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Risikoabschätzung von transgenen Insekten – Schritt für Schritt Dr. Marc F. Schetelig Justus-Liebig-University Gießen & Fraunhofer IME.

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Präsentation zum Thema: "Risikoabschätzung von transgenen Insekten – Schritt für Schritt Dr. Marc F. Schetelig Justus-Liebig-University Gießen & Fraunhofer IME."—  Präsentation transkript:

1 Risikoabschätzung von transgenen Insekten – Schritt für Schritt Dr. Marc F. Schetelig Justus-Liebig-University Gießen & Fraunhofer IME

2 © Dr. Marc F. Schetelig Molekulare Schädlingsbekämpfung Entwicklung von Tools zur Risikoabschätzung von transgenen Moskitos und Fruchtfliegen Bekämpfung der invasiven Fruchtfliege D. suzukii Moskito Bekämpfung LOEWE Center Insect Biotechnology & Bioresources Emmy Noether Fraunhofer Attract

3 © Dr. Marc F. Schetelig Chemisch (insecticides) Biologisch (parasites, pathogens) Physikalisch (nets, traps) Arten-spezifisch (SIT) Integrierte Schädlingsbekämpfung (IPM) Möglichkeiten der Insektenbekämpfung

4 © Dr. Marc F. Schetelig Chemisch (insecticides) Biologisch (parasites, pathogens) Physikalisch (nets, traps) Arten-spezifisch (SIT) Integrierte Schädlingsbekämpfung (IPM) Möglichkeiten der Insektenbekämpfung

5 © Dr. Marc F. Schetelig 1. Schritt: Sterile Insekten Technik Massenzuch t Sexing (male-only) Markierung zum Monitoring Freilassung 200m Sterilisation

6 © Dr. Marc F. Schetelig Sterile Insekten Technik Massenzuch t Sexing Markierung Sterilisation Freilassung Wimmer (2005) Nat Biotech

7 © Dr. Marc F. Schetelig 1. Schritt: Gentechnik – fertil vs. steril Sterile GentechnikFertile Gentechnik

8 © Dr. Marc F. Schetelig 1. Schritt: Arten-spezifische Insektenbekämpfung CURRENT Sexing  Pupale Marker  Genetische Sexing Stämme Markierung  Bedenkliche bunte Stäube Sterilisierung  Bestrahlung  Keine Gefahr der Resistenz  50 Jahre Erfahrung der IAEA © Dr. Pedro Rendon

9 © Dr. Marc F. Schetelig Letalität: Antibiotikum Adult: Larval: Females: MittelmeerfruchtfliegeAlternativsystem Mittelmeerfruchtfliege Karibische Fruchtfliege L3/pupae 100 µg/ml None (n = 800 eggs) embryonal 10 µg/ml 0 µg/ml None (n = 850 eggs) embryonal 10 µg/ml 0 µg/ml None (n = eggs) Schetelig & Handler (2012) IBMBOgaugwu et al. (2013) IBMB 2. Schritt: Transgene Sexing Systeme NEW

10 © Dr. Marc F. Schetelig Scolari et al. (2008) New Biotech | Schetelig et al. (2009) PNAS 2. Schritt: Transgene Markierung NEW

11 © Dr. Marc F. Schetelig Schetelig & Handler (2012) PNASSchetelig et al. (2009) BMC Biology L3/pupae 100 µg/ml % adults 100% embryonic 10 µg/ml 0.1 µg/ml none 96% embryonic (100% L1) 10 µg/ml 0 µg/ml none 2. Schritt: Transgene Sterilisierungssysteme NEW MittelmeerfruchtfliegeAlternativsystem Mittelmeerfruchtfliege Karibische Fruchtfliege Letalität: Antibiotikum Adult: Larval: Überlebende Nachkommen:

12 © Dr. Marc F. Schetelig 3. Schritt: Transgene Insektenbekämpfung FUTURE Sexing  Transfer früher Sexing Systeme auf verschiedene Schädlinge  Vermeidung von Antibiotika Markierung  Ersatz der Stäube durch Fluoreszenzprotein Sterilisierung durch  Bestrahlung  Keine Gefahr der Resistenz  50 Jahre Erfahrung der IAEA © Dr. Pedro Rendon 100% frühe Letalität

13 © Dr. Marc F. Schetelig 4. Schritt: Neue Tools und Plattformen attP 5’ 3’ ampR attB 3’ Integrations- und Stabilisierungssysteme:  Zum direkten Vergleich von Systemen (ohne genomische Positionseffekte)  Zur Kombination von unterschiedlichen Systemen (Backup)  Inaktivierung von Remobilisierungsmechansimen (Transgenstabilisierung) Schetelig et al, PNAS 2009 Meza et al, PLoS One 2014 Schetelig et al, PNAS 2012 Schetelig & Handler, G  phiC31 / attP, CRE / lox, Flp / FRT  TALEN, CRISPR/Cas, Zink-Finger Nukleasen

14 © Dr. Marc F. Schetelig Ansätze zum Risikomanagement transgener Insekten Die „besten“ transgenen Systeme  kein Einsatz von Antibiotika und Antibiotika-Resistenzen  keine Freisetzung von Antibiotika  keine positiv selektionierbaren Traits  Transgenstabilisierung  Backup Systeme, wenn ohne Strahlung gearbeitet werden soll

15 © Dr. Marc F. Schetelig Ansätze zum Risikomanagement transgener Insekten 3 Test-Phasen System  Phase 1: Labortests (Fitness, Stabilität, Effizienz, Toxizitätstests)  Phase 2: geschlossene Feldtests (Kompetitivität, Stabilität, Effizienz und Umweltbedingungen)  Phase 3: Etappenweise, kontrollierte Freilassungsversuche (Kompetitivität, Stabilität, Effizienz, Umweltbedingungen, Wechselwirkung mit anderen Arten, Auswirkung konventioneller Bekämpfungsmethoden) Bei nicht-Erreichen der gesetzten Kriterien => Abbruch Phase 4: Freilassungsprogramm mit Langzeit-Überwachung, um unvorhergesehene Probleme in Phase 1-3 zu erkennen NIH / WHO / TDR, 2014

16 © Dr. Marc F. Schetelig Ansätze zum Risikomanagement transgener Insekten Regulatorische Möglichkeiten und Wünsche  ZKBS Datenbank für Insekten  Risikobewertung von bakteriellen Systemen wie Wolbachia?  Risikobewertung von genetisch veränderten Insekten?

17 © Dr. Marc F. Schetelig Fraunhofer Attract Group Fraunhofer Gesellschaft Dr. Irina Häcker Dr. Vassiliki Bariami Dr. Jonas Schwirz Helena Dembeck Tanja Rehling Bashir Hosseini Artem Kepsch Maximilian Sandmann Dr. Marc F. Schetelig Emmy Noether Group Deutsche Forschungsgemeinschaft


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