Hauptinhalt:

Studie: Allergene Risikoabschätzung einer genetisch modifizierten Maislinie im Vergleich zu der isogenen Kontrolllinie

Die im Auftrag des BMGFJ (nun BMG) verfasste Studie mit dem Titel "Allergene Risikoabschätzung einer genetisch modifizierten Maislinie im Vergleich zu der isogenen Kontrolllinie: Evaluierung der möglichen Untersuchungen und deren Aussagekraft" ist von Frau Univ. Doz. Dr. Karin Hoffmann-Sommergruber, Univ. Prof. Dr. Ursula  Wiedermann-Schmidt und DDr. MBA Thomas Benesch erstellt worden und im Jahr 2008 erschienen.

(24.11.2008)

Zusammenfassung

Nahrungsmittelallergien sind ein relevantes Gesundheitsproblem und Gesetzgeber und Lebensmittelindustrie sind gefordert mögliche Maßnahmen zum Schutz dieser besonderen Gruppe von nahrungsmittelallergischen Konsumenten zu ergreifen und das Risiko von unbeabsichtigter Exposition mit Allergenen zu minimieren. In diesem Zusammenhang ist die Abschätzung des allergenen Potentials vor allem in „novel foods" und gentechnisch veränderten Nahrungsmitteln von großer Bedeutung. Folgende Fragen ergeben sich in Bezug auf GMOs:

  1. Ist das eingeführte Genprodukt als Allergen bekannt oder ist der Ursprungsorganismus als Allergenquelle bekannt?
  2. Besitzt das eingeführte Gen signifikante Sequenzähnlichkeiten zu bekannten Allergenen?

In diesem Zusammenhang hat sich in den letzten Jahren auch die Frage angeschlossen:

  1. Kann das eingeführte Genkonstrukt das gesamte allergene Potential (Allergom) des Zielorganismus verändern?

Für eine allergene Risikoabschätzung wurden in den letzten 10 Jahren Richtlinien von mehreren Behörden und Interessensvertretungen herausgegeben. Einig sind die Experten, dass eine mögliche Sequenzähnlichkeit des transgenen Produkts mit bekannten Allergenen zu untersuchen ist. Weiters sind Seren von allergischen Patienten auf IgE Reaktivität mit dem Protein zu testen. Schließlich ergibt sich die Frage, ob durch die Einführung eines oder mehrerer Fremdgene unerwünschte und unbeabsichtigte Änderungen im Proteom induziert werden, die zu einem möglichen erhöhten Allergenpotential führen. Diese Fragestellungen können im Tiermodell untersucht werden.

Im gegenständlichen Projekt wurde der GM Mais NK603xMON810 und die isogene Kontrolle auf deren allergenes Potential untersucht. Die GM Maisvariante trägt das Herbizidresistenzgen CP4 EPSPS und das Insektenresistenzgen Cry 1Ab.

Nahrungsmittelallergie gegenüber Mais ist in Mitteleuropa sehr selten und wurde vor allem in italienischen Patienten beschrieben. Von Mais sind zurzeit folgende Allergene bekannt:

Aus den Maiskörnern und damit für den Nahrungsmittelallergiker relevant sind Thioredoxin und das Lipid Transfer Protein (LTP). Aus dem Pollen sind Allergene identifiziert worden, die von Graspollenallergien bekannt sind, wie Gruppe 1 Allergene und Profilin.

Im vorliegenden Projekt wurde am Beispiel des GM Mais und seiner isogenen Kontrolle die allergene Risikoabschätzung mit folgenden Methoden untersucht:

  1. In silico Analyse und Vergleich der Proteinsequenzen der transgen exprimierten Proteine (Herbizidresistenz: CP4 EPSPS und Insektenresistenz: Cry1Ab) mit den zur Zeit bekannten Allergenen (Cut off: 35% Identität über Gesamtlänge, über 80 Aminosäuren als auch 8-mer Vergleich);
  2. Charakterisierung der Proteinextrakte aus den Körnern des GM Mais und der isogenen Maislinie;
  3. In vitro IgE Teste mit Seren von Patienten (ELISA und Immunblot); 
  4. Etablierung eines Allergietiermodells in der Maus mit in vivo und in vitro Charakterisierung des immunogenen und allergenen Potentials der GM-Maislinie und der isogenen Kontrolllinie; (Als Readout System wurden die Antikörperspiegel und Zytokinspiegel und deren Veränderungen gemessen, Hautteste durchgeführt und der Histaminrelease mit basophilen Zellen von Ratten durchgeführt).

Der Gesamtsequenzvergleich von Cry 1Ab und CP4 EPSPS mit bekannten Allergenen ergab keine Übereinstimmung bei einem Grenzwert von 35%. Ebenso wurden bezüglich der 8-identischen und aufeinanderfolgenden Aminosäureregel keine Treffer gefunden. Zum derzeitigen Wissensstand können keine signifikanten Sequenzhomologien der beiden rekombinanten Proteine Cry 1Ab und CP4 EPSPS zu derzeit bekannten Allergenen festgestellt werden und damit verbunden kann von keinem erhöhten allergenen Risiko der genannten rekombinanten Proteine ausgegangen werden. 

Der GM Mais und seine isogene Kontrolle wurden hinsichtlich der Nährstoffzusammensetzung und der substantiellen Äquivalenz untersucht und es ergaben sich keine Unterschiede. Die transgenen Produkte, Cry 1Ab und CP4 EPSPS waren in den GM Extrakten nachweisbar, nicht in der isogenen Kontrolle. Es kann keine Aussage über die möglichen Schwankungsbreiten beider Sorten (GMO und isogene Kontrolllinie) je nach Klima, Standort und Jahrgang getroffen werden, da in diesem Fall nur je eine Probe für die Versuche verwendet wurde, von einer Ernte, aus je zwei benachbarten Standorten.

In Österreich war es nicht möglich im Zeitraum des Projektes Maisallergiker zu identifizieren. Schlussendlich konnten von einem Kooperationspartner aus Mailand, zwei Patienten mit Maisallergie identifiziert werden. Mit Hilfe von allergenspezifischen Seren, spezifisch für Profilin und LTP, konnten beide Allergene in beiden Extrakten (GMO und isogene Kontrolle) in IgE Tests ohne qualitative Unterschiede nachgewiesen werden. Ebenso konnte mit den 2 Seren der Maisallergiker das LTP in den Extrakten im Immunblot nachgewiesen werden. Im ELISA ergab die Titration der IgE Antikörper keinen Unterschied in den beiden Extrakten, GMO und isogene Kontrolle.

Hinsichtlich der IgE Bindungsfähigkeit auf Profilin und LTP wurden die beiden Extrakte (GMO und isogene Kontrolle) als äquivalent eingestuft (mit der Einschränkung, dass nur 2 Seren zur Verfügung standen). Rekombinantes Cry 1Ab und rCP4 EPSPS wurden von den IgE Antikörpern der Allergikerseren nicht erkannt. Daher ist in dem vorliegenden GMO Proteinextrakt keine erhöhte IgE Bindungsaktivität zu detektieren. 

Im vorliegenden Projekt wurde ein Mausmodell für allergene Risikoabschätzung etabliert und eine allergenspezifische Immunantwort wurde im Tiermodell gegen GMO Proteinextrakt und Extrakt der isogene Kontrolle induziert. In allen Versuchen, oral und systemisch, und mit allen Extrakten (GMO und isogene Kontrolle) wurde am Versuchsende eine Th2 induzierte Immunantwort gefunden (Antikörper: IgE, IgG1; Zytokine: IL-4 und IL-5) und auch ein Anteil an Th1 Immunantwort (Antikörper: IgG2a; Zytokine: IFNg). Die Proliferation der Milzzellen war ebenfalls in allen Versuchen zu beobachten, die einen Parameter für eine angeschaltete Immunreaktion darstellt. Die Ergebnisse wurden statistisch untersucht und es ergaben sich im Vergleich der Immunantwort auf GMO Extrakt und Extrakt der isogenen Kontrolle meist Übereinstimmungen aber auch vereinzelt signifikante Unterschiede. Erhöhte Werte für einzelne Parameter gab es sowohl bei der GMO Gruppe als auch bei der isogenen Kontrollgruppe. Im Vergleich der beiden Gruppen gab es in keinem Fall signifikante Unterschiede im typischen Muster für eine Th2 Antwort, nur bei einigen Einzelbefunden. Wenn mehrere Dosen getestet wurden, waren die einzelnen signifikanten Unterschiede jeweils nur in einzelnen Dosen zu finden und nicht in allen Konzentrationsstufen. Im Vergleich der Mausstämme BALB/c und Black 6 lieferte der Mausstamm BALB/c eine deutlichere Immunantwort. Parameter wie Geschlecht und Endotoxingehalt beeinflussten das Ergebnis signifikant. Die vorliegenden Daten lassen im Rahmen dieser Versuche und bezogen auf die untersuchten Maisvarianten auf kein grob unterschiedliches Allergenpotential zwischen GMO und isogener Variante schließen. Wieweit die Ergebnisse des Tiermodells direkt auf den Menschen übertragbar sind, gilt es in Zukunft zu klären.

Zusatzinformationen: