CRISPR: RNA-strengen peker ut akkurat hvor det skal klippes, og så gjør CAS9 saksejobben. Deretter reparerer cellen kuttet selv. Teknikken kan brukes til å fjerne uønskede gener, bytte ut med friske gener eller legge til gener i DNA-strengen.

Hvordan virker: Genmodifisering

DNA-teknologien fjerner syke gener. Her kan kuren for HIV og kreft ligge

Den nye bioteknologien Crispr, oppdaget for kun fire år siden, viser allerede lovende resultater.

Ved å kutte i DNA-kjeder kan vi fjerne uønskede gener. Det forskes på hvordan dette kan brukes til å ødelegge syke gener, både hos dyr og mennesker.

Håpet er at teknologien kan gjøre mennesker immune mot sykdommer som HIV, brukes i kreftbehandling og eliminere arvelige sykdommer.  

Crispr og genmodifisering er også tema i denne ukens podcast.

Fra Darwin til bioteknologi

Da Darwin skjønte hvordan evolusjonen hang sammen, og gav ut «Artenes opprinnelse» i 1859, hadde vi utnyttet prinsippet i tusenvis av år gjennom avl.

Avl er jo en slags menneskestyrt evolusjon som fremelsker visse egenskaper.

På slutten av 70-tallet kom det vi kaller bioteknologi. Da var det gått litt over 20 år fra vi oppdaget DNA, til vi utviklet teknologi som kunne utnytte oppdagelsen.

Teknologien gikk ut på at vi kunne klippe og lime i bakterie-DNA. De har ikke all DNA samlet slik som høyerestående organismer, men har litt samlet i noe som heter plasmider som flyter rundt i cellen. De kunne vi bruke i en slags versjon 1 av bioteknologien.

Tilføre nye egenskaper

Fra den gangen har vi snakket om rekombinant DNA-teknologi. Det gikk ut på å utstyre organismer med nye gener som kunne tilføre nye egenskaper.

For eksempel sette inn gener i planter som gjorde dem resistente mot sprøytemidler. Da kunne de tåle mer av dem uten å ta skade, når avlingen ble sprøytet mot insekter eller ugress.

Eller rett og slett sette inn gener som forbedret egenskaper. Vi har fått tomater med lenger holdbarhet, kornsorter med høyere utbytte og større resistens mot kulde og mange andre plante- og dyrevarianter.

Plasmider eller (rekombinante) virus brukes til å overføre DNA til organismer, men begge metodene er upresise og ganske kronglete metoder.

De nye plante- og dyrevariantene er resultatet av det som er blitt kalt GMO – Genetisk Modifiserte Organismer, og de har skapt frykt på mange plan. Noen er til og med redde for å spise produktene, men de fleste frykter at nye egenskaper skal spre seg til andre organismer i naturen.

Det er de store selskapene som bruker GMO-teknologi i tillegg til avl. Teknologien er blitt bedre med årene, men dette er en slags grovkirurgi med hagle, og du kan bare legge til gener, ikke fjerne. Det finnes altså begrensninger.

Crispr

Den nye teknologien vi kjenner som Crispr – Clustered regularly interspaced short palindromic repeats – er også basert på bakterier, men denne gangen på bakterienes primitive immunsystem.

Vi har kjent til dette siden 80-tallet, men at det kunne utnyttes ble påvist for kun fire år siden.

Bakterier har et slags register over gener i virus det har støtt på. Ved å huske DNA-koden til virusene kan de identifisere dem og aktivisere en forsvarsmekanisme.

Det er en mekanisme som rett og slett kutter virusets DNA og ødelegger det. Kuttet er helt presist ned til en enkelt base i DNA-kjeden. Bakterier har altså utviklet en ultrapresis DNA-kniv, og den har vi nå lært oss å bruke.

Patentkrangel

Det er ikke lenger siden enn i 2012 at forskere Jennifer Doudna og Emmanuelle Charpentier ved University of California i Berkeley skjønte at denne mekanismen kan brukes generelt, på all slags DNA.

Like etter viste MIT-forskeren Feng Zhang at teknologien kunne brukes på mennesker og han tok ut patent.

Nå er bikkjeslagsmålet i gang, for dette blir det penger av. Selv om det var bakteriene som fant opp metoden for å forhindre at de ble infisert av virus, er det mulig å patentere metoden fordi det er gjort noen modifikasjoner på naturens teknikk.

Ikke desto mindre er feltet åpnet for forskning på bred front. Og bred front er det blitt.

  • Den nye kreftmedisinen trigger kroppens egne drapsmaskiner: Slik virker den

DNA-kniven

Det menneskelige DNA-molekylet består av tre milliarder baser, og de er det fire varianter av, som omtales som C, G, A og T. Gener er sekvenser av slike baser, og alle genene henger sammen i en lang kjede som vi kaller genomet.

Det som er fundamentalt nytt med Crispr er at vi har fått en slags saks som kan kutte DNA. Vi kan fjerne gener, kjeder av gener, eller helt ned til den enkelte bokstav, det vil si base. Helt presist.

Når en bakterie angripes av et virus den har i «databasen», kopierer den opp RNA. Det er et molekyl som cellene blant annet benytter til å overføre oppskriften på proteinproduksjon.

I dette tilfellet fungerer RNA som en peker som viser hvor det skal kuttes, og det er rundt 20 baser langt. Ikke lang i genetisk sammenheng altså, men nok baser til at RNA-strengen kan manøvrere seg inn i et veldig langt DNA-molekyl.

Selve kuttingen er det et enzym som kalles CAS9 som gjør. RNA fungerer altså som sporhunden og CAS 9 er saksen som kutter der RNA peker.

Raskt reparert

Den nye gensaksen lager et kutt i det lange DNA-molekylet, men det blir ikke ødelagt av den grunn.

Cellene har et eget reparasjonssystem som setter delene sammen igjen.

Etter reparasjonen er alt som før, med unntak av der det er gjort kutt. Der er genet ikke lenger funksjonsdyktig – men det er også hensikten.

Det er mulig å benytte Crispr-teknologien til å sette nye gener presist inn på riktig sted i DNA-kjeden, men det er mindre effektivt enn å ødelegge et gen.

Lavthengende genfrukt

Det å ødelegge syke gener er den lavthengende frukten med den nye Crispr-teknologien.

Her har vi så vidt begynt, men det kommer til å skje mye i årene fremover. Det er allerede gjort slike tester på griser som er utsatt for en dødelig virussykdom som er utbredt i USA og andre land.

Forskerne har brukt Crispr til å fjerne genet viruset trenger for å feste seg til grisens DNA. Uten at det ser ut til å affektere grisen.

Pussig nok kan denne kuren få negative konsekvenser for norsk svineavl, selv om vi her i landet ikke har sykdommen. Dette er fordi vi kan komme til å miste en del eksport av svinegenetikk til land der sykdommen er et stort problem, slik som USA, siden kjøttprodusentene kanskje heller vil ha griser som er resistente mot sykdom

Det er utført mange slike prosjekter og forskerne bak dem vil snart publisere resultatet for flere andre dyrearter hvor man har brukt Crispr til å gjøre dem motstandsdyktige mot sykdommer.

Spår store resultater

Professor Bruce Whitelaw, ved Roslin Institute i Edinburgh hvor de for 20 år siden klonet sauen Dolly, mener at Crispr-teknologien kan brukes til å løse problemer som oppstår ved epidemier og klimaendringer.

Han tror vi vil få Crispr-modifiserte matprodukter i butikkene i løpet av fem år.

Det er mulig at Crispr-teknologi med tiden kan brukes til å gjøre mennesker immune mot sykdommer som HIV. Det kan vise seg å være like enkelt som å kurere grisene, og at det holder å endre en enkelt base.

Vi vet allerede at enkelte mennesker er immune mot HIV-viruset og det kan gi oss en pekepinn om hvor vi skal kutte.

Det er store forhåpninger til at Crispr kan bidra til utviklingen av ny kreftmedisin. Og de første resultatene har ikke latt vente på seg.

Lovende resultater

I London ble slik teknologi brukt for å skreddersy en immunterapibasert medisin til en liten jente med kreft. Hun hadde gjennomgått all behandling som var mulig, men det var ingen medisin igjen om kunne redde livet hennes.

Det gjorde at Crispr-forskerne fikk lov å teste en eksperimentell behandling hvor de hadde modifisert T-celler slik at de angrep hennes kreftceller.

På toppen av det hele var jenta så nedkjørt av behandlingen at de måtte bruke fremmede T-celler fordi hun ikke lenger hadde egne, men de klarte å skru av avstøtningsmekanismene.

Utrolig nok ble jenta frisk av behandlingen, noe som kan indikere at Crispr vil kunne bli et verktøy i kreftbehandling.

Neste år er det snakk om å teste en nye Crispr-basert kur mot en genetisk øyesykdom som gir blindhet. Man ser også på ulike blodsykdommer. Det er lettere å behandle blod og organer som ligger lett tilgjengelig, men etter hvert som teknologien utvikles kan vi bruke den lenger inn i kroppen.

Ikke så redde for Crispr

I motsetning til med GMO inneholder ikke alle organismer som er modifisert med Crispr fremmede gener. Her har man bare benyttet teknologien til å endre de genene man allerede har ved å fjerne et eller flere av dem.

Derfor har land som USA og Sverige tillatt bruk av Crispr-modifiserte organismer, for eksempel i jordbruk. Det er ventet at flere land kan falle ned på den samme konklusjonen.

I Norge er det sannsynlig at Crispr-teknologi vil bli behandlet på samme måte som GMO, noe som bekymrer mange aktører fordi det kan gå ut over konkurranseevnen. Eventuelt trenger vi en lovendring.

Visjonene rundt Crispr er mange. Teknologien vil med stor sannsynlighet kunne gi oss planter som tåler tøffere klima, som produserer mer mat og som fester seg bedre i vanskelige områder for å hindre ras og oversvømmelser.

Den kan gi friskere dyr og bedre dyrevelferd, og kanskje hjelpe oss å produsere steril oppdrettslaks som eliminerer farene ved rømming.

Kan eliminere arvelige sykdommer

Det er forholdsvis enkelt å bruke Crispr-teknologi på lett tilgjengelige celler som blod og kjønnsceller. Det er nærliggende å tenke på muligheten til å fjerne arvelige genetiske sykdommer ved å behandle kjønnsceller eller et embryo.

Slike sykdommer kan ha fryktelige konsekvenser for dem som blir født med dem. Mange svinner hen og dør svært tidlig. De som blir kurert på et kjønnscelle- eller embryonalt stadium, vil heller ikke lenger være bærer av sykdommen som effektivt fjernes fra den videre arverekken.

Hvis vi får teknologi som kan kurere slike fryktelige sykdommer, bør vi ikke det? Det må medisinere, politikere og etikere svare på når teknologien er klar. Og det er ikke nødvendigvis lenge til.

I Sverige og Storbritannia forskes det nå på hvordan Crispr kan brukes på menneskelige embryoer. En stor internasjonal etikk-kongress konkluderte tidligere i år med at vi bør forske på dette området, men ikke ta i bruk resultatene. Ennå.

I tillegg er det veldig mange flere forskere som bruker det på menneske-DNA i andre typer kroppsceller. Dette er ikke spesielt kontroversielt. Spesielt når vi ser at det er et stort potensial for å lage nye medisiner mot kreft gjennom å skreddersy immunsystemet mye mer effektivt enn vi kan i dag.

Mer kommer

Det er sterke motforestillinger mot å gripe inn i evolusjonen. Dagens bruk av Crispr handler om å fjerne gener, men dette vil utvikle seg. Det er ikke sikkert at det er lenge til vi også kan legge inn nye gener fra andre organismer. Svært mye mer presist enn med dagens GMO-teknologi.

Med Crispr kan det med stor sannsynligvis bli mulig å endre embryoer mye mer enn å bare være fri for genetiske sykdommer. Dette er en teknologi som kan gi oss designerbabyer som har vært et slags skremmebilde av bioteknologiens fremtid.

Men det behøver ikke gå sånn. Vi er blitt enige om vi ikke skal klone mennesker, selv om det ikke har vært noe i veien for å gjøre det i mange år. De klarte det med en sau for 20 år siden. Sannsynligvis kunne vi gjort det samtidig for et menneske.

Til syvende og siste er det lovgiverne som bestemmer.

Kilde: Seniorrådgiver i Bioteknologirådet, Ph. D Sigrid Bratlie Thoresen.

Kommentarer (17)

Kommentarer (17)