Hoppa till huvudinnehåll

Målsökande dna-teknik viktig för samhället - men väcker också etiska frågor

Emmanuelle Charpentier
Emmanuelle Charpentier vid Umeå universitet var en av forskarna som kartlade mekanismen bakom CRISPR/Cas9. Emmanuelle Charpentier Bild: Hallbauer & Fioretti emmanuelle charpentier

Många genforskare har under de senaste åren börjat använda en teknik som gör att de kan genförändra djur och växter mer exakt än tidigare. Det görs till exempel för att förändra någon egenskap. Och hos oss människor hoppas man kunna förhindra vissa genetiska sjukdomar.

Den banbrytande genmodifieringstekniken, som har det krångliga namnet CRISPR/Cas9, gör att forskare på ett mycket enkelt sätt kan klippa och ersätta gener på de ställen de vill.

CRISPR-tekniken bygger på samma princip som många bakterier använder sig av för att skydda sig mot till exempel virusangrepp.

Idén kom efter att forskare hade studerat den försvarsmekanism som finns hos bakterier i vanlig yoghurt. Bakterierna kan hitta främmande dna och skära sönder det på ett väldigt exakt sätt.

Forskarna utvecklade den bakteriella mekanismen till en metod som kan användas för att förändra gener i celler hos växter, djur och människor.

Illustration av CRISPR/Cas 9 mekanismen hos bakterier.
Illustration av CRISPR/Cas 9 mekanismen hos bakterier. Bild: Linnea Holmström Ljung crispr

Att man snabbt och billigt kan göra exakta genförändringar har enorm betydelse för grundforskningen.

– Det kan nu gå hundra gånger snabbare än innan vi fick tillgång till den här tekniken, och kostnaden är samtidigt också hundra gånger mindre, säger Kirmo Wartiovaara, docent i stamcellsbiologi vid Helsingfors universitet.

Grundforskning har alltså som syfte att samla in information och bygga vidare på befintlig kunskap - i motsats till tillämpad forskning som är inriktad på att lösa en viss fråga.

Utan grundforskning är det ofta svårt att komma fram till stora vetenskapliga insikter.

– Det här kan jämföras med en grupp upptäcktsresande. Om alla beger sig i samma riktning så kommer man inte så snabbt fram till många olika intressanta saker. Det lönar sig att gå i olika riktningar, säger Wartiovaara.

Allt möjligt kan genförändras

Särskilt genförändring av människor är något som kan orsaka etiska problem. Mer om det lite senare i texten, men först lite bakgrund om hur brett CRISPR faktiskt används.

Den nya genmodifieringsmetoden kan vara till nytta på många olika håll. Hittills har forskare bland annat använt CRISPR-tekniken för att förändra allt från möss, zebrafiskar och bananflugor till bakterier och jästsvampar.

Dessutom experimenterar man också - till exempel i USA - med att förbättra grödor som människor äter.

I en intervju för Sveriges radio säger Stefan Jansson, som är professor i botanik, att "genkniven" CRISPR/Cas9 är ett viktigt verktyg för att världens folk ska ha mat i framtiden. Den klassas inte heller som GMO (genetiskt modifierad organism).

CRISPR kan användas på många olika håll.
Ett verktyg för genmodifiering i celler hos alla slags levande organismer. Systemet känner igen en exakt gensekvens som ska tas bort eller bytas ut mot en alternativ dna-sekvens. CRISPR kan användas på många olika håll. Bild: Linnea Holmström Ljung crispr

Forskare vid universitetet i Edinburgh i Skottland har med hjälp av CRISPR tagit fram grisar som är motståndskraftiga mot den fruktade virussjukdomen PRRS.

Man experimenterar också med att ta fram grisorgan som mer påminner om människans. Tanken är att de sedan ska kunna doneras till människor som behöver nya organ.

I Kina har man genförändrat apor med tekniken för att bättre kunna förstå exempelvis autism och bipolär sjukdom.

Och CRISPR har använts mot malaria, genom att man ändrat en viss myggarts dna.

En malariamygga
En malariamygga Bild: EPA/GlaxoSmithKline malariavaccin

Wartiovaara på Helsingfors universitet drömmer för sin del om att använda tekniken för att skapa behandling mot specifika sjukdomar - till exempel lunginflammation.

– Det handlar alltså om att skapa fiender till de bakterier som orsakar sjukdomar hos oss människor, säger han.

Fördelen är att man inte skulle behöva döda också kroppens nyttiga bakterier, såsom antibiotika gör. Dessutom skulle antibiotikaresistens inte vara ett problem.

Wartiovaara gissar dessutom på en stor potential till exempel för skogsindustrin.

– Genom genförändring kunde man kanske få träd att växa en procent mer per år. Det skulle med tiden få en mycket stor ekonomisk betydelse, säger han.

Vissa viktiga gener har redan identifierats i tidigare forskning, men det finns mycket kvar att göra.

Närbild på flera björkar utan löv
Närbild på flera björkar utan löv Bild: Yle/Sofi Nordmyr lövträd

Mänsklig genterapi

CRISPR används också på mänskliga celler. Bland annat kan man skapa genterapier mot sjukdomar såsom cancer i somatiska celler hos vuxna.

– Den typen av klinisk applikation är redan på gång och kommer att få en väldigt stor betydelse, kommenterar Fredrik Lanner, forskningsgruppledare på Karolinska institutet i Stockholm.

Det pågår en massa genterapiforskning som använder sig av CRISPR och utvecklade versioner av den här tekniken och det är troligt att man kan lindra eller bota flera genetiska sjukdomar redan om några år.

Emmanuelle Charpentier, som alltså gjorde viktiga upptäckter som ledde till CRISPR-tekniken, har tillsammans med andra forskare grundat företaget CRISPR Therapeutics. Företaget testar redan terapi av svåra genetiska sjukdomar i mänskliga kroppsceller.

Gentekniken har använts för att försöka modifiera eller korrigera gener i mänskliga embryon.

Test på mänskliga embryon

Något som upprör forskarvärlden är att den aktuella gentekniken har använts för att försöka modifiera eller korrigera gener i embryon. Då nedärvs förändringarna till alla kommande generationer.

I fjol tillämpade kinesiska forskare CRISPR-tekniken på embryon som inte var livsdugliga, eftersom de hade en extra y-kromosom i sitt dna.

Tre dagar gammalt klonat embryo
Tre dagar gammalt klonat embryo Bild: EPA/RBM ONLINE kloning

Nyligen gjorde andra kinesiska forskare för första gången detsamma med livsdugliga embryon, som alltså kunde ha utvecklats till friska människor. Det skedde i ett tidigt skede, när det i praktiken handlade om en eller ett fåtal celler.

– Potentialen är att man skulle kunna gå in och försöka korrigera ärftliga mutationer. Om man har allvarliga ärftliga sjukdomar i släkten skulle man kunna gå in på embryonivå när embryot består av en cell och korrigera dna:t så att man rättar till den genen så att den blir normal, kommenterar Lanner.

Studien publicerades i den vetenskapliga tidskriften Molecular Genetics and Genomics tidigare den här månaden.

Många stötestenar

Det är ändå viktigt att betona att embryoforskningen med CRISPR fortfarande är ganska experimentell, och att fler studier behövs. Man vet till exempel inte säkert att tekniken faktiskt förändrar dna:t tillräckligt tidigt så att förändringen hinner sprida sig till hela embryot.

Det är också oklart om båda kopiorna av en viss gen faktiskt förändras. Och oavsiktliga dna-förändringar kan uppstå.

Möjligen lyckas tekniken på några embryon, men det är oklart på vilka. Forskarna kan inte kontrollera det här i ett tidigt skede.

– Även om man skulle lyckas göra en bra korrigering i ett av tio embryon, så måste man ju veta vilket embryo som har den korrekta korrigeringen, och det kan vi inte riktigt göra tekniskt än så länge.

Fredrik Lanner
Fredrik Lanner. Fredrik Lanner Bild: Ulf Sirborn Karolinska institutet,fredrik lanner

Alternativ finns

Lanner påpekar att det tills vidare är onödigt att använda CRISPR för att förändra embryon. Den nuvarande gallringsmetoden som kallas preimplantorisk genetisk diagnostik (PGD) är mer pålitlig.

– Den absoluta majoriteten av genetiska sjukdomar kan åtgärdas på det här sättet, man kan helt enkelt välja ut de embryon som är friska istället för att försöka förändra de som är sjuka.

PGD är endast tillåten vid risk för allvarliga ärftliga sjukdomar.

Lanner tror själv inte att man i framtiden kommer att använda CRISPR på mänskliga embryon.

– Det som kanske är mer troligt är att man skulle korrigera gener i spermierna - det vill säga redan på köncellsnivå.

Embryon vid en klinik i Lepzig 2011
Provrörsbefruktning. Embryon vid en klinik i Lepzig 2011 Bild: EPA/WALTRAUD GRUBITZSCH embryoskop

Problematiskt när det går i arv

CRISPR blir allt vanligare och det är nu hög tid att diskutera vad metoden får användas till, säger Nils Eric Sahlin, professor i medicinsk etik vid Lunds universitet.

Forskardoktor Aino Vesikansa vid Helsingfors universitet är inne på samma linje. Hon skriver att man måste föra en bred samhällelig diskussion och fundera på vad man borde få använda sådan här exakt genmodifiering till i framtiden.

Sahlin är särskilt oroad över genförändring som sker i mänskliga embryon eftersom det också påverkar kommande generationer.

– Anta att vi börjar genredigera, vad händer i nästa generation eller generationen efter det. För evolutionen har troligen varit en rätt slö process, och här är det ju någonting som ändrar oerhört snabbt. Det är ett av problemen, att kunskapsosäkerhet leder till ett stort risktagande och det är ett moraliskt problem.

I många länder finns det en lag om genetisk integritet som förbjuder att forskare genmodifierar så att förändringarna går i arv.

Finland tillämpar Europarådets konvention om skydd av de mänskliga rättigheterna och människans värdighet inom biologi och medicin.

I konventionen sägs bland annat följande: "Ett ingrepp som syftar till att ändra det mänskliga genomet får endast genomföras i preventiva, diagnostiska eller terapeutiska syften, och då endast om dess syfte inte är att åstadkomma någon förändring av genomet som går i arv."

Sahlin säger att lagstiftningen borde ses över redan nu, om CRISPR och andra liknande metoder så småningom skulle visa sig fungera väl för mänsklig genmodifiering som går i arv.

– Det är något man i Norden nu gemensamt borde börja fundera över, för de här teknikerna står redan och knackar på dörren. Och det är ju bra om lagstiftaren inte kommer ut för sent på det här området.

Människan 2.0?

Samtidigt siktar forskare också på att kunna utveckla helt syntetisk, konstgjord arvsmassa. Projektet kallas Human Genome Project-Write, tros räcka minst tio år och antas kosta omkring en miljard amerikanska dollar, alltså närmare en miljard euro.

Då kunde man få tillgång till genetiskt material som behövs i allt från cancerforskning till vaccinutveckling. Forskare skulle alltså inte bara kunna läsa dna, utan också skriva det.

dna, arvsmassa
dna, arvsmassa Bild: Mehmet Pinarci/Flickr arvsmassa

Att framställa syntetisk dna är möjligt redan i dag, men bara i mycket begränsad skala - som mest har man skrivit en dna-kedja på cirka 200 baspar. En typisk gen har ändå flera tusen baspar. Och en människa har ungefär 30 000 gener.

Den här tekniken befinner sig alltså ännu i ett mycket tidigt skede och det är möjligt att det aldrig kommer att vara möjligt att skapa en helt syntetisk arvsmassa.

En syntetisk arvsmassa kunde lösa vissa etiska problem men samtidigt också skapa nya - bland annat patenterade dna-bitar, och barn som helt saknar föräldrar.

Läs också

Nyligen publicerat - Inrikes