Nobelpriset i kemi 2020 har tilldelats Emmanuelle Charpentier och Jennifer Doudna, för upptäckten av en ”gensax” som används för att ”klippa och klistra” i gener. Metoden har kallats genteknikens skarpaste verktyg och inneburit en revolution för cellbiologisk forskning. Verktyget spreds blixtsnabbt i forskarvärlden och används både för att genmodifiera försöksdjur och för att skapa mer avancerade cellmodeller som kan ersätta djurförsök.
Många forskare får vänta i årtionden på nobelpris för sina upptäckter, men när det gäller gensaxen gick allt väldigt snabbt. De första publikationerna om gensaxen skedde 2011 och 2012, och arbetet med att kartlägga gensaxen CRISPR-Cas9 som låg till grund för publikationerna utfördes medan Emmanuell Charpentier var gästforskare vid Umeå universitet. Även efter publiceringen gick det väldigt fort; få vetenskapliga tekniker har slagit igenom lika snabbt som användningen av CRISPR-Cas9, och vidareutvecklingar av verktyget skedde blixtsnabbt. Varför? Jo, eftersom träffsäkra genmodifieringar, där oönskade gener plockas bort och önskade gener läggs till efter önskemål, är oerhört användbart inom många fält.
Mikroorganismer modifieras för att få dem att producera olika substanser som kan användas som läkemedel eller inom livsmedels-, bioteknik och kemiindustrin. Livsmedelsproduktionen kan effektiviseras genom modifiering av växter och djur. Inom medicinsk forskning genmodifieras både försöksdjur och celler i provrör för att användas i forskning. Möjligheterna att även genmodifiera människor både lockar och skrämmer, och många forskare efterlyser mer etiska diskussioner och tydligare lagar och riktlinjer för genterapi och genmodifiering av människor. Önskvärt vore även ökade etiska diskussioner kring genmodifiering av djur för att skapa ”djurmodeller” av människors sjukdomar och för att studera vad olika gener har för funktion.
Genmodifierade celler kan ersätta försöksdjur
CRISPR-Cas9 har snabbt blivit ett viktigt redskap för att skapa bättre cellmodeller som kan ersätta djurförsök. Ett problem med att använda celler i provrör i forskning är att cellerna efter en tid förlorar många av de egenskaper som de ursprungligen hade i en människa eller ett djur. Men med olika genmodifieringsmetoder kan cellernas egenskaper modifieras, så att de får önskade egenskaper, antingen så att de odlade cellerna får tillbaka egenskaper de hade i kroppen, eller så att de får nya egenskaper som gör dem ännu mer lämpade för forskningsändamålet. Cellmodeller blir därmed allt mer avancerade redskap i forskningen och för att testa effekter av t.ex. kemikalier eller läkemedel.
En av Forska Utan Djurförsöks anslagstagare, Maria Karlgren, fick hösten 2020 ett prestigefyllt internationellt pris för sin forskning om transportproteiner som transporterar läkemedel in i hjärnan från blodbanan. Det är ett vanligt problem att läkemedel som ska till hjärnan inte tar sig in dit, trots att läkemedlet fungerat i djurförsök. Maria Karlgren använder odlade celler i en modell av blod-hjärnbarriären, och har använt CRISPR-Cas9 för att skapa en modell där oönskade transportproteiner tagits bort. Modellen har därmed blivit mer lättanvänd och ökar chanserna att få fram läkemedel som verkligen fungerar.
Genmodifiering av försöksdjur
Att genmodifiera försöksdjur, främst möss och zebrafiskar, är mycket vanligt. Med användning av gensaxar har träffsäkerheten blivit större, dvs det är större chans att ta bort rätt gen eller att en gensekvens som ska sättas in hamnar på rätt ställe i det modifierade genomet. Det går också att göra ett större antal genförändringar i ett och samma djur utan att som tidigare ta fram flera olika genmodifierade djur och sedan avla fram djur med önskade genuppsättningar från respektive föräldrar. Gensaxen medför därmed att djurförsök kan användas för allt fler ändamål inom forskningen – de kan t.ex. modifieras mer träffsäkert för att fungera bättre som modeller för människans sjukdomar – samtidigt som det totala antalet djur som behövs för att få fram djurindivider med önskade genförändringar har kunnat minskas. Genmodifieringarna görs främst i befruktade ägg, som, när det gäller möss, implanteras i en fostermamma som får föda de genmodifierade ungarna.
Användning av gensaxen för att genmodifiera djur är ett område där det idag i stort saknas en aktiv etisk diskussion kring vad som är etiskt försvarbart att göra med djur.
Vad är gensaxen och hur kom nobelpristagarna på idén?
Gensax-tekniken att modifiera – eller redigera – gener utvecklades genom att studera, kopiera och förenkla den metod som bakterier använder för att försvara sig mot virusinfektioner. Bakterierna har en samling DNA-fragment, kallat CRISPR, som kan beskrivas som en minnesbank över gensekvenser från virus de infekterats av tidigare. Detta gör att bakterien snabbt kan upptäcka nya infektioner och försvara sig mot dem. Virus infekterar genom att skicka in arvsmassa i cellen. När bakteriecellen, med hjälp av CRISPR, identifierat sekvenser från virusets arvsmassa som är identiskt med en sekvens från ”minnet”, så aktiveras ett enzym, kallat Cas9, som helt enkelt klipper sönder virusets DNA och därmed inaktiverar det.
Vad forskarna gjort är att beskriva ett sätt att använda samma teknik, men där CRISPR-Cas9-maskineriet ”programmeras om” för att hitta och klippa bort precis den gensekvens som forskarna önskar få bort, eller där de vill sätta in nya gensekvenser. På så vis kan verktyget användas för att genmodifiera enskilda celler, och i förlängningen hela individer genom att modifiera könsceller och/eller befruktade ägg.
Läs mer om tidigare nobelpris som berör forskning utan
djurförsök
2018: Djurförsöksfri forskning delvis bakom årets nobelpris i Kemi, som gick
till fagdisplay av
peptider och antikroppar https://forskautandjurforsok.se/nyheter/djurfritt-bakom-arets-nobelpris-i-kemi/
2016: Nobelpris i medicin till forskning där upptäckten av mekanismer för cellens återvinningssystem, autofagi, skett i provrörsmodeller med jästceller
2013: Nobelpris i kemi går till forskare som utvecklat datorsimuleringar av kemiska reaktioner, vilket bidrar till färre djurförsök bl.a. inom läkemedelsindustrin. Medicinpriset till forskare som studerat viktiga transportsystem i celler. https://forskautandjurforsok.se/knappar-pa-startsidan/nobelpris-till-djurfri-forskning/