Gensaxen kan förändra livets kod: ”Det här är en teknik med två sidor”

2018-09-20 06:00  

Med Crispr-tekniken kan vi förändra människans utveckling. Kommer vi att stanna vid att behandla och förebygga sjukdomar, eller är lockelsen att använda gensaxen till förbättringar för stor? Ny Teknik har intervjuat forskaren Jennifer Doudna.

(Artikeln har uppdaterats)

Så som molekylärbiologen och professorn Jennifer Doudna beskriver det inträffade genombrottet på hennes kontor 2012. Det var en dag när hennes doktorand Martin Jinek stod vid vita tavlan och ritade upp en molekylär mekanism som bakterier använder sig av för att försvara sig mot virus. Mekanismen kallas Crispr-Cas9.

Enkelt består Crispr-Cas9 av proteinet Cas9, som klipper sönder och oskadliggör virus, och Crispr (”uttalas krisper”) en samling av dna-fragment. Cas9 tar hjälp av fragmenten för att känna igen skadliga sekvenser i dna-kedjor och veta när det ska klippa till.

Här kan du se gensaxen klippa i realtid:

När Jennifer Doudna betraktade den vita tavlan och denna speciella struktur gick rysningar nerför nacken. Hon hade insett att det går att styra Cas9-proteinet att klippa vid ett specifikt mål, i nästan vilken dna-sekvens som helst. I och med detta förändrades inte bara hennes liv, utan i förlängningen allas våra liv.

– Crispr-Cas9 kan leda till nya genetiska ingrepp för att bota sjukdomar, nya sätt att värna miljön och en förmåga att tillverka god och näringsrik mat för en växande global befolkning utmanad av klimatförändringarna, förklarar hon i ett mejlsvar till Ny Teknik.

Året innan insikten på kontoret hade Jennifer Doudna under en konferens i Puerto Rico träffat den franska professorn Emmanuelle Charpentier, forskare inom mikrobiologi och biokemi. De inledde ett samarbete för att med gemensamma krafter försöka bättre förstå proteinet Cas9.

Deras nyhet blev en världssensation

Sommaren 2012 kunde Jennifer Doudna och Emmanuelle Charpentier i en vetenskaplig studie visa att går att använda Crispr-Cas9 för effektiv genredigering i prokaryota celler, encelliga organismer som saknar en cellkärna med kärnmembran. Hit hör bakterier.

Nyheten blev en världssensation. Jennifer Doudna och Emmanuelle Charpentier blev snabbt favorittippade till Nobelpriset. Genredigering kunde bli billigare och snabbare än någonsin tidigare.

– Innan Crispr-Cas9 behövde forskare som försökte klippa en specifik gen ägna månader, kanske år, på att utveckla ett specialiserat protein med denna specifika gen som mål. Cas9 kortar den processen betydligt, skriver Jennifer Doudna till Ny Teknik.

Biokemisten Virginijus Šikšnys i Litauen hade sett samma potential hos gensaxen. Frågan är om det var otur eller slumpen som gjorde att hans studie publicerades först efter deras, trots att han var snabbare med att skicka in sin. Han har i alla fall levt en betydligt mer undanskymd tillvaro än Jennifer Doudna och Emmanuelle Charpentier, åtminstone fram till nyligen.

Läs mer: Förbisedde biokemisten löste gensaxgåtan innan genombrottet

Möjligheterna med Crispr-tekniken har verkat oändliga, men oron för riskerna har också varit stor. Är det här ett första steg mot att inte bara förebygga och behandla sjukdomar, utan också börja förbättra människor som i filmen Gattaca, så vi en dag kommer att ha en genetiskt förbättrad överklass?

”Makten att kontrollera vår arts genetiska framtid är fantastisk och skrämmande. Att bestämma hur man hanterar det kan vara den största utmaningen vi någonsin har ställts inför” skriver Jennifer Doudna i boken ”A Crack in Creation”.

– Eftersom det här är en teknik med två sidor måste vi vara uppmärksamma på oavsiktliga konsekvenser och skadliga tillämpningar. Till exempel måste förändringar i mänskliga könsceller eller förändringar som kan utrota en hel art studeras nära och noga övervägas, skriver Jennifer Doudna till Ny Teknik.

Utveckling eller patentstrid?

Efter att ha insett vad tekniken skulle kunna användas till utan något regelverk styrde Jennifer Doudna år 2015 upp en konferens med 500 etiker, forskare och jurister. Hon ville se till att gensaxen används på ett ansvarsfullt sätt.

Bara ett drygt halvår efter Jennifer Doudnas och Emmanuelle Charpentiers banbrytande studie kunde molekylärbiologen Feng Zhang vid Broad Institute visa att det går att använda Crispr-Cas9 även i eukaryota celler, vilka omfattar både djur och människor.

Frågan om detta är en logisk vidareutveckling av Jennifer Doudnas och Emmanuelle Charpentiers arbete eller en egen uppfinning, har resulterat i en utdragen och infekterad patentstrid, med ära och enorma summor pengar i potten.

Läs mer: 5 saker du behöver veta om Crispr och patentstriden

Genom åren har det pågått en het debatt om Crispr. Många forskare är överens om att vi inte ska göra mänskliga genetiska förändringar som kan gå i arv till kommande generationer. Det är också förbjudet på många håll, även i Sverige. Frågan är om det är en utveckling vi kan stoppa.

– Med vår ökade kunskap om hur Crispr-tekniken kan lindra mänskligt lidande, har vi en plikt att utforska redigering av könsceller? För familjer med ärftliga genetiska sjukdomar kan fördelarna överväga riskerna eftersom redigering av könsceller bokstavligt talat skulle kunna rädda deras liv, skriver Jennifer Doudna.

Efter genombrottet för sex år sedan är Crispr-tekniken nu vida spridd på forskarlabb runt om i världen, tack vare att den är enklare och billigare än tidigare metoder för genredigering. Oron för Gattaca-scenariot liksom ”Crispr-bebisar”, där föräldrar på IVF-kliniker skulle kunna få välja och vraka bland önskade egenskaper hos sitt framtida barn, och välja bort de oönskade, verkar ha svalnat. Åtminstone för stunden.

Fredrik Lanner, forskare på Karolinska Institutet, använder sig av gensaxen för att studera det mänskliga embryots utveckling under de första dagarna. Han tycker sig se att fokus har skiftat. Nu handlar det betydligt mer om möjligheten att korrigera allvarliga, genetiska sjukdomar.

Tekniken långt ifrån perfekt

Han ser det som ett tecken att diskussionen har mognat.

– Jag vill absolut inte att man går mot att ta fram designade bebisar och det är bra att ha regelverk som försäkrar det. Vi behöver också ha en samhällelig diskussion om vad som är okej att korrigera. Vad ska räknas som en behandling och vad är en förbättring? Den gränsen är svår att sätta, men diskussionen i sig är inte ny.

Läs mer: Forskare vill behandla infertilitet med genteknik

Med Crispr-tekniken ser vi framför oss att vi ska kunna lösa tidigare praktiskt taget omöjliga problem. Men tekniken är långt ifrån perfekt.

I forskarvärlden pratar man bland annat om ”off-target”-effekten, att Crispr navigerar fel i cellen och manipulerar fel gener, vilket kan medföra nya sjukdomar, mutationer eller ökad cancerrisk. Tekniken bedöms fortfarande vara lovande, men är inte så enkel att få till som många kanske har trott. Det är inte bara att skriva, klippa ut och klistra in, även om Jennifer Doudna ibland har jämfört gensaxen med ett ordbehandlingsprogram för att pedagogiskt förklara metoden.

Uppståndelsen kring Crispr-Cas9 verkar följa samma utvecklingskurva som andra disruptiva tekniker. Först är det en sensation med oändliga möjligheter. Sedan blir problemen allt tydligare, med alla oönskade bieffekter. Nu befinner vi oss i ett skede där forskare arbetar för fullt för att bättre förstå tekniken och lösa problemen, så att vi till slut kan använda tekniken så som det är tänkt, på ett förhoppningsvis säkert sätt.

Men vi är bara precis i början av boken om Crispr. I nuläget är 18 kliniska Crispr-prövningar på gång, enligt clinicaltrials.gov: 11 i Kina, 6 i USA och en i Europa.

Gensaxen testas i sjukvården

I Kina testas gensaxen bland annat för att behandla lungcancerpatienter där ingenting annat har fungerat. Försöket i Europa, som Emmanuelle Charpentiers företag Crispr Therapeutics står bakom, kommer att gå ut på att behandla patienter med blodsjukdomen beta-thalassemi.

Det är en bra bit kvar innan vi vet om gensaxen är så pass säker att den kan börja användas för att behandla människor på sjukhus. För att inte tala om att göra förbättringar, eller att försöka återuppliva djurarter som sedan länge är utrotade.

Forskaren George Church vid Harvard University gör ett försök att återuppliva mammuten med hjälp av genteknik. Han hoppas, men är osäker på om det kommer att fungera. Chansen, eller risken, att vi en dag får se en livs levande dinosaurie är däremot obefintlig, bedömer Jennifer Doudna.

Läs mer: Kritik väcks mot EU-dom om Crispr-genteknik

”Tyvärr (eller som tur är, beroende på vad du känner för dinosaurier) är de kemiska bindningarna i dna:t alldeles för instabila för att vara intakta i 65 miljoner år” förklarar hon i ”A Crack in Creation”.

Att vi en dag kommer att använda gentekniken på människor på ett oåterkalleligt sätt tror Jennifer Doudna däremot är oundvikligt. I sin bok skriver hon:

”Det finns ingen tvekan om att denna teknik, någon gång, någonstans, kommer att användas för att förändra vår egen arts arvsmassa på sätt som blir ärftligt och därmed för alltid förändrar den mänskliga artens genetiska sammansättning.”

Läs mer: Forskare: EU-beslutet hotar växtforskning

 

Crispr - Sex viktiga milstolpar

Crispr är en förkortning av Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats.

1987: Forskaren Yoshizumi Ishino var först med att hitta Crispr, i e-coli-bakterier, men han visste då inte vad de upprepande sekvenserna hade för biologisk betydelse.

1993-2005 Forskaren Francisco Mojica vid universitet i Alicante inser att det finns ett gemensamt drag mellan de upprepande sekvenserna som vi i dag kallar Crispr. Han drog slutsatsen att Crispr är ett anpassningsbart immunsystem, något som senare visade sig stämma.

2007: Philippe Horvath och hans forskarkollegor på det dåvarande franska yoghurtföretaget Danisco visar att Crispr verkligen är en del av ett anpassningsbart immunsystem. Med hjälp av genredigeringstekniken kunde de ta fram mer hållbar yoghurt och ost.

2012: Jennifer Doudna, forskare i molekylärbiologi och Emmanuelle Charpentier, forskare inom mikrobiologi och biokemi, publicerar sin banbrytande Crispr-studie i Science. Där kunde de visa att Crisp Cas9-tekniken fungerar för genredigering i prokaryota celler, encelliga organismer som saknar en cellkärna med kärnmembran. Hit hör bakterier.

En liknande studie av bland andra biokemisten Virginijus Šikšnys publiceras kort därpå.

2013: Forskaren Feng Zhang, verksam vid Broad Institute, publicerar i februari 2013 en studie i Science som visar hur gensaxen kan användas i eukaryota celler, vilka omfattar bland annat djur och växter.

2018: Arton kliniska Crispr-studier är på gång runt om i världen, varav en i Europa för behandling av patienter med blodsjukdomen beta-thalassemi. I Kina testas tekniken bland annat på lungcancerpatienter, där inga andra behandlingar har hjälpt.

Källa: Broad Institute, studien History of CRISPR-Cas from Encounter with a Mysterious Repeated Sequence to Genome Editing Technology och clinicaltrials.gov.

Mer om Jennifer Doudna

Jennifer Doudna, född 1964, är amerikansk forskare i molekylärbiologi. Hon disputerade i biokemi på Harvard University.

År 2000 blev hon professor i molekylärbiologi och biokemi vid Yale University. Två år senare blev hon professor i samma ämnen vid University of California, Berkeley där hon är verksam i dag, även som professor i kemi. Hon forskar framför allt på Crispr, rna-interferens och mikro-rna.

Hon står också bakom företaget Mammoth Biosciences där affärsidén är att använda Crispr-tekniken för sjukdomsdetektering.

Boken "A Crack in Creation" är skriven av Jennifer Doudna och Samuel Sternberg.

Ania Obminska

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

Här är reglerna för kommentarerna på NyTeknik

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Aktuellt inom

Debatt