Genetikkens atombombe

Gen-drivere

Genetikkens atombombe

Brunsnegler, lakselus og flått kan forsvinne sporløst. Vi har teknologien, men så var det dette med bruken da. Ingen tør slippe gendrivere løs i naturen. Ennå.

Dette er bokstavelig talt ny teknologi, selv om ideene til teknologien som kalles gene drive, eller gen-drivere på norsk, ble lansert av evolusjonsgenetikeren Austin Burt ved Imperial College London i 2003. Han så for seg hvordan vi kunne utnytte mekanismen til å utrydde malariamygg. Men den gangen hadde man ikke teknologien som skulle til.

Naturlig seleksjon gjelder ikke

Ideen til å bygge organismer med gen-drivere dukket opp på nytt i fjor da man så at det var mulig å bruke Crispr-teknologien som ble oppdaget i 2012.

Mekanismen for arv og mutasjoners utbredelse er ikke noe nytt i naturen. Det har naturen gjort til alle tider i kjønnet formering. Avkommet arver en kopi av hvert gen fra både mor og far. Det betyr at nye egenskaper, som en mutasjon, går i arv til halvparten av avkommet. Hvis ikke mutasjonen introduserer egenskaper som gjør at organismer får noen fordeler, vil den dø ut når generasjon etter generasjon parer seg med organismer uten mutasjon.

Dette er selve basisen for evolusjonen og hvordan naturen plukker ut og favoriserer egenskaper. Altså det vi kaller naturlig seleksjon.

Men når både mor- og farkopien av DNA, i en seksuelt unnfanget organisme, har det samme genet, blir situasjonen i stamtavla helt annerledes. Da gjelder ikke naturlig seleksjon lenger.

Naturlige gen-drivere

Naturen har selv flere mekanismer som fungerer som såkalte gen-drivere. For eksempel kan noen organismer multiplisere visse gener og gjøre dem dominante. Det kaller vi transposoner, også kalt hoppende gener.

Et annet eksempel finner vi i bakterier. De har DNA fordelt på en litt spesiell måte. Noe av arvestoffet deres finner vi i såkalte plasmider som er en slags desentral del av DNA. Det spesielle er at slike plasmider kan overføres mellom bakterier. Det kan være dårlig nytt for på denne måten kan de overføre gener, slik som antibiotikaresistens.

Kunstige gendrivere

Med gen-driverteknologien har forskerne klekket ut en slags turboversjon av hvordan mutasjoner sprer seg i naturen. Her sørger man for at begge genkopiene, både fra mor og far, har den samme ønskede mutasjonen. De bruker en RNA-basert gensaks-teknologi, som ble utviklet med Crispr/CAS9-teknologi, til å sørge for at det nye, eller modifiserte genet, finnes i begge DNA-spiralene.

Da får stamtavlen et temmelig forskjellig uttrykk. Her vil alle avkom, ikke bare halvparten, arve den introduserte mutasjonen. Når avkommet med mutasjonen senere parer seg med organismer, vil deres avkom videreføre mutasjonen. På den måten kan mutasjonen spres til en hel populasjon etter et visst antall generasjoner.

Ikke for oss

Gen-driverteknologien er ikke egnet for mennesker, både fordi vi har svært lang generasjonstid og er forholdsvis monogame. Men den fungerer svært bra på organismer som har kort tid mellom hver generasjon og som parrer seg med ulike partnere hele tiden, f. eks. mygg eller rotter.

Teknologien ble testet ut på gjærceller og bananfluer i fjor for å se om dette virket, og det gjorde det. Så, i fjor høst, ble det offentliggjort et par studier hvor de hadde vist at dette også fungerer på malariamygg.

I den ene studien hadde de satt inn et antistoffgen som produserte antistoffer mot malariaparasitten. I den andre studien hadde de satt inn et gen for sterilitet hos hunnene, men som ble spredd via hanner. Til slutt ble alle hunnene sterile og populasjonen døde ut i laboratorieforsøket. I laboratoriet gikk det raskt, men i naturen antar man at populasjonen er borte etter rundt 12 generasjoner. Hos tropisk mygg er det rundt et år.

Et problem forskerne ser for seg med det første forsøket var at parasitten kan utvikle resistens mot antistoffet. Da er de like langt.

Dessuten blir gen-driveren værende i myggpopulasjonen. Det er kanskje ikke ønskelig. I det andre tilfellet vil gen-driveren dø ut sammen med myggpopulasjonen.

Naturlig nok foregikk begge disse studiene i helt forseglede laboratorier. Samtidig er forskerne opptatt av full åpenhet. Teknologien kan få store konsekvenser og krever at politikerne engasjerer seg i temaet for å beslutte om den skal tas i bruk.

Omtanke for myggen?

Det er mange problemstillinger forskerne ønsker svar på før vi eventuelt slipper teknologien løs på myggen som sprer malariasmitte. Hva skjer om myggen forsvinner? Er den f.eks. en matkilde for andre arter?

Det er kanskje lettere å bruke teknologien på såkalte invasive arter, slik som Zika-myggen i Sør- og Nord-Amerika. Den hører ikke hjemme der og da handler det bare om å tilbakestille naturen slik den var. Den samme myggarten ble nesten utryddet på 40-tallet fordi den også sprer denguefeber, men den gangen brukte man DDT, en gift med veldig store konsekvenser for mange arter.

Utrydding av invasive arter har vært prøvd i mange varianter. I Australia prøvde man i 1950 å ta knekken på kaninplagen ved å smitte dem med det dødelige viruset myxomytosis. Det fungerte bra en stund, men så utviklet kaninene resistens.

Vi bruker selv en nematode for å bli kvitt brunsnegler, med begrensede resultater. På New Zealand har de et intenst ønske om å utrydde invasive rotter og mus som truer den opprinnelige faunaen. Det er utallige eksempler på ulike arter mennesker har brakt med seg bevisst eller ubevisst.

Gen-drivere kan bli det verktøyet man trenger for på en human måte eliminere en populasjon.

Bruken av GMO – genmodifiserte organismer, spesielt planter, har vært omdiskutert i et par tiår, men er i utstrakt bruk i mange land likevel. Gen-drivere kan brukes på samme måte, men vil kunne utvikles og spres mye raskere enn tradisjonell GMO.

Skru klokka tilbake

Et problem ved evolusjonen er at den gir oss resistens. Uønskede planter og dyr blir resistente mot sprøytemidler og truer med å ødelegge avlinger. Vi har brukt teknologi for genmodifisering til å introdusere f. eks. resistens mot visse sprøytemidler hos nytteplanter slik at de tåler større doser enn ugresset, men det er ikke en gunstig løsning.

Med gen-drivere vil vi kunne reversere utviklingen og fjerne resistens i ugress og insekter.

En annen positiv måte for utnyttelse av gen-drivere er å gjøre små innavlede populasjoner mer robuste. Noen arter kan ha for lite genetisk variasjon til å motstå enkelte sykdommer. Pungdyret «Tasmansk djevel» er utrydningstruet av et virus som gir aggressiv kreft i ansiktet, men man har funnet noen resistente dyr. Ved å bruke gen-driverteknologi kan man kanskje spre resistensen i populasjonen raskt og hindre at den dør ut.

Eliminere risiko

Det store spørsmålet er om vi skal utvikle gen-driverteknologien og om den er trygg. Slik det ser ut i dag, ser det trygt ut, men det er bred enighet om behovet for mer kunnskap.

Med GMO er det hvert land som bestemmer selv. Hvis man introduserer gen-drivere i en populasjon, er ikke nasjonsgrenser noe hinder. Problemet er bare at teknologien er potensielt enkel i bruk og kan friste mange. Amerikanske DARPA ønsker å være beredt og vil utvikle ulike verktøy som kan stoppe gen-drivere i naturen. Blant annet et slags genetisk viskelær.

Et forslag er at teknologien først skal testes ut på en liten isolert øy med en invasiv art man ønsker å bli kvitt. På Imperial College i London ønsker de nå å teste teknologien i et kunstig oppbygget og lukket økosystem for å undersøke virkningene av gen-driverprosesser.

Det jobbes også med et biologisk kontrollsystem som skal sikre at gen-drivere ikke får «evig liv» og at effekten av den introduserte mutasjonen avtar for hver generasjon og til slutt blir borte. Først og fremst som en kontrollmekanisme når man driver forsøk med gen-drivere.

Hovedkilde: Seniorrådgiver i Bioteknologirådet, Sigrid Bratlie Thoresen

Kommentarer (8)

Kommentarer (8)