E. coli K12 retrovirales Genom

Az. 6790-10-89
Dezember 2007
Allgemeine Stellungnahme der ZKBS zur Risikobewertung
von E. coli K12 mit cDNA des vollständigen Genoms eines Retrovirus
Retroviren (Familie: Retroviridae) sind umhüllte RNA-Viren, die in die sieben Gattungen Alpha-, Beta-,
Gamma-, Delta- (HTLV-1,-2, STLV-1,-2,-3), Epsilon-Retrovirus, Lentivirus (HIV-1,-2, SIV) und
Spumavirus unterteilt worden sind.
Das retrovirale Genom besteht aus zwei identischen, einzelsträngigen RNA-Molekülen mit (+)-StrangOrientierung, welche 5’-Cap-methyliert und 3’-polyadenyliert vorliegen können. Die im Nukleokapsid
gebundene Reverse Transkriptase schreibt die virale RNA in doppelsträngige DNA um, die als Provirus in
das Wirtsgenom integriert wird. Die terminal liegenden LTRs, welche Polymerase II-Promotoren
enthalten, sind für den weiteren Verlauf der Infektion essenziell. Transkripte des Provirus können als
mRNA zur Translation viraler Proteine fungieren oder als genomische RNA zu neuen Viruspartikeln
verpackt werden. cDNA eines retroviralen Genoms entspricht in der Regel dem Provirus. Nach
Übertragung von cDNA retroviraler RNA auf permissive Säugerzellen werden virale Partikel gebildet.
Für die Risikobewertung eines gentechnisch veränderten Organismus (GVO) ist gemäß § 5 Absatz 3
GenTSV bei Übertragung des Genoms eines Spenderorganismus der Risikogruppen 2-4 auf einen
Empfängerorganismus das Gefährdungspotenzial des Spenderorganismus vollständig in die
Risikobewertung einzubeziehen. Ein dem Spenderorganismus entsprechendes Risiko ist insbesondere
bei der gezielten Übertragung viraler Genome auf Zellen zu erwarten, wenn virale Partikel gebildet
werden können. Wird hingegen DNA vollständiger Genome von Retroviren auf E. coli K12 übertragen, ist
nicht davon auszugehen, dass in E. coli K12 virale Partikel ausgebildet werden. Ein
Gefährdungspotenzial ist lediglich dadurch vorstellbar, dass die virale DNA von E. coli K12 auf
Säugerzellen übertragen wird und dort Viruspartikel ausgebildet werden.
Bei Bakterien ist der Austausch von Erbmaterial zwischen nahe verwandten Spezies ein natürlicher
Vorgang, für den verschiedene Mechanismen zur Verfügung stehen. Hingegen stellt die DNAÜbertragung von Prokaryonten auf Eukaryonten ein in der Natur außergewöhnliches Ereignis dar, für das
besondere Mobilisierungsfunktionen verantwortlich sind [1]. In vitro-Untersuchungen zur spontanen
Plasmid-DNA-Übertragung ohne Transfersystem von E. coli K12 auf Säugerzellen ergaben ein
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Infektionsereignis pro 10 -10 Bakterienzellen, und zeigten eine sehr niedrige Effizienz [2, 3]. Die
verwendeten Vektoren erfüllten dabei die Voraussetzungen nach § 6 Absatz 5 GenTSV als Teil einer
biologischen Sicherheitsmaßnahme.
Da bei gentechnischen Arbeiten mit E. coli K12 Aerosole gebildet werden, die E. coli K12 enthalten, kann
die Übertragung der Plasmid-DNA auf den Experimentator durch Inhalation der Aerosole, als seltenes
Ereignis, nicht ausgeschlossen werden. Solche gentechnischen Arbeiten beinhalten demnach ein
geringes Gefährdungspotenzial.
Bewertung
Erfolgt die Übertragung von cDNA des vollständigen Genoms eines Retrovirus der Risikogruppe 3**
oder der Risikogruppe 2 mithilfe von Vektoren in E. coli K12 und handelt sich bei den VektorEmpfänger-Systemen gemäß § 6 GenTSV um anerkannte biologische Sicherheitsmaßnahmen, werden
die GVO der Risikogruppe 2 zugeordnet. Gentechnische Arbeiten mit den genannten GVO werden der
Sicherheitsstufe 2 zugeordnet.
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Literatur
1.
2.
3.
Drummond M (1979). Crown gall disease. Nature 281, 343 – 347.
Schaffner W (1980). Direct transfer of cloned genes from bacteria to mammalian cells.
Proc Natl Acad Sci U S A. 77: 2163–2167.
Heitmann D. & Lopez-Pila JM (1993). Frequency and conditions of spontanous plasmid transfer from E. coli to
cultured mammalian cells. BioSystems 29: 37-48.
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