Recherche und qualitative Analyse von Pilzgenomen und -transkriptomen zur bioinformatischen Bestimmung der Spezifität von RNAi-Fungiziden

Bei den deutschen Bewertungsbehörden wird Anfang 2025 ein Dossier für ein RNAi Fungizid erwartet, das spezifisch gegen den Mehltauerreger der Weinrebe Erysiphe necator wirken soll. Das Patent für die Sequenz des RNAi-Wirkstoffs ist öffentlich abrufbar. Unter der Annahme, dass Sequenzen homologer Gene bei phylogenetisch näher verwandten Arten wahrscheinlicher sind als bei entfernter verwandten Arten, kann die tatsächliche Spezifität der gewählten Sequenz in mehreren Schritten überprüft werden. Die aus regulatorischer Sicht bereits in englischer Sprache zusammengestellten Schritte sind im Anhang 1 der Leistungsbeschreibung nachzulesen. Erysiphe necator gehört zur Familie der Erysiphaceae, die etwa 20 Genera und rund 1000 Spezies umfasst. Diese Familie ist wiederum eine von etwa 33 Familien der Ordnung Heliothales. Diese Ordnung ist die artenreichste Ordnung der Klasse der Leotiomycetes, die insgesamt 13 Ordnungen umfasst. Die Leotiomycetes sind eine umfangreiche Klasse, die neben 12 weiteren Klassen dem Subphylum der Pezizomycotina zuzuordnen ist. Die Pezizomycotina bilden mit den Subphyla Saccharomycotina und Taphrinomycotina das große Phylum der Schlauchpilze, der Ascomycota.Die Spezifität der gewählten dsRNA ist nun umso höher je weniger Homologien zwischen der dsRNA gegen E. necator in den Genomen/Transkriptomen von anderen Pilzarten in phylogenetischer Verwandtschaft zu E. necator zu finden sind. Wenn beispielsweise die Übereinstimmung zwischen der dsRNA und homologen Genen (die für Cyp 51, die Ebu-ricol 14-alpha-demethylase kodieren) zwischen den Genera der Familie Erysiphacae keine homologen Abschnitte der Größe 20 oder 21 bp (Größe der siRNA) gefunden werden, so ist die gewählte dsRNA hochspezifisch für den Genus Erysiphe. Auch wenn sich Homologien auf die Familie Erysiphacae begrenzen lassen, kann die Sequenzspezifität als außerordentlich hoch gewertet werden. Andersherum ist die proklamierte Spezifität in Frage zu stellen, wenn sehr verschiedene Klassen der Ascomycota entsprechende Übereinstimmungen in ihrer Genom- bzw. Transkriptomsequenz aufweisen. Es wäre dann auch möglich, dass Pilze anderer Phyla betroffen sind oder die Sequenzübereinstimmungen zu homologen Genen auch bei Tieren und Pflanzen zu finden sind. Diese Abschätzungen könnten unter anderem als eine Grundlage für die Vorlage eines reduzierten Datensatzes bei einer Wirkstoffprüfung oder einer Zulassung eines RNAi Pflanzenschutzmittels genutzt werden, bzw. auch ein beschleunigtes Genehmigungs- bzw. Zulassungsverfahren wissenschaftsbasiert rechtfertigen. Das Umweltbundesamt hat in verschiedenen Genom- und Transkriptomdatenbanken be-reits Genome und Transkriptome von Pilzspezies in phylogenetisch engerer oder weiterer Verwandtschaft recherchiert. Die Ergebnisse dieser Recherche sind in Anlage 2 und Anlage 3 zusammengefasst. Sie sind vom Auftragnehmer für die Erarbeitung des Gutachtens zu nutzen. Die während der Laufzeit zu erbringenden Leistungen umfassen: 1. Eine Recherche in Genom- und Transkriptomdatenbanken, um den Überblick zu vorhandenen Genomen und Transkriptomen auf Basis der Recherchen des Umweltbundesamtes zu vervollständigen (Anhang 2 und 3 der Leistungsbeschreibung). 2. Ist die Qualität der Genome und Transkriptome nach neustem Stand von Wissenschaft und Technik zu prüfen und nachvollziehbar zu kennzeichnen. In Bezug auf die Qualitätsprüfung von Genomen sind folgenden aktuelle Publikationen zu nutzen: Roell et al. 2024 und Wang & Wang 2023 . Der neueste Stand von Wissenschaft und Technik zu Qualitätskriterien von Transkriptomen ist vom Auftragnehmer zu recherchieren und zusammenzufassen. Die Transkriptome sind anhand dieser Qualitätskriterien jeweils nachvollziehbar zu beurteilen. Die genannten Leistungen sind vom Auftragnehmer in Arbeitspaket 1 und 2 zu erbringen. Abhängig von den Ergebnissen in Arbeitspaket 1 und 2 und in Rücksprache mit den Fachbegleitern des Umweltbundesamtes erfolgen im Arbeitspaket 3 Annotationen von interessanten, qualitativ geeigneten, aber noch nicht annotierten Referenzgenomen oder ggf. auch Transkriptomanalysen von Pilzspezies, für die keine qualitativ hochwertigen Genome oder Transkriptome vorliegen und die in Labors kultiviert werden können. Die näheren fachlichen Einzelheiten sind der Leistungsbeschreibung zu entnehmen.