Supersnabb teknik designar alla gener

Samuelssonsalen vid Karolinska institutet är fylld till bristningsgränsen. Stolar har ställts ut i gångarna. Kungliga Vetenskapsakademiens ständige sekreterare Göran Hansson har lyckats få hit en av bioteknikens hetaste stjärnor – Emmanuelle Charpentier.

Hon är mångfaldigt prisad för ett nytt smart sätt att klippa och klistra i arvsmassan hos alla levande organismer. Eller som Göran Hansson uttrycker det; för att hon startat en revolution inom molekylärbiologin och genetiken.

Genombrottet kom för tre år sedan när hon forskade vid Umeå universitet. Nu är Emmanuelle Charpentier Nobelpristippad och chef för en helt ny avdelning vid Max Planckinstitutet i Berlin.

Det vetenskapliga namnet för tekniken är CRISPR/Cas 9. Förenklat handlar det om ett vapen som vissa bakterier använder för att klippa sönder och oskadliggöra gener i invaderande virus. Överraskande nog fungerar klippmekanismen även hos andra organismer, från svampar till människa, trots att den inte finns där naturligt.

– Varför den försvunnit från vårt immunsystem under evolutionen vet jag inte, men hittills har vi inte hittat någon organism där den inte fungerar, säger Emmanuelle Charpentier.

Upptäckten gjorde hon i ett samarbete med Jennifer Doudna vid University of California. Rönen publicerades i den vetenskapliga tidskriften Science i augusti 2012.

Artikeln blev en startsignal för forskare över hela världen. Ett halvår senare hade tekniken använts för att klippa sönder – och stänga av – gener i jäst, zebrafiskar, fruktflugor, råttor, gris och mänskliga celler. Förändringar som tidigare tagit år, går nu att göra på månader.

Den raffinerade metoden fungerar för alla förändringar man vill åstadkomma i en cell: gener kan bytas ut och stängas av efter önskemål. Tekniken kan även reparera skadade gener. Allt som krävs är en liten bit dna som liknar den som klipps. Då använder cellen den dna-biten som reservdel.

CRISPR/Cas 9 används nu av tusentals labb över hela världen. Tillämpningarna tycks oändliga. Mest hajpat är hoppet om bot mot svåra sjukdomar. En vision är att defekta stamceller i benmärgen som orsakar blodsjukdomar kan plockas ut och repareras i labbet. Väl felfria kan de föras tillbaka in i patienten.

Längre fram i tiden hägrar möjligheten att reparera gener direkt i kroppen. Det skulle kunna bota sjukdomar som cystisk fibros och Huntingtons sjukdom, orsakade av fel i en enda gen. Men först gäller det att förvissa sig om att ”gensaxen” aldrig klipper fel.

Emmanuelle Charpentier hör till dem som bildat bolag – CRISPR Therapeutics – med målet att förverkliga visionerna. Även stora läkemedelbolag som Astra Zeneca och Novartis utvärderar tekniken i nystartade projekt.

Med CRISPR/Cas 9 skulle man till och med kunna radera ärftliga sjukdomar ur en släkt. Men då ger sig forskarna in på förbjudet område; att genförändra embryon eller könsceller som spermier eller ägg. Då går genförändringen i arv. Sådan forskning är förbjuden i Sverige och större delen av världen.

Men inte i Asien. Kinesiska forskare rapporterade i april att de testat tekniken på 86 livsodugliga embryon från en fertilitetsklinik. Syftet var att ändra generna som är inblandade i den ärftliga blodsjukdomen thalassemi. Försöken orsakade ett ramaskri bland forskare i hela världen.

– Alla jag talat med är skeptiska till att ge sig på mänskliga embryon i dagsläget. Jag tycker att forskningen är oetisk och omogen. Frågan är om det inte mest var sensationslystnad från de kinesiska forskarna sida – att bli först, säger Magnus Lundgren, mikrobiolog på institutionen för cell- och molekylärbiologi vid Uppsala universitet.

En grupp på 18 forskare, däribland Nobelpristagaren David Baltimore, gick i mars ut och pläderade för ett moratorium när det gäller att använda tekniken på embryon eller könsceller. Det var då Niklas Juth, docent i medicinsk etisk teknik vid Karolinska Institutet, fick upp ögonen för CRISPR/Cas 9.

– Det är en pågående diskussion i den vetenskapliga tidskriften Science. Vissa anser att man ska avstå från genförändringar för all framtid. Andra menar att man inte får välja bort en sådan lovande teknik, säger han.

Själv har han en mer pragmatisk inställning.

– Den dag man har tillräcklig kontroll över hur man klipper och klistrar i dna utan bieffekter tycker jag inte att det finns några principiella invändningar mot att ändra det mänskliga genomet, vare sig för att undvika sjukdomar eller ens för att förbättra oss, säger Niklas Juth.

Även inom växtriket öppnar tekniken möjligheter att snabbt införa genetiska förändringar i jordbruksväxter och träd. Vid Umeå Plant Science Centre har forskarna precis fått fram de första plantorna – backtrav och hybrisasp – som genmodifierats med CRISPR/Cas 9.

– Vi har ännu inte hunnit bekräfta att genförändringen fungerat fullt ut, säger Stefan Jansson på Umeå Plant Science Centre.

Men frågan är om CRISPR/Cas 9 kommer att få användas inom växtförädlingen. Den nuvarande EU-lagstiftningen för gentekniskt modifierade grödor – GMO – bygger på 20 år gamla gentekniker. En revidering pågår men är försenad. Det bekymrar Staffan Eklöf, handläggare för växt- och miljöfrågor på Jordbruksverket.

– Det är bråttom nu. Företag och forskare vet inte om de vågar satsa på nya tekniker för växtförädling. Det kan leda till att vi i EU tappar det försprång vi har när det gäller teknik som inte är konventionell GMO, konstaterar han.

Medan EU utreder är Emmanuelle Charpentier mitt uppe i en patentstrid. Det amerikanska patentverket beviljade i våras Feng Zhang vid Broad Institute på Harvard patent på användningen av CRISPR/Cas 9 i alla organismer som har celler med en cellkärna. Sådana kallas eukaryoter och vi människor och växter hör dit.

Emmanuelle Charpentier och Jennifer Doudna lämnade in sin ansökan tidigare, men Broad Institute har betalat för en snabbare granskning.

Men den tvisten lämnar Emmanuelle Charpentier därhän under sin timslånga föreläsning på Karolinska Institutet.

Hon berättar i detalj hur CRISPR/Cas 9 fungerar. Och att det var en slump att hon upptäckte ett nytt skarpt verktyg för genteknik.