zum Inhalt springen
Powered by

Matthias Giese: DNA-Impfstoff gegen weltweites Bienensterben

Zu Forschungszwecken führten vor einigen Jahren Wissenschaftler eine asiatische Bienenart nach Europa ein – nicht wissend mit ihnen auch die Varroa-Milbe. Die Milbe beißt sich auf den Bienen fest, ernährt sich über ihr „Blut“ und infiziert sie vermutlich mit Viren, die für das Massensterben der einheimischen Bienenvölker verantwortlich gemacht werden. Der Parasit hat es in kürzester Zeit geschafft, 50 Prozent aller einheimischen Bienenvölker auszurotten, und ist in der Zwischenzeit zu einem weltweiten Problem geworden. Matthias Giese vom Heidelberger Institute for Molecular Vaccines schlägt deshalb die Alarmglocke, da Bienen mit ihrer Bestäubungstätigkeit für Wild- und Nutzpflanzen unersetzlich sind. Ein von Matthias Giese entwickelter DNA-Impfstoff kann den Durchbruch in der Bekämpfung des Varroa-Parasiten bringen. Im Interview gibt Giese einen Einblick in sein Vorhaben.

International renommierter Impfstoffexperte Dr. Matthias Giese © privat

Herr Dr. Giese, das Bienensterben ist nicht nur eine ökologische Bedrohung, sondern auch wirtschaftlich von Bedeutung für die Bestäubung von Nutzpflanzen. Kennen Sie hierzu konkrete Zahlen?

Aus den USA liegen konkrete Zahlen vor. Man schätzt den durch Bienensterben verursachten Verlust in der Landwirtschaft auf 15 Milliarden Dollar jährlich. Aus Deutschland kenne ich keine Zahlen. Aber das Bienensterben könnte drastische Konsequenzen für die Welternährung mit sich bringen.

Kann man dem Milbenproblem nicht mit dem Einsatz von natürlichen oder chemischen Mitteln Herr werden? Welche Erfolge zeigte die Züchtung von Varroa-resistenten Honigbienen?

Man kann die Milbenbedrohung durch verschiedenste Mittel erfolgreich reduzieren, allerdings nur für einen begrenzten Zeitraum. Das Problem sind auftretende Resistenzen und eines Tages werden die jetzigen Mittel nicht mehr wirken. Auch die Züchtung von Varroa-resistenten, westeuropäischen Bienen wird seit über zehn Jahren vorangetrieben, doch bis heute absolut erfolglos. Allein die afrikanische Biene ist per se resistent gegen Varroa, doch sie ist sehr aggressiv und eignet sich nicht zur Honigbildung.

Wie genau soll Ihr Ansatz zur Bekämpfung der Milbe aussehen?

Wir möchten einen Impfstoff gegen die Varroa-Milbe entwickeln, wobei unser Bienen-Vakzin nicht gleichzusetzen ist mit der klassischen Impfung. Dafür haben wir ein DNA-Plasmid entwickelt, eine Art Shuttlesystem, das wir den Bienen in einer Zuckerlösung unterschmuggeln. Die Bienen nehmen das Plasmid über diese Nährlösung oral auf. Anhand der eingeschleusten DNA wird in der Biene ein Protein oder eine RNA gebildet, das ausschließlich für die Milben tödlich ist. Diese Substanz gelangt anschließend durch den Akt des Blutsaugens in Varroa.
In unserem neugegründeten Institut verfolgen wir insgesamt drei verschiedene Ansätze zur Entwicklung eines Impfstoffes. Ansatz Nummer Eins beruht auf der Erkenntnis, dass die Milbe während des Blutsaugens relevante Gene des Immunsystems der Biene ausschaltet. Diese immunrelevanten Gene möchten wir in der Biene über ein geeignetes DNA-Plasmid wieder anschalten, ihr Immunsystem stimulieren und sie so gegen Varroa-Befall resistent machen. In unserem zweiten Ansatz nutzen wir das Prinzip der RNA-Interferenz. Die eingeschmuggelten DNA-Plasmide produzieren in der Biene kurze RNA-Sequenzen, die wiederum von der Milbe über das Blut aufgenommen werden. Diese RNA-Sequenzen docken an RNA in Varroa an und verhindern dadurch die Ausbildung von milbennotwendigen Proteinen. Wir denken hier an das Einbringen von Sequenzen, die den Saugrüssel der Varroa-Milbe beschädigen oder verschiedene Verdauungsorgane zerstören. In einem dritten Ansatz werden wir das DNA-Plasmid so ausstatten, dass es ein Gift herstellt, welches ausschließlich für die Milben tödlich ist.

Haben Sie dazu schon Versuche durchgeführt?

Ja, die Vorversuche sind abgeschlossen. Wir haben ein DNA-Plasmid mit einem „Platzhalter“, dem Green Fluorescent Protein, entwickelt. Durch verschiedenste Techniken konnten wir eindeutig nachweisen, dass das Plasmid durch Nahrungsaufnahme tatsächlich in die Biene gelangt, dort in ein Protein umgeschrieben wird und durch die Blutmahlzeit in die Milbe gelangt. Damit haben wir den entscheidenden Schritt gemacht und einen Türöffner in Varroa gefunden.

Ihre Vorversuche zeigen, dass der generelle Weg des DNA-Plasmids von der Nährlösung über die Biene zur Milbe funktioniert. Doch welche exakten DNA-Sequenzen möchten Sie als Impfstoff verwenden?

Nun müssen wir an die relevanten Sequenzen herankommen. Deshalb stehen bei uns demnächst eine große Literaturrecherche und weitere Experimente an. Die Biologie von Varroa ist bislang ein großes Geheimnis, kaum einer hat sich je damit beschäftigt. Deshalb werden wir uns erst einmal an der sehr gut charakterisierten Hausstaubmilbe orientieren.

Bei Varroa-Befall werden nicht nur die Bienen, sondern auch die Brut geschädigt. Können Sie mit Ihrem Impfstoff auch den Bienenlarven helfen?

Varroa ist in der Tat ein Lüstling, er schädigt besonders die Bienenlarven. Doch da haben wir uns eine pfiffige Geschichte ausgedacht. Um an die Larven heranzukommen, möchten wir ein Impfspray entwickeln und damit die Waben aussprühen. Durch die aufgesprühte Zuckerlösung, die wiederum das DNA-Plasmid erhält, bekommen die Larven unser Medikament zugeführt.

Besteht Gefahr, dass das DNA-Plasmid in den Honig oder die Umwelt gelangt?

Wir wollen nicht, dass der DNA-Impfstoff in die Umwelt gelangt. Aus unseren Versuchen wissen wir bereits, dass das DNA-Plasmid nicht im Kot der Bienen vorhanden ist. Die Anwendung soll so gestaltet werden, dass der Impfstoff erst nach der Honigernte zum Einsatz kommt. Nächstes Frühjahr werden wir untersuchen, ob der Impfstoff überhaupt in der Honigblase landet. Bis jetzt spricht nichts dafür.

Werden DNA-Plasmide schon erfolgreich für Impfungen eingesetzt?

Solche Impfstoffe werden bereits in der Veterinärmedizin bei Großtieren und auch Fischen erfolgreich eingesetzt, in der Humanmedizin spielt es in der experimentellen Forschung eine große Rolle.

Ist Ihr Ansatz weltweit einmalig?

Unsere Literaturrecherchen zeigten, dass so etwas noch nicht publiziert wurde. Somit sind wir einmalig. Eine israelische Arbeitsgruppe macht ähnliche Versuche mit RNA-Interferenz. Doch unsere Methode hat den Vorteil, dass DNA im Vergleich zu RNA viel stabiler ist – RNA, die zerfällt ja schon beim Hingucken. Weiterhin ist unser Ansatz billiger zu verwirklichen.

Wann wird die Entwicklung des Impfstoffs abgeschlossen sein?

Wir schätzen, dass es noch zwei Jahre dauern wird, inklusive Arzneimittelzulassung und Genehmigungen von Behörden.

Wie hoch schätzen Sie das wirtschaftliche Potenzial des Impfstoffs ein?

Varroa ist ein globales Problem. Meines Wissens gibt es nur ein Land auf der Erde, das noch Varroa-frei ist, und zwar Neuseeland. Doch auch hier scheint die Milbe bereits auf einer vorgelagerten Insel angekommen zu sein. Es wird deshalb einen weltweiten Markt für unser Produkt geben. Wenn der Bienen-Impfstoff erfolgreich ist, dann könnte man damit einen Blockbuster landen.

Wie werden Sie das Forschungsvorhaben in den kommenden Jahren finanzieren?

Wir haben mit unserem erfolgreichen Ansatz die Suche nach Investoren und strategischen Partnern aufgenommen. Es sollte ein Partner aus der Pharmaindustrie sein, da der Impfstoff weltweit verkauft werden soll. Auch die BIOPRO mit Dr. Ralf Kindervater hilft sehr, dass wir die richtigen Partner ansprechen. Momentan sieht es ganz gut aus.

Nun meine letzte Frage: Stehen Sie auch in Kontakt zu Imkern? Wie finden die Ihre Idee?

Die Imker sagen uns, dass Varroa ein riesengroßes Problem für sie ist. Auch sie können Varroa mit den zugelassenen Mitteln nicht vollständig eliminieren und hoffen auf ein erfolgreiches, neues Medikament.

Herr Dr. Giese, vielen Dank für das Gespräch.

Seiten-Adresse: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/fachbeitrag/aktuell/matthias-giese-dna-impfstoff-gegen-weltweites-bienensterben