Maiszünsler-Resistenz - Ökobilanz

Vollständige Kontrolle des Maiszünslers durch Bt-Mais würden Einsparungen bedeuten von:

USA 50 Mio. US$ an Insektiziden 22,5 Mio. US Gallonen an fossilen Brennstoffen 2,5 Mio. Acres an Land 100 000 t an Stickstoffdünger

Frankreich 12 Mio. US $ an Insektiziden 2 Mio. US Gallonen an fossilen Brennstoffen 800 000 Mio. m3 Wasser für die Bewässerung 0,5 Mio. acres an Land

Bedeutung: 7 - 11 Mio. t Mehrertrag an Mais; entsprechen: 100 % der Produktion von Kanada 66% der von Frankreichs oder 15% des Bedarfs der USA an Mais nach CIBA-Seeds Schätzungen 1994

Tab. 31: Schätzung einer Ökobilanz für Bt-Mais

Die Anwendung gentechnischer Verfahren im Lebensmittelsektor hatte den Nebeneffekt, daß sehr intensive vergleichende Untersuchungen zu korrespondierenden Lebensmitteln durchgeführt worden sind und sich der Wissensstand über diese Lebensmittel stark erweitert hat. Zusätzlich werden diese "neuen" Lebensmittel sehr viel umfassender auf ihre Sicherheit und Unbedenklichkeit untersucht, als dies in der Regel bei traditionellen Lebensmitteln der Fall ist.

Von den gentechnisch modifizierten Lebensmitteln der 2. Generation mit erhöhtem Ballaststoffgehalt oder komplexen Kohlenhydraten, von natürlichen Antioxidantien sowie mit Änderungen im Fettsäuremuster bei Ölsaaten, der Bereitstellung bestimmter diätetischer Lebensmittel und hypoallergenen Nahrungsmittel (Tab. 32) werden auch Verbraucher einen unmittelbaren Nutzen haben.

Auch wird die Gentechnik einen Teilbeitrag zur Versorgung der wachsenden Bevölkerung leisten, denn in Zukunft müssen mehr Lebensmittel kostengünstig und ökologisch auf einer immer kleiner werdenden Anbaufläche gewonnen werden. Produktionssteigerung ist grundsätzlich nicht nur negativ zu sehen. Wir müssen uns mit dem Gedanken vertraut machen, daß in 50 Jahren die doppelte Anzahl von Menschen (ca. 10-12 Milliarden) ernährt werden muß. Anders als heute wird dann die Verteilung der Lebensmittel nicht mehr das Hauptproblem sein, sondern die zu geringe Menge. Deshalb müssen bereits heute Verfahren zur Produktionssteigerung und -sicherung unter umweltschonenden Bedingungen entwickelt werden. Hierzu kann die Gentechnik zumindest teilweise beitragen, indem sie gemeinsam mit der konventionellen Züchtung z.B. transgene Pflanzen liefert, die primär höhere Erträge erbringen oder resistent gegen Schadinsekten, Virus- und Pilzerkrankungen sind und somit auf gleicher Anbaufläche höhere Erträge gewährleisten. Allerdings müssen, wie es auch bereits geschieht, hier besonders traditionelle Nahrungsmittelpflanzen der Drittweltländer, wie Reis, Mais, Hirse, Hülsenfrüchte usw. in die Optimierungsversuche einbezogen werden. Gelingt es, mit Lebensmitteln aus transgenen Pflanzen z. B. Vitamin- oder Aminosäuremangelkrankheiten in bestimmten Regionen zu reduzieren, oder Nachernteverluste zu vermindern, so bietet hier die Gentechnik einen direkten Nutzen für die betroffene Bevölkerung.

Problembereich Allergie - Prävention Phenylketonurie Zöliakie Säuglinge Kranke

Ziel Allergen-reduzierte Lebensmittel Phenylalaninfreies Protein Glutenfreie Lebensmittel Langkettige Fettsäuren Hypoallergene Nährstoffe

Tab. 32: Ziele für die Gewinnung diätetischer Lebensmittel mit/von GVO

Lebensmittelallergien sind kein gentechnikspezifisches Risiko. Jedes eiweißhaltige Lebensmittel kann eine Allergie auslösen, und letztlich kann jeder Lebensmittelinhaltsstoff bei bestimmten, meist vorgeprägten Personen Unverträglichkeiten oder Allergien auslösen. Ist die allergieauslösende Substanz, meist ein Protein, identifiziert, kann mit Hilfe der Gentechnik seine Synthese unterdrückt werden [25]. Mit dem Verzehr des Lebensmittels treten dann diese spezifischen allergischen Reaktionen nicht mehr auf. Dieser Weg wurde in Japan bei einer Reissorte versucht zu beschreiten, in der die Synthese eines bestimmten Proteins weitgehend ausgeschlossen wurde [26]. Allerdings wurden aufgrund der Komplexizität der Reisallergie (Vielzahl von Proteinen) und der nicht gänzlichen Ausschaltung der Allergene die Versuche vorläufig abgebrochen.

Weiteren unmittelbaren Nutzen bietet die Gentechnik durch die Reduzierung von mikrobiologischen Risiken bei der Verarbeitung und der direkten Wachstumshemmung von pathogenen Keimen. Genauso positiv kann die Minderung von natürlichen Toxinen oder unerwünschten Inhaltsstoffen (Proteasen-Inhibitoren, Lektinen, Nitrat, Oxalat) in pflanzlichen Produkten durch gentechnische Eingriffe gesehen werden. Eine verbesserte Haltbarkeit oder Lagerungsfähigkeit von Obst und Gemüse durch Unterdrückung des Zellwandabbaus, der Fettsäureoxidation oder der Verzögerung des mikrobiellen Verderbs zur Minderung von Nachernteverlusten sind Anwendungsgebiete der Gentechnik. Dies wird gerade bei der oft geschmähten "Anti-Matsch"-Tomate, der Flavr-Savr Tomate, deutlich. Diese Tomate kann reif und wohlschmeckend geerntet werden und trotzdem noch in einem ansehnlichen Zustand zum Verbraucher gelangen. Die künstliche Nachreifung der häufig grün geernteten konventionellen Tomate entfällt somit. In Tab. 33 sind Nutzenaspekte der Gentechnik zusammengefaßt.

Umsetzung ernährungswissenschaftlicher Erkenntnisse - Optimierte Zusammensetzung von Makro- und Mikronährstoffen - Verbesserter Erhalt von wertgebenden Inhaltsstoffen - Erhöhung des Ballaststoffgehaltes - Änderungen im Fettsäuremuster - Erhöhung des Gehaltes an natürlichen Antioxidantien und Vitaminen - Eliminierung antinutritiver Substanzen - Eliminierung allergener Proteine Ausschaltung toxischer oder hygienischer Risiken im Produkt oder im Herstellungsverfahren - Reduzierung von natürlich vorkommenden Toxinen - Hemmung des Wachstums von pathogenen Keimen - Reduzierung von mikrobiologischen Risiken Entwicklung hypoallergener und diätetischer Lebensmittel Verbesserung und Erweiterung von sensorischen Eigenschaften Verbesserte Haltbarkeit und Lagerfähigkeit von Lebensmitteln - Unterdrückung der Fettoxidation - Unterdrückung des Zellwandabbaus - Hemmung des mikrobiellen Verderbs - Minderung von Nachernteverlusten Ressourcen- und Ertragssicherung - Ausbildung von Resistenzen gegen Krankheitsbefall - Verbesserte oder veränderte Rohstoff- und Reststoffverwertung Entlastung der Umwelt - Verringerung des Einsatzes von Pflanzenschutzmitteln - Verringerung des Energie- und Wasserverbrauchs - Verringerung von "Abfallstoffen" und Lösungsmitteln Verfahrensoptimierung - Kosteneinsparung - Wettbewerbsfähigkeit

Tab. 33: Chancen und Nutzen der Gentechnik im Agrar- und Lebensmittelsektor

1.6 Gefährdungspotentiale

Die gesundheitliche Unbedenklichkeit der Lebensmittel steht im Vordergrund. Dabei ist es ohne Bedeutung, ob die Lebensmittel oder die Zutaten mit der Gentechnik in Berührung gekommen sind oder nicht. Gesundheitsgefährdende Lebensmittel dürfen nicht in den Verkehr gebracht werden.

Erstmals kann durch gentechnische Verfahren genetisches Material völlig frei, nicht mehr durch Kreuzungsbarrieren ver- oder behindert, zwischen Organismen ausgetauscht werden. Gene können aus ihren angestammten Organismen und ihrem üblichen Milieu auf völlig andere Organismen aus einem völligen anderen ökologischen Gefüge übertragen werden. Beispiele hierfür sind Antibiotika-Resistenzgene oder Gene für Herbizidtoleranz, die typischerweise aus Mikroorganismen stammen und nun weitläufig auf Pflanzen übertragen werden. Über das Verhalten solcher "neuen" Gene in den "neuen" Organismen und über die möglichen Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt haben wir noch keine Erfahrungen und vieles wird aus Vergleichen mit konventionell gezüchteten oder mutierten Organismen abgeleitet. Auch hier wissen wir, daß Gefährdungen nicht völlig ausgeschlossen werden können. In Tabelle 34 sind einige mögliche, häufig diskutierte, Gefährdungspotentiale, die sich durch die Anwendung der Gentechnik ergeben könnten, aufgelistet. Durch eine umfassende und sorgfältige Sicherheitsbewertung lassen sich Risiken minimieren, aber eine Technik mit dem "Null-Risiko" gibt es nicht.

Gefährdungspotentiale

Gesundheitliche Risiken

- Verwendung pathogener, unbekannter Organismen, Synthese toxischer Substanzen

- Produktion von unerwarteten, unerwünschten Substanzen durch den nicht vorher bestimmbaren Einbau des Genkonstrukts in das Genom

- Änderungen in / von typischen oder wichtigen Inhaltsstoffen

- Veränderung der ernährungsphysiologischen Wertigkeit des Lebensmittels

- Gentransfer, insbesondere von Antibiotikaresistenz-Genen, auf die Darmflora

- Vermehrte Allergien

Ökologische Risiken

- Horizontaler und vertikaler Gentransfer

- Auswilderung von transgenen Pflanzen mit Selektionsvorteilen

- Reduktion genetischer Ressourcen durch transgene Nutzpflanzen

- Bildung neuer pflanzenpathogener Viren durch Rekombinationsvorgänge bei virusresistenten Nutzpflanzen

Ökonomische Risiken

- Rationalisierung und Konzentration von Wirtschaftsbereichen - Saatzuchtbetriebe werden von Chemieunternehmen übernommen - Industrialisierung der Landwirtschaft - Abkehr von bäuerlichen Betrieben - Abhängigkeit der Landwirtschaft von Industrieunternehmen - Verlust von Arbeitsplätzen

Tab. 34: Potentielle Risiken der Gentechnik im Agrar- und Lebensmittelsektor

Zur Abschätzung und Abwehr prinzipiell möglichen Gefährdungen wurden Konzepte zur Prüfung der gesundheitlichen Unbedenklichkeit von Lebensmitteln, die selbst den GVO darstellen, GVO oder daraus isolierte Produkte enthalten, von verschiedenen nationalen und internationalen Gremien und Organisationen, wie z.B. FAO/WHO, OECD, International Food Biotechnology Council (IFBC), International Life Science Institute (ILSI) und auf mehreren WHO- und OECD Workshops erarbeitet [5, 27, 28]. Als gemeinsames Schlüsselelement für die Sicherheitsbewertung dient das von der OECD formulierte Prinzip der substantiellen Äquivalenz. Substantielle Äquivalenz bedeutet in diesem Zusammenhang,

a) daß der/das vergleichbare traditionelle Organismus/Erzeugnis als Grundlage zum Vergleich des transgenen Organismus oder des daraus gewonnenen Erzeugnisses herangezogen werden kann, und

b) daß der neue Organismus oder die daraus gewonnenen Produkte sich nicht wesentlich in ihrer Zusammensetzung, ihrem Nährwert, ihrem Stoffwechsel, ihrem Verwendungszweck, sowie ihrem Gehalt an unerwünschten Stoffen von dem traditionellen Vergleichsprodukt unterscheiden.

Die entwickelten Konzepte und das Prinzip der substantiellen Äquivalenz dienten als Grundlage von Empfehlungen zur Sicherheitsbewertung von neuartigen Lebensmitteln im Rahmen der Novel Food Verordnung (s. Anhang).

Wesentliches Bewertungskriterium ist die Feststellung der substantiellen Äquivalenz der Erzeugnisse. Hierzu sind Informationen über Wirts- und Spenderorganismen, deren Tradition in der Lebensmittelherstellung, die gentechnische Modifikation, die Stabilität und den DNA-Transfer sowie über die Zusammensetzung der Inhaltsstoffe (toxische Komponenten, essentielle nutritive Stoffe), ernährungsphysiologische einschließlich allergene Auswirkungen erforderlich.

Abb. 21: Ebenen der möglichen Gefährdungen

Bei der Verwendung transgener Mikroorganismen und bei Verwendung von Markergenen, insbesondere bei Antibiotikaresistenz-Genen, müssen mögliche Risiken des Gentransfers auf die menschliche Darmflora, der Kolonisierung der GVO sowie die Nutzung der Antibiotika in der Human- und Tiertherapie und -prophylaxe überprüft werden.

Führt die Bewertung dahin, daß das neuartige Erzeugnis als substantiell äquivalent zu dem vergleichbaren konventionellen Produkt eingestuft werden kann und Gebrauchs- sowie Verzehrgewohnheiten ebenfalls sehr ähnlich sind, so sind keine gesundheitlichen Gefährdungen zu erwarten. Kann die substantielle Äquivalenz nicht festgestellt werden, so sind besondere erweiterte toxikologische und ernährungsphysiologische Untersuchungen notwendig. Die Bewertung muß von Fall zu Fall spezifisch durchgeführt werden.

Das Risikopotential von GVO (Abb. 21) und den daraus gewonnenen Erzeugnissen lassen sich hinreichend bewerten und minimieren, wenn folgende Voraussetzungen gegeben sind:

Umfassende Informationen zum Spender- und Wirtsorganismus müssen vorhanden sein, insbesondere dann, wenn die Organismen noch nicht traditionell in der Lebensmittelverarbeitung eingesetzt wurden.

Umfassende Kenntnisse über die übertragene genetische Information, die Vektoren, über die Transfermethode und die Anzahl der Genkopien müssen vorhanden sein.

Der GVO muß genau charakterisiert und das Verhalten in seiner Umwelt untersucht worden sein.

Das Genprodukt muß umfassend charakterisiert sein und umfassende toxikologische, ernährungsphysiologische und immunologische Untersuchung zum Genprodukt und des zum Verzehr bestimmten Produktes müssen vorliegen.

Informationen zu den Gebrauchs-, Verbrauchs- und Verzehrsgewohnheiten müssen vorgelegt werden.

1.6.1 Organismus

Bei der Sicherheitsbewertung von Organismen wird berücksichtigt, ob der DNA-Spender und / oder DNA-Empfänger bereits eine lange sichere Tradition in der Lebensmittelgewinnung hat. In den USA wurde der umfassende Begriff "GRAS" (Generally Recognized As Safe) geprägt, der sich sowohl auf Einzelsubstanzen, Organismen und ganze Lebensmittel bezieht. Erhält in den USA ein Produkt den GRAS-Status, so kann davon ausgegangen werden, daß von ihm keine Gefährdung ausgeht. Auch das Chymosin aus GVO hat den GRAS-Status. Die Begriffe STIFF und STIHN werden fast ausschließlich in Europa benutzt und beziehen sich für STIFF (Safe Tradition In Food Fermentation) auf Fermentationsorganismen und für STIHN (Safe Tradition In Human Nutrition) auf pflanzliche und tierische Produkte bzw. Organismen [29].

Die Sicherheitsbedenken hinsichtlich eines gentechnisch veränderten Mikroorganismus betreffen vor allem dessen Fähigkeit, in Konkurrenz zur natürlichen Darmflora zu treten und den menschlichen Darm zu besiedeln [30]. Eine intakte Darmflora unterdrückt normalerweise die Ansiedlung von verzehrten Mikroorganismen. Eine negative Wirkung auf die Zusammensetzung der Darmflora könnte jedoch der breite Einsatz von gentechnisch veränderten Bakteriostatika segregierenden Schutzkulturen haben. Die Entwicklung eines Toxinbildners oder Pathogens durch den gentechnischen Eingriff bzw. die Inaktivierung oral aufgenommener Antibiotika bei Verwendung von Antibiotikaresistenzgenen als Selektionsmarker können als Risiken diskutiert werden (Tab. 35).

Markergene - Risiken

Markergene Antibiotika-Resistenz Herbizidtoleranz Metabolische Gene

Potentielle Risiken Gentausch mit Darmflora Inaktivierung von Antibiotika Genprodukt = Allergen Genprodukt = Toxin

aber:

Antibiotika-Resistenzgene stammen von Mikroorganismen und sie sind in der Umwelt weitverbreitet. Mit dem Verzehr von frischem Obst und Gemüse werden antibiotika-resistente Mikroorganismen aufgenommen.

Tab. 35: Potentielle Risiken von Markergenen

Im Ernährungsbereich werden jedoch in der Regel Organismen eingesetzt, die eine lange und sichere Tradition in der Lebensmittelproduktion besitzen und somit als unbedenklich gelten. Werden solche Organismen als Donor- und Akzeptororganismen verwendet, so ist es sehr wahrscheinlich, daß die gentechnische Veränderung wieder zu einem sicheren Organismus führt. Enthalten Lebensmittel Genprodukte der Antibiotikaresistenzgene in ihrer enzymatisch aktiven Form, ist es vorstellbar, daß im Magen-Darmtrakt kurz vor oder nach der Mahlzeit oral aufgenommene Antibiotika inaktiviert werden. Allerdings sind die Bedingungen im Darmtrakt für die enzymatische Inaktivierung sehr ungünstig. Die En-zyme benötigen ATP als Energieträger und einen schwach alkalischen pH-Wert zur Entfaltung ihrer Aktivität. Im Magen kommt zwar ATP vor, aber das saure Magenmilieu behindert sehr stark die enzymatische Wirkung. Im Dünn- und Dickdarm liegen optimale pH-Bedingungen vor, aber nicht das notwendige ATP. Zusätzlich sind die Genprodukte der Antibiotika-Resistenzgene empfindlich gegenüber dem proteolytischen Angriff der Verdauungsenzyme, so daß die Inaktivierung von oral aufgenommen Antibiotika durch gentechnisch veränderte Organismen keinen bedenklichen Umfang erreichen wird.

1.6.2. Gentransfer

Im Zusammenhang mit dem Verzehr von Lebensmitteln, die mit Hilfe der Gentechnik hergestellt wurden, wird der Gentransfer auf Mikroorganismen der menschlichen Darmflora und auf die Mucosa-Epithelzellen des menschlichen Darms diskutiert. Der Gentransfer auf die Darmepithelzellen ist nur von geringer Bedeutung, da es sehr unwahrscheinlich ist, daß mit der Nahrung aufgenommene Gene den Darm vollkommen intakt erreichen oder die zur Expression benötigten Regulationssequenzen aufweisen. Die Arbeiten von Doerffler et al. [31, 32]) zeigen zwar, daß mit der Nahrung aufgenommene DNA nicht vollständig hydrolysiert und teilweise in Zellen eintreten kann, aber auch die Autoren kommen zu dem Schluß, daß hier kein besonderes neues Risiko von rekombinierter DNA gegenüber "klassischer" DNA vorliegt. Außerdem wäre eine Etablierung der Gene, falls sie intakt und mit den entsprechenden Regulationssequenzen übertragen werden, aufgrund der ständigen Abschieferung der Epithelzellen sehr unwahrscheinlich. Von größerer Bedeutung ist der Transfer von DNA auf Mikroorganismen der Darmflora. Bei Verzehr von gentechnisch veränderten Mikroorganismen als Lebendkulturen besteht die Möglichkeit eines Gentransfer. Die Wahrscheinlichkeit ist beim Verzehr von unverarbeiteten (rohen) Lebensmitteln aus transgenen Pflanzen geringer, da bis zum Zeitpunkt der Exposition die verzehrte DNA durch die Aktivität von Verdauungsenzymen weitgehend abgebaut wird. Selbst wenn intakte Gene aus den verzehrten transgenen Pflanzen auf Mikroorganismen der Darmflora übertragen werden sollten, ist die Expression dieser Gene unwahrscheinlich, da die pflanzlichen Regulationssequenzen des übertra-genen genetischen Materials in den Mikroorganismen der Darmflora keine Funktion ausüben.

Fremde DNA ist ein Teil des Ökosystems

1. Nahrungsaufnahme Aufnahme: 100 bis 1000 mg DNA Ausscheidung: 1 bis 10 mg DNA Kloake/Tag: 1 bis 10 kg DNA/Tag und 100 Mio. Einwohner; DNA in rekombinationsfähigen Fragmenten

2. Infektionen mit Viren und Mikroorganismen

3. Beerdigungen pro Jahr 100 g DNA pro Mensch; 88 Tonnen/Jahr in Deutschland

4. Jahreszeitliche Belastung durch Pflanzen Pollenflug Laub und Früchte; wahrscheinlich Tonnen von DNA

5. Übertragungen bei Sexualverhalten 10 bis 30 mg DNA/Jahr; 5 bis 15 kg DNA/Jahr und 1 Million Einwohner

6. Rekombinante DNA in den Laboratorien 10-9 bis 10-6 g DNA /Labor und Experiment

1. - 5. Vorgänge seit Jahrmillionen 6. Rekombinierte DNA seit 1972

nach Doeffler et al. 1997 [31]

Tab. 36: DNA-Mengen in der Umwelt

Der Gentransfer ist gering einzuschätzen, wenn hochverarbeitete Lebensmittel verzehrt werden, da die DNA der GVO durch den Verarbeitungsprozess weitgehend abgebaut oder entfernt wird. Außerdem ist zu berücksichtigen, daß wir täglich beträchtliche Mengen an DNA (je nach Ernährungsgewohnheiten 1 - 3 g) verzehren und sich die Genübertragungsraten bei in vivo und in vitro rekombinierter DNA nicht unterscheiden. Bisher durchgeführte Untersuchungen zum Transfer plasmid-codierter Resistenzfaktoren im Magen-Darmtrakt weisen darauf hin, daß dieser Transfer ein äußerst seltenes Ereignis ist. Dies wird auch dadurch bestätigt, daß beim Verzehr von Frischobst und -gemüse, auch ohne Einsatz der Gentechnik, eine Vielzahl lebender antibiotikaresistenter Mikroorganismen aufgenommen wird, ohne daß bisher negative Auswirkungen bekannt geworden sind [27].

Auch bei Pflanzen können Gene über den Pollenflug oder Insekten auf nahe verwandete Arten oder Gattungshybride übertragen werden. Auf Feldern bzw. angrenzenden Flächen, auf denen die transgene Pflanze und die traditionelle Kulturpflanze oder korrespondierende Wildpflanzen zeitgleich blühen, ist die Übertragung des neueingeführten Gens in die Wildpopulation nicht auszuschließen [33, 34, 35] (Tab. 37). Unter Selektionsdruck kann sich das "Fremdgen" etablieren. So ist bereits beim Raps die Übertragung des BASTA-Resistenzgens auf nahe verwandte Kreuzblüter nachgewiesen worden. Ähnliches könnte auch bei Zuckerrüben in der Nähe von Saatzuchtstationen stattfinden. Im kommerziellen Anbau zur Zuckergewinnung ist das Auskreuzen kaum gegeben, da hier die Zuckerrüben nicht bis zur Blüte auf dem Feld bleiben. Keine Auskreuzung wird bei Mais, Kartoffeln und Sojabohnen in Europa auftreten, denn hier fehlen nahe verwandte Wildformen. Dennoch bleibt bei unseren Kulturpflanzen das Problem der Auskreuzung für den ökologischen Landbau, denn der Gentransfer in die nicht modifizierten Pflanzen wird sich auch bei hinreichend großen Mantelsaaten nicht verhindern lassen. DNA ist ein natürlicher Bestandteil unseres Lebensraumes (Tab. 36) und alle Organismen müssen /mußten sich mit Fremd-DNA auseinandersetzen.

1.6.3 Unerwartete Effekte

Die Gefährdung geht im allgemeinen nicht von der gewünschten Veränderung, sondern von unerwarteten Nebeneffekten (Positionseffekten, pleiotropen Effekten) des gentechnischen Eingriffs aus.

Transgene Pflanze	Wildform
Raps (Brassica napus) Zuckerrübe (Beta vulgaris subsp. rapaceae) Hafer (Avena sativa) Karotte (Daucus carota) Luzerne (Medicago sativa) Chiroree (Cichoricum intybus) Mais (Zea mays) Reis (Oryza sativa)	Rüben, Rübsen (Brassica rapa) Wildkohl (Brassica oleracea) Schwarzer Senf (Brassica nigra) Wildrüben (Brassica campestris) Ackersenf (Sinapis arvensis) Wildrübe (Beta vulgaris subsp . maritima) Flughafer (Avena fatu) Wilde Möhre (D. carota) Sichel-Luzerne (Medicago falcata) Wegwarte (C. intybus) Teosinte (Zea mexicana) Wilder Reis (Oryza perenne) mod. nach Sukopp und Sukopp, 1993[33]

Tab. 37: Kulturpflanzen, die durch Hybridisierung mit Transgenen verwildern könnten

Mit den heutigen Kenntnissen über Genomorganisation / Strukturen und den Techniken zur gentechnischen Veränderung von Organismen lassen sich weder die Integrationsorte noch die Zahl der eingebauten Genkopien steuern. Insertierte Genkopien können Einfluß auf umgebende Genabschnitte nehmen und somit unvorhersehbare Folgen nach sich ziehen. Unerwartete Folgen des Eingriffs ins Genom sind übrigens nicht auf gentechnische Verfahren beschränkt, sondern können auch bei der klassischen Züchtung auftreten; die potentiellen Risiken sind bei der Anwendung der Gentechnik die gleichen wie bei der klassischen Züchtung (z.B. Anhäufung von Toxinen oder antinutritiven Faktoren, Verminderung wertgebender Inhaltsstoffe, veränderte Bioverfügbarkeit von Mikro-, Makronährstoffen und Toxinen). Da die Ergebnisse bei der klassischen Stammoptimierung meist zufällig und im Vergleich zur gentechnischen Optimierung weitaus weniger kontrollierbar sind, sollte man konsequenterweise zur Verringerung unerwarteter Folgen die Stammoptimierung auf gentechnische Methoden umstellen, weil durch das gezieltere Vorgehen die Veränderungen auf DNA-Ebene bekannt sind, wodurch zusätzliche Sicherheit gewonnen werden kann.

1.6.4 Einzelsubstanzen

Die Gewinnung von Einzelsubstanzen (Lebensmittelzusatzstoffe, isolierte Lebensmittelbestandteile, Verarbeitungshilfsstoffe) mit Hilfe von GVO erfolgt nach Fermentation über traditionelle Aufarbeitungsverfahren. Diese Substanzen enthalten somit weder den gentechnisch veränderten Organismus noch die intakte rekombinante genetische Information (rDNA). Als Produktionsorganismen kommen Bakterien, filamentöse Pilze und Hefen, die als unbedenklich anerkannt sind (GRAS-, STIFF- Organismen) in Frage. Einzelsubstanzen aus gentechnisch veränderten Organismen sind im allgemeinen mit denen aus traditioneller Produktion identisch. Die Begleitsubstanzen in den zur Anwendung kommenden Präparaten können jedoch neu sein. Bei der Verwendung von STIFF-Organismen zur Produktion sind diese Begleitsubstanzen zunächst einmal als nicht besonders bedenklich einzustufen, da sie ja auch üblicherweise zusammen mit diesen Organismen verzehrt werden. Durch unerwartete Effekte könnten jedoch auch problematische Stoffwechselprodukte gebildet werden. Inwieweit diese Produkte während der Aufarbeitungsverfahren abgetrennt werden können, hängt unter anderem von der Art der Einzelsubstanz ab. Niedermolekulare Stoffe lassen sich oft in sehr hoher Reinheit isolieren oder gar kristallisieren, während bei hochmolekularen Substanzen, z. B. Proteinen, eine Darstellung in hoher Reinheit unwirtschaftlich ist. Zu berücksichtigen ist jedoch, daß niedermolekulare Substanzen im Gegensatz zu Proteinen nicht die direkten Genprodukte darstellen. Um große Mengen einer niedermolekularen Substanz in einem GVO zu produzieren, muß die Konzentration des direkten Vorläufers durch den gentechnischen Eingriff erhöht werden. Handelt es sich bei der gewünschten niedermolekularen Substanz nicht um ein Endprodukt eines Stoffwechselweges, ist außerdem seine weitere Verstoffwechselung zu unterbinden. Deshalb kann es im Produktionsorganismus zu Nebenreaktionen kommen. Falls die Nebenprodukte der gewünschten niedermolekularen Verbindung sehr ähnlich sind, lassen sie sich bei der Reinigung nicht oder nur schwer abtrennen. Da die Übersetzung der genetischen Information ein streng kontrollierter Prozeß ist, muß dagegen bei der Proteinproduktion in einem GVO nicht mit der Synthese von neuartigen, dem gewünschten Protein äußerst ähnlichen Proteinen gerechnet werden.

1.6.5 Allergien

Mit der Gentechnik werden letztlich neue Proteine in einen Organismus transferiert. Proteinen kommt die Hauptbedeutung für die Induktion von Allergien zu. Daher ist bei der Expression neuer Proteine, gleich, ob sie durch gentechnische oder züchterische Verfahren in Organismen / Lebensmittel eingebracht worden sind, zunächst grundsätzlich von einem Risikopotential zur Etablierung von Lebensmittelallergien auszugehen. Nahezu alle Lebensmittelallergene sind Proteine. Aber nur wenige der vielen im Lebensmittel vorkommenden Eiweiße verursachen bei der Mehrheit der Bevölkerung eine Sensibilisierung. Nüsse, Eier, Milch, Sojabohnen, Weizen, Fische

und Krustentiere werden als hoch allergene Lebensmittel eingestuft. Sie bedingen mehr als 90% aller Lebensmittelallergien. Grundsätzlich können alle eiweißhaltigen Lebensmittel Allergien hervorrufen. Der Anteil an erwachsenen Personen, die an Lebensmittelallergien leiden, wird auf 1 - 5 % geschätzt (Tab. 38) [36, 37, 38]. Da Allergien in der Bevölkerung offensichtlich zunehmen, gewinnt das Thema Lebensmittelallergien und Gentechnik zunehmend an Brisanz, zumal keine allgemeingültigen Vorhersagen zum allergenen Potential von Proteinen / Enzymen gemacht werden können [36].

Lebensmittelallergien
25 % der deutschen Bevölkerung glaubt unter einer Lebensmittelallergie zu leiden < 2 % besitzen tatsächlich eine klinisch manifestierte Lebensmittelallergie 98 % lokale Symptome 2 % systemische Reaktionen
Verteilung von Lebensmittelalergenen in Prozent
Gemüse, Salate, Obst Milch Hühnereiweiß Fisch Gewürze Krebse Fleisch Nüsse, Samen	42,8 16,4 11,9 7,2 5,7 5,2 4,5 2,5 nach Wüthrich,1993[37]

Tab. 38: Lebensmittelallergene und Einschätzung der Allergiehäufigkeit

Mit der Gentechnik selbst wird grundsätzlich nicht das allergene Potential eines Proteins verändert. Mit dem Gentransfer werden weder die Struktur noch die Eigenschaft des Proteins / Enzyms verändert. Es werden weder strukturelle noch lineare Epitope modifiziert, und somit ändert sich auch nicht das allergene Potential des transferierten Proteins. Proteine, die kein besonderes allergenes Potential aufweisen, besitzen auch nach ihrem Gentransfer in einen anderen Organismus kein erhöhtes oder verändertes allergenes Potential. Löst der Verzehr eines Proteins bekanntermaßen keine Allergie aus, so wird es auch nach Übertragung seines Gens in einen anderen Organismus nicht zur Auslösung einer Allergie kommen. Enzyme, die traditionell in der Lebensmittelverarbeitung eingesetzt werden und nicht zu Lebensmittelallergien führen, bergen auch nach ihrer Gewinnung aus GVO kein neues allergenes Risiko. Jedoch lassen sich durch die Gentechnik nun auch Enzyme herstellen, deren Gewinnung zuvor nicht rentabel war. Das Auftreten von Lebensmittelallergien durch den vermehrten Einsatz solcher Enzyme ist nicht auszuschließen. Es kann sogar mit solchen gerechnet werden. Diese Allergien lassen sich jedoch in der Regel nicht aus dem Verzehr dieser verarbeiteten Lebensmittel herleiten, sondern es sind Stauballergien. Arbeitsplatzbedingte Stauballergien werden hier nicht betrachtet; sie sind aber Gegenstand der Risikodiskussion. Durch geeignete produktions- und arbeitstechnische Vorsorgeverfahren haben sich solche Allergien im letzten Jahrzehnt drastisch reduziert.

In einem bekanntermaßen allergenen Lebensmittel stellen nicht alle Proteine das allergieauslösende Agens dar, sondern es sind in der Regel nur wenige Eiweiße. Daher erzeugt nicht grundsätzlich jedes transferierte Protein aus einem allergenen Lebensmittel die entsprechende Allergie bei dem neuen Erzeugnis. Beim Transfer von Genen aus Organismen, die bekanntermaßen Allergien auslösen, kann das allergene Potential des neueingeführten Proteins durch in vitro - und in vivo - Tests ermittelt werden, da in der Regel Seren von Allergikern mit entsprechenden Antikörpern vorhanden sind. Bei Genen (Proteinen) aus Organismen, bei denen nicht bekannt ist, daß sie Unverträglichkeiten auslösen, kann das allergene Potential durch Vergleiche mit bekannten Allergenen abgeschätzt werden. Hierfür können Molekülgröße, Glykosylierungsgrad, Sequenzhomologien und Stabilitäten während der Verarbeitung und der Magendarmpassage herangezogen werden. In den Tabellen 39, 40, 41 sind Gemeinsamkeiten und Unterschiede von typischen Allergenen und neueingeführten Proteinen zusammengestellt. Falls das Protein kleiner 10 kDa ist, keine oder nur wenige Kohlehydratseitenketten und keine Homologien zu bekannten allergenen Epitopen aufweist und zusätzlich durch Pepsin, Trypsin, Chymotrypsin rasch hydrolysiert wird, kann bei diesem Eiweiß für die Allgemeinheit von keinem oder nur einem sehr geringen allergenen Potential ausgegangen werden. Das Prüfschema für die Abschätzung der Allergenität eines Proteins [42, 44] ist in Abbildung 22 dargestellt. Die neueingeführten Gene (Proteine) in Soja, Mais, und Raps entsprechen den oben aufgeführten Kriterien. Sie werden als nicht allergen angesehen [42, 43].

Allergene und Stabilität gegenüber der Hydrolyse durch Pepsin
Protein	% am Gesamt- protein	Stabilität (min) Protein Fragmente
Hühnereiweiß Ovalbumin (Gal d2) Ovomucoid (Gal d 1) Conalbumin (gal d3) Milch ß-Lactoglobulin Casein -Lactoglobin Rinderserumalbumin Sojabohne ß-Conglycin (ß-Untereinheit) Kunitz-Trypsin-Inhibitor Sojabohnen-Lectin ß-Conglycinin Glycinin Erdnuß Ara h II Erdnuß-Lectin	54 11 12 9 80 4 1 18,5 2 - 4 1 - 2 18,5 51 6 1,3	60 8 0 60 2 0,5 0,5 60 60 15 2 0,5 60 8	- - 15 - 15 15 2 - - - 60 15 - -
Nicht allergene Pflanzenproteine
Ribulose-1,5-PO4 Carboxylase (LSU-Spinat) Lipoxyenase (Sojabohne) PEP-Carboxylase (Mais) Saure Phosphatase (Kartoffel) Sucrose Synthetase (Weizen) ß-Amylase (Gerste)	25 25 < 1 < 1 < 1 < 1 < 1	0 (< 15 s) 0 (< 15 s) 0 (< 15 s) 0 (< 15 s) 0 (< 15 s) 0 (< 15 s) 0 (< 15 s)	- - - - - - -
mod. nach Astwood, Leach, Fuchs; 1996

Tab. 39: Proteolyse-Stabilität gegenüber Pepsin (artifizieller Magensaft) von einigen Allergenen und nicht allergenen Pflanzenproteinen

Stabilität neueingeführter Proteine gegenüber der Proteolyse durch Pepsin
Protein			% am Gesamtprotein	Stabilität (min) Protein Fragmente
ACC-Desaminase Bt-Toxin Bt-HD-1 Toxin Bt-HD-73 Toxin CP4-EPSP-Synthase Glyphosate Oxidoreduktase ß-D-Glucurondiase Neomycin Phosphotransferase II Phosphinotricin Acetyltransferase	Tomate Mais Mais Mais Sojabohne Raps Markergen Markergen Raps		0,4 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,1 0,01 < 0,01 < 0,01 n.d.	0 (< 15 s) 0 (< 30 s) 0,5 0,5 0 (<15 s) 0 (<15 s) 0 (<15 s) 0 (<10 s) 0	- - - - - - -

Tab. 40: Proteolyse-Stabiltät gegenüber Pepsin von einigen neueingeführten Proteinen

Charakteristika neueingeführter Proteine
Protein Merkmal	typisches Allergen	CP4 EPSPS	NPT II	PAT	Bt-HD-1 Toxin
Molekulargewicht 10 - 70 kDa Stabil gegenüber Proteolyse pH-Stabilität Hitzestabilität Glykosylierung Hohe Konzentration im LM		- - - - -	- - - - -	- - - - -	- - - - -

Tab. 41: Charakteristika typischer Allergene und neueingeführter Proteine

• zutreffend. - nicht zutreffend

CP4 EPSPS Phosphoenolpyruvatshikimat-Synthase; NPT II Neomycin Phosphotransferase
PAT Phosphinothricin Acetyltransferase, Bt-HD-1 Bt-Toxin (Teilprotein)

Abb. 22: Prüfschema für die Abschätzung des allergenen Potentials eines Proteins

Ein bekanntes Beispiel für die Allergieproblematik ist der Transfer eines Speicherproteins (Gens) aus der Paranuß in Sojabohnen. Mit diesen Protein sollte die Eiweißqualität der Sojabohne als Viehfutter (Erhöhung des Methionin- und Cysteingehaltes) aufgewertet werden. Zwar wußte man, daß Paranüsse Allergien auslösen, aber das (die) dafür verantwortliche(n) Protein(e) waren nicht bekannt. Während der Entwicklungsphase der modifizierten Sojabohnen wurde nun mit Seren von Paranußallergikern festgestellt, daß gerade das neu eingeführte Protein das Hauptallergen der Paranuß darstellt [46]. Die weitere Entwicklung einer solchen Sojabohne wurde deshalb von der Firma eingestellt.

Unter den Lebensmitteln des täglichen Verzehrs sind im Hinblick auf Allergien die gentechnisch modifizierten Lebensmittel die am gründlichsten untersuchten Erzeugnisse.

1.7. Schlußbetrachtung

Gesundheitsgefährdende Lebensmittel dürfen nicht in Verkehr gebracht werden. Nicht nur die Lebensmittelhersteller müssen hier in die Verantwortung genommen werden, sondern auch der Staat, der einem vorbeugenden Gesundheitsschutz seiner Bürger verpflichtet ist. Aussagen zu möglichen Gefährdungspotentialen von GVO oder den daraus gewonnenen Produkten gibt es viele, aber bis heute konnten aufgrund wissenschaftlich belegbarer Fakten keine gentechnisch spezifischen gesundheitlichen Risiken ausgemacht werden. Da aber kaum Erfahrungen mit gentechnisch erzeugten Lebensmitteln vorliegen, wird von der breiten Öffentlichkeit erwartet, daß diese neuartigen Lebensmittel einer umfassenden Sicherheitsbewertung unterzogen werden. Hierbei müssen jedoch nicht nur die Produkte mit lebenden GVO, sondern auch isolierte Produkte aus GVO in die Risikobewertung einbezogen werden. Die Kriterien für die Sicherheitsbewertung müssen wissenschaftlich fundiert sein und einheitlich definiert werden. Die Durchführung der Sicherheitsbewertung muß in allen EU-Staaten nach den gleichen strengen Maßstäben erfolgen und das Ergebnis muß wissenschaftlich nachvollziehbar sein. Mit der Verabschiedung der Novel Food Verordnung sind die Kennzeichnung und die Bedingungen für das Inverkehrbringen von neuartigen Lebensmitteln, auch gentechnisch modifizierter Erzeugnissen, geregelt. Ebenso gewährleisten die Ausführungsbestimmungen zur Sicherheitsbewertung (s. S. 66) neuartiger Lebensmittel einheitliche Bewertungsmaßstäbe. Nicht nur Verbraucher fordern eine Kennzeichnung der Lebensmittel, sondern auch Wirtschaft und Handel erwarten Ausführungsbestimmungen zur Etikettierung. Es ist zu hoffen, daß die Ausführungsbestimmungen für die Kennzeichnung und die Nachweisverfahren so schnell wie möglich von der Europäischen Kommission in Kraft gesetzt werden.

Eine gesunde und bedarfsgerechte Ernährung ist bei uns nicht abhängig von Verarbeitungsverfahren oder Gewinnung der Lebensmitteln. Mit und ohne Gentechnik kommen sichere, gesunde und qualitativ hochwertige Lebensmittel in den Handel. Das falsche Eß- und Ernährungsverhalten - zu viel und zu fett- stellt das eigentliche Risiko dar. Die Gentechnik im Lebensmittelbereich stellt keine Bedrohung für unsere Gesundheit oder Umwelt dar. Die Chancen der Gentechnik zur Abwehr von gesundheitlichen und ökologischen Risiken sollten verantwortungsvoll genutzt werden.

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