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Bienen können gegen Varroa geimpft werden

Erstmals ist es gelungen, Bienen über eine Nährlösung ein gentechnisch hergestelltes Medikament zu verabreichen, das anschließend in der Milbe nachweisbar ist. Bei dem Produkt handelt es sich um ein DNA-Plasmid, das sonst normalerweise zur Impfung von Mensch und Tieren, wie Pferd, Schwein, aber auch Fischen, verwendet wird. PD Dr. habil. Matthias Giese, der dieses innovative Impfsystem für Bienen entwickelt hat, wird im Jahr 2010 zusammen mit Kollegen in Heidelberg das ‚Institut für Molekulare Impfstoffe – IMV’ eröffnen.

DNA-Impfstoffe sind eine neue Generation von Impfstoffen, die nur auf speziellen Gensequenzen beruhen und keine infektiösen Bestandteile eines Erregers enthalten. Erste DNA-Impfstoffe sind bereits in den USA zugelassen.

Dieser neuartige Bienenimpfstoff wird einer Zuckerlösung beigemischt. Das Test-DNA-Plasmid pVAX-EGFP-SV40 enthält ein sogenanntes Reportergen, EGFP, ein fluoreszierendes Protein, das sowohl im Mikroskop, als auch in einem Immunoblot-Verfahren über Antikörper nachgewiesen wird. Das Bemerkenswerte an diesem Impfplasmid ist, dass die Expression von EGFP über einen nicht-insektenspezifischen Promotor, wie er etwa beim Menschen oder bei Säugetieren verwendet wird, funktioniert - in diesem Fall mit dem SV40-Promotor. Aber erwartungsgemäß auch über einen insektenspezifischen Promotor.

Bienen, die mit Varroa befallen waren, wurden mit dem Test-DNA-Plasmid via Zuckerlösung über mehrere Tage gefüttert. Dann wurden sowohl die Bienen als auch die Varroa-Milben daraufhin untersucht, ob das EGFP-Protein im Körper angekommen ist. Die Ergebnisse sind eindeutig: Nicht nur die Biene, sondern auch die Varroa-Milbe hat, über die Blutmahlzeit, das Testprotein aufgenommen. Damit ist der Weg frei, ein DNA-basiertes Medikament gegen Varroa als Nahrungszusatz via Zuckerlösung in die Bienen zu verbringen. Solch ein Medikament kann auch ein Stimulus für das Bienenimmunsystem sein, ein Varroa-spezifisches Toxoid oder eine hochspezifische siRNA für die Varroa-Milbe. Ein weiteres Ziel dieser Entwicklungsarbeiten ist es, das Anti-Varroa-Medikament über ein Spray direkt in die Brutwaben der Biene zu bringen. Das Impfplasmid ist für die Biene unschädlich und gelangt auch nicht in die Umwelt. Ein kommerzielles Produkt könnte ab 2012 zur Verfügung stehen. Gespräche mit strategischen Partnern laufen bereits.

PD Dr. habil. Matthias Giese

PD Dr. habil. Matthias Giese, der dieses innovative Impfsystem für Bienen entwickelt hat, arbeitet bereits seit 2004 an diesem aufwändigen Programm. Im Jahr 2007 hat er das Projekt als IMV zur Förderung beim BMELV eingereicht. Nach 15 Jahren internationaler Pharmaforschung in leitenden Funktionen unter anderem bei Bender in Wien und Boehringer in Ingelheim, wechselte Giese 2006 ins Fraunhofer Institut für Zelltherapie und Immunologie und baute dort die Abteilung Impfstoffentwicklung auf, die er bis zu seinem Ausscheiden Ende des Jahres 2009 auch leitete. Giese ist ein international renommierter Impfstoffexperte, besonders auf dem Gebiet der therapeutischen DNA-Vakzinen. Ein therapeutischer DNA-Impfstoff gegen eine chronische Viruserkrankung ist bereits patentiert und in klinischen Studien. Im Jahr 2010 wird Giese mit Kollegen in Heidelberg das ‚Institut für Molekulare Impfstoffe – IMV’ eröffnen.

Der größte Feind der Biene

Die Biene ist neben Schwein und Rind, ökonomisch betrachtet, das drittwichtigste Nutztier des Menschen. Ihre Bestäubungstätigkeit in der Landwirtschaft ist unersetzlich.

Es gibt zahlreiche Störungen, die das Leben der Bienen beeinflussen können, besonders Infektionskrankheiten und verschiedene Parasiten. Im Frühjahr 2007 wurde aus den USA gemeldet, dass etwa 70 Prozent der Bienen spurlos verschwunden sind, von Experten als ‚Colony Collapse Disorder’ bezeichnet. Ursache unbekannt. In Deutschland liegt die Verlustzahl von Bienenvölkern bei bis zu 50 Prozent jährlich.

Der größte Feind der Biene ist jedoch die Milbe Varroa. Dieser Ektoparasit sitzt auf der Biene und ernährt sich über das ‚Blut’ der Biene. Mit dem Milbenfall einher geht die Infektion verschiedenster Erreger, besonders von Viren. Die Entwicklung biologisch sicherer und hochwirksamer Produkte gegen die Varroa-Milbe ist dringend notwendig, besonders wegen der Resistenzbildung von Varroa gegen chemische Stoffe.

Glossar

  • Antikörper sind körpereigene Proteine (Immunglobuline), die im Verlauf einer Immunantwort von den B-Lymphozyten gebildet werden. Sie erkennen in den Körper eingedrungene Fremdstoffe (z. B. Bakterien) und helfen im Rahmen einer umfassenden Immunantwort, diese zu bekämpfen.
  • Desoxyribonukleinsäure (DNS / DNA) trägt die genetische Information. In den Chromosomen liegt sie als hochkondensiertes, fadenförmiges Molekül vor.
  • Ein Gen ist ein Teil der Erbinformation, der für die Ausprägung eines Merkmals verantwortlich ist. Es handelt sich hierbei um einen Abschnitt auf der DNA, der die genetische Information zur Synthese eines Proteins oder einer funktionellen RNA (z. B. tRNA) enthält.
  • Gentechnik ist ein Sammelbegriff für verschiedene molekularbiologische Techniken. Sie ermöglicht, DNA-Stücke unterschiedlicher Herkunft neu zu kombinieren, in geeigneten Wirtszellen zu vermehren und zu exprimieren.
  • Immunologie ist eine Wissenschaft, die sich u. a. mit den Abwehrreaktionen von Mensch und Tier gegen Organismen wie Bakterien, Pilze und Viren, aber auch mit Abwehrreaktionen gegen fremde Zellen und Gewebe bzw. gegen eigene Zellen und Gewebe (Autoimmunreaktionen) beschäftigt.
  • Ein Plasmid ist ein extrachromosomales, ringförmiges DNA-Molekül, das bei Bakterien und Hefen vorkommt und sich unabhängig vom Hauptchromosom vermehren kann. Häufig tragen Plasmide Gene für Resistenzfaktoren (z. B. gegen Antibiotika), die den Trägern einen Selektionsvorteil vermitteln. Wenn die Gegenwart eines Plasmids für ein Bakterium keinen Überlebensvorteil bietet, dann verliert es dieses mit der Zeit. Plasmide mit Transfergenen können von einem Bakterium auf ein anderes übertragen werden.
  • Ein Promotor ist ein Abschnitt auf der DNA, der die Expression der dahinter liegenden Gene reguliert. Dies geschieht, indem DNA-bindende Proteine, so genannte Transkriptionsfaktoren, an den Promotor binden und so ein Startsignal für die RNA-Polymerase geben, welche eine mRNA-Kopie der Gene anfertigt.
  • Proteine (oder auch Eiweiße) sind hochmolekulare Verbindung aus Aminosäuren. Sie übernehmen vielfältige Funktionen in der Zelle und stellen mehr als 50 % der organischen Masse.
  • Die Ribonukleinsäure (Abk. RNS oder RNA) ist eine in der Regel einzelsträngige Nukleinsäure, die der DNA sehr ähnlich ist. Sie besteht ebenfalls aus einem Zuckerphosphat-Rückgrat sowie einer Abfolge von vier Basen. Allerdings handelt es sich beim Zuckermolekül um Ribose und anstelle von Thymin enthält die RNA die Base Uracil. Die RNA hat vielfältige Formen und Funktionen; sie dient z. B. als Informationsvorlage bei der Proteinbiosynthese und bildet das Genom von RNA-Viren.
  • Ein Vakzin ist ein Impfstoff. Dieser besteht aus toten oder abgeschwächten Erregern (oder deren antigenen Determinanten), durch deren Verwendung Immunität gegen diese Pathogene im Körper erzeugt wird.
  • Ein Virus ist ein infektiöses Partikel (keine Zelle!), das aus einer Proteinhülle und aus einem Genom (DNA oder RNA) besteht. Um sich vermehren zu können, ist es vollständig auf die Stoffwechsel der lebenden Zellen des Wirtsorganismus angewiesen (z.B. Bakterien bei Phagen, Leberzellen beim Hepatitis-A-Virus).
  • Unter Zelltherapie versteht man die Behandlung von Patienten mit lebenden Zellen, um kranke Zellen zu ersetzen oder durch neue, voll funktionsfähige Zellen zu unterstützen.
  • Die Expression ist die Biosynthese eines Genprodukts (= Umsetzung der genetischen Information in Proteine). Sie erfolgt in der Regel als Transkription von DNA zu mRNA und anschließender Translation von mRNA zu Protein.
  • Der Epidermale Wachstumsfaktor (Abk. EGF für Epidermal Growth Factor) ist ein Protein, das als Signalmolekül bei der Einleitung der Zellteilung auftritt. Das EGF-Protein bindet dabei an Rezeptoren auf der Zelloberfläche, die als Epidermal Growth Factor Receptors (EGFRs) bezeichnet werden. Das Zusammenspiel von EGF mit seinen Vorläuferproteinen und Rezeptoren gehört zu den bestuntersuchten Signaltransduktionswegen im Bereich der Krebsforschung.
  • Molekular bedeutet: auf Ebene der Moleküle.
  • Als Fluoreszenz wird die spontane Emission von Licht bestimmter Wellenlänge nach Anregung eines Moleküls mit Licht einer anderen Wellenlänge bezeichnet.
  • Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft
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