterungsversuch über 110 Tage dar. Auch aus Tierschutzgründen wurde er nur mit gekochten Kartoffeln (GNA-Kartoffeln und Desiree als Elternlinie) durchgeführt. Alle Kartoffeldiäten wurden mit Laktalbumin* (LA) angereichert, um einer Mangelernährung durch Proteindefizite zu vermeiden. Sechs Tiere wurden jeweils eingesetzt und analysiert wurden Gewichtsverlauf, Entwicklung der Organe und die Lymphozytenreaktion.

Versuchsdesign

Gekochte Kartoffeln - Elternlinie -Desiree (110 °C, 20 min)

Gekochte Kartoffeln - Elternlinie -Desiree Zusatz von 12 µg GNA/g Diät

Gekochte GNA-Kartoffeln 74/2T* (0,08 µg GNA/g Trockengewicht GNA-Kartoffeln)

Laktalbumin angereichte Stärkediät

Separater Versuch: mit fünf Tieren: LA-Kontrolldiät (94 g LA/kg Futter) mit 1,2 mg zugesetztem GNA

* Hier ergeben sich Diskrepanzen zwischen dem Rowett-Audit-Report und dem „Alternativen Report“ von Pusztai. Bei Pusztai wurden die GNA-Kartoffellinien 71/2T und Mischungen aus 71/2T und 71/2G für die Kartoffeldiät verwendet, während im Rowett-Audit-Report Kartoffeln der Linie 74/2T eingesetzt wurden. Im Rowett-Audit-Report wird der Zusatz von Laktalbumin bei Versuchsdesign nicht erwähnt, jedoch aus Analyse der Diäten wird deutlich, dass die Diät mit LA angereichert wurden.

Angaben von Pusztai zu den Diäten: Als transgene Kartoffel wurde die Linie 71/2T verwendet. Als Vergleichsfutter wurde eine Mischung der Elternlinien 71/2T und 71/2G genutzt. Bei transgenen Kartoffeln wurden 47 g Laktalbumin/kg Diät und beim Vergleichsfutter 35 g LA/kg Diät zugesetzt.

Ergebnisse

Tiere mit den Kartoffeldiäten wachsen wiederum etwas langsamer als die Tiere mit der LA-Diät. Tiere, die in ihrem Futter mehr LA enthalten, wachsen schneller als Tiere, die weniger LA im Futter erhalten. Dies ist nicht verwunderlich, da LA eine höhere Proteinwertigkeit als Kartoffelproteine aufweisen. In diesem Langzeitversuch lassen sich die in den 10-tägigen Fütterungsversuchen beobachteten Unterschiede in den Organgewichten nicht mehr ausmachen. Lediglich Unterschiede in den Lebergewichten werden gefunden. In diesem Experiment nahm das Gewicht der Leber bei Tieren mit transgenem Futter zu, während in 10 Tageversuchen es immer zu einer Gewichtsabnahme kam.

Im Zusatzversuch wurde kein negativer Einfluss des GNA auf Wachstum und Gewichtsentwicklung der Tiere festgestellt.

Die Lymphozytenreaktion ist in allen Versuchen stark supprimiert, so dass keine signifikanten Unterschiede im Lymphozyten Stimulationstest zwischen den transgenen und konventionellen Kartoffellinien gefunden wurden.

Versuch D249

(Dieser Versuch wird im Rowett-Audit-Report nicht diskutiert, da er während der Reporterstellung noch in der Versuchsdurchführung war.)

Hierbei handelt es sich um einen 10 Tage Fütterungsversuch. Alle Diäten wurden mit Laktalbumin soweit angereicht, dass der Proteingehalt weit über dem, der für ein optimales Wachstum der Tiere erforderlich ist. liegt. Hiermit sollte überprüft werden, ob die hohe LA-Menge (100 g LA/kg Diät) die negativen Effekte, die möglicherweise mit einer suboptimalen Proteinversorgung zusammenhängen, aufgehoben werden. Es sollte daher eine superoptimale Fütterung durchgeführt werden.

Versuchsdesign

Ganze rohe Kartoffeln (Desiree – Elternlinie)

Ganze rohe Kartoffeln mit 17 µg zugesetztem GNA/ g Diät

Ganz rohe Kartoffeln der GNA-Kartoffellinie 74/2T (17,2 µg GNA/g Kartoffeltrockengewicht)

Laktalbumin angereichte Stärkediät

Nach Pusztai wurden in den Versuch jeweils 12 Tiere eingesetzt und die GNA-Kartoffellinie 71/1 verwendet. Diese enthält aber 24,5 µg GNA/g Kartoffeltrockengewicht. Nach dem Rowett-Audit-Report wurden jeweils Tiere und die GNA-Kartoffellinie 74/T2 verwendet. 

Versuchsergebnis

In den Wachstumsraten der Ratten ergaben sich keine signifikanten Unterschiede bei Verfütterung der unterschiedlichen Diäten. Im Gegensatz zu Versuch D237 waren die Leergewichte der mit der GNA-Kartoffel-Diät gefütterten Ratten signifikant höher als bei den Kontrolltieren. Ebenso wurden hier signifikante Unterschiede in den Organgewichten festgestellt. Insbesondere wurden bei Verfütterung der GNA-Kartoffel-Diät eine Leberatrophie und eine Verkleinerung des Gehirns festgestellt.     

Die Unterdrückung der Lymphozytenreaktion durch die GNA-Kartoffeldiät konnte trotz des hohen Proteingehaltes aufgehoben werden.

Diskussion

Pusztai folgert aus seinen Daten, dass die transgenen Kartoffellinien (71/1, 71/2T, 71/2G und 74) nicht substantiell äquivalent zur Elternkartoffellinie Desiree sind. Aus den zugänglichen Analysendaten kann dies nicht nachvollziehbar abgeleitet werden. Die stoffliche Zusammensetzung der GNA-Kartoffeln wurde nicht hinreichend untersucht. Insbesondere fehlen Angaben über die natürlich vorkommenden antinutritiven und toxischen Inhaltsstoffe (Glykoalkaloide) im Vergleich zu den "Elternkartoffeln". Aus den vorliegenden Daten kann weder auf die substanzielle Äquivalenz noch auf die Nichtgleichwertigkeit der gentechnisch modifizierten Kartoffeln geschlossen werden.

Nachfragen 1998 bei Dr. Pusztai sowie ein persönliches Gespräch mit ihm auf einer Tagung 1999 in Oslo hatten leider keinen Erfolg für eine Übermittlung der Daten aus den im „Alternativen Report“ erwähnten Abbildungen und Tabellen.  

Im „Alternativen Report“ von Pusztai werden für die Fütterungsversuche keine Angaben über Anzahl der in den Versuchen eingesetzten Tiere (mit einer Ausnahme), die verwendeten Rattenspezies und deren Alter gemacht. Keine Angaben sind über Diäten gemacht worden und soweit angegeben, sind die Diäten, insbesondere in ihrer Proteinwertigkeit, kaum untereinander vergleichbar. Die unterschiedlichen Diäten aus unterschiedlichen somatischen Variationen der gentechnisch modifizierten Kartoffeln, ohne Kenntnis der Inhaltsstoffe, ermöglicht kaum eine Vergleichbarkeit der Ergebnisse, die sich teilweise auch widersprechen.

Die gesundheitlichen Beeinträchtigungen der von Pusztai genutzten Ratten sind evident, aber aus der Datenlage lassen sich keine eindeutigen Aussagen darüber machen, auf welche Effekte die toxikologischen und immunologischen Unterschiede zurückzuführen sind. Die Veränderungen in den Organgewichten unterliegen in den einzelnen Versuchsreihen so großen Schwankungen, dass weder eine Schrumpfung noch eine Vergrößerung angenommen werden darf. Die Daten und die geringe Tierzahl wirft hier auch die Frage nach der statistischen und biologischen Signifikanz auf.

Aus den Daten können keine Aussage darüber gemacht werden, ob das Schneeglöckchen-Lektin oder der gentechnische Eingriff (Positionseffekte) zu den beobachteten Veränderungen geführt haben. Die untersuchten Kartoffeln befinden (befanden) sich noch in einem Forschungsstadium.

Die Prof. Pusztai in seinem „Alternativen Report“ wiedergegebenen Untersuchungsergebnisse lassen sich nur als vorläufige Resultate und Hinweise ansehen. Sie erlauben keine abschließende Wertung und da die Untersuchungen nicht weitergeführt wurden, gibt es auch keine Antworten zu möglichen Risiken der GNA-Kartoffeln.

                                                 Die Untersuchung hat alle Fragen offengelassen 

Referenzen

Referenzen zur Fütterungsstudie

Ewen S.W.B. and Pusztai A. (1999b): Effect of diets containing genetically modified potatoes expressing Galanthus nivalis

lectin on rat small intestine. The Lancet: 354 (9187), 1353-1354, | https://doi.org/10.1016/S0140-6736(98)05860-7

https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(98)05860-7/fulltext

Jany K.-D. (1999): Gentechnisch veränderte Kartoffeln - Lektin-Kartoffeln. DGE-info, 1999 (Nr. 6), 87

Pusztai, A. (1998): „Alternative Report“ (SOAEFD flexible Fund Project RO 818 Report of Project Coordinator on data

produced at the Rowett Research Institute (RRI), August 1998)

http://www.ask-force.org/web/Pusztai/Pusztai-SOAEFD-Report-RO818-1998.pdf

Rowett-Audit-Report (1998): Audit of data produced at the Rowett Research Institutes, SOAFED flexible fund project RO 818

from August 21, 1998 

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Down R.E., Gatehouse A.M.R.,  Hamilton W.D.O., Gatehouse J.A. (1996):  Snowdrop lectin inhibits development and decreases

fecundity of the Glasshouse Potato Aphid (Aulacorthum solani) when administered in vitro and via transgenic plants both in laboratory and glasshouse trials. Journal of Insect Physiology 42 (11-12), 1035-1045 | https://doi.org/10.1016/S0022-1910(96)00065-0

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022191096000650?via%3Dihub

Gatehouse A.M.R., Down R.E., Powell K.S., et al. (1196): Transgenic potato plants with enhanced resistance to the

peach-potato aphid Myzus persicae. Ent Exp Appl 79: 295-307

https://www.academia.edu/797694/Transgenic_Potato_Plants_With_Enhanced_Resistance_to_the_Peach_Potato_Aphid_Myzus_Persicae?auto=download

GM Watch (2015): Correcting misinformation about Pusztai’s findings

https://gmwatch.org/en/news/latest-news/15937-correcting-misinformation-about-pusztai-s-findings

Randerson J.(2008): Arpad Pusztai: Biological divide

The scientist at the centre of a storm over GM foods 10 years ago tells James Randerson he is unrepentant (2008)

https://www.theguardian.com/education/2008/jan/15/academicexperts.highereducationprofile