Hvad er de vigtigste værktøjer inden for genteknologi?
Nogle af de vigtige værktøjer indenfor genteknologien er:
- Sekventering, hvor man kortlægger en organismes DNA.
- Genmodificering, hvor man f.eks. kan:
- Bruge værktøjet CRISP til at redigere generne i en organismes DNA, ved at man slukker/bremser/skruer op for gener med bestemte egenskaber, så kroppen bliver bedre til at bekæmpe fx kræft.
- Bruge gensplejsning til at indsætte gener fra én organismens dna i en anden organismes dna. F.eks. kan man tage et gen fra en bakterie, som gør bakterien giftig for bestemte insekter, og overføre genet til en plante, som så bliver mere modstandsdygtig overfor skadedyr.
- Cellefabrikker, hvor man bruger gensplejsede bakterier/gær til at producere fx store mængder medicin på en hurtig, sikker og billig måde.
- Syntetisk biologi, hvor man kan designe DNA-stykker med bestemte gener og bygge kunstige organismer, som ikke findes i naturen, og som kan producere fx. fødevarer, medicin og olie: Man bruger cellen som en computer og generne som software. På internettet kan man også bestille designede DNA-stykker, som man kan sætte sammen på nye måder på computeren og printe ud. (Kilde 1 og 2)
Hvad er gener og DNA?
Vi mennesker er – ligesom dyr, planter og alle andre levende organismer – styret biologisk af vores gener. Generne er fra naturens side samlet i en dobbelt DNA-streng, der findes i alle vores celler og ligner en snoet stige.
Generne bestemmer, hvordan vores celler skal udvikle sig. DNA-strengen fungerer derfor som en samlet byggeplan for, hvordan vores krop skal konstrueres. Dvs. at hver eneste af vores celler rummer opskriften på, hvordan vores krop skal se ud:
De forskellige gener giver kroppen instruktioner om, hvordan den skal lave de forskellige proteiner, som er kroppens byggesten. Hvert gen kan forstås som en særlig kode til at lave et bestemt protein.
Vores DNA kaldes også vores arvemasse, for generne er arvelige og gives videre fra forældre til børn via æg og sædceller. Generne bestemmer f.eks. vores øjenfarve, højde og kropsbygning. Vi kommer dog ikke altid til at ligne vores forældre, for det er ikke kun ét gen, men mange gener i samspil med hinanden, der bestemmer, fx hvor høje vi bliver, og hvilken hårfarve vi får (kilde 1).
Hvordan er DNA bygget op?
DNA’et er to lange strenge, der ligner en snoet stige, og som er bygget af fire små byggesten – de fire nukleotider A, C, G og T.
Menneskers DNA er to meter langt og består af tre milliarder nukleotider fordelt på 23 par kromosomer og ligger rullet meget tæt sammen i hver eneste af vores celler.
Vores DNA kan forstås som en instruktionsbog i, hvordan vores krop skal bygges op, der er skrevet med kun fire typer bogstaver (dvs. fire typer nukleotider): A, C, G og T.
Der er i alt tre milliarder bogstaver i bogen, for A, C, G og T er sat sammen på mange forskellige måder til meget lange ord.
Hvert ord er et gen, der koder for noget særligt (kilde 3).
Princippet er det samme i alle levende organismer. Derfor kan man – i hvert fald i teorien – tage en elefants DNA og bytte om på rækkefølgen af nukelotider og få det samme DNA som i en mus (kilde 1).
Det er muligt at dele den dobbelte DNA-streng i to enkeltstrenge, så hver af de to enkeltstrenge kan lave en kopi af den anden streng og blive til to nye dobbeltstrenge, der bærer vores gener videre. Det gør celledeling mulig (kilde 1).
Hvordan har genteknologien udviklet sig historisk?
Genteknologien har rødder tilbage til 1940’erne, hvor forskerne fandt ud af, hvordan DNA er bygget op af gener, der styrer en organismes udvikling.
- I 1973 lykkedes det de amerikanske forskere Herbert Wayne Boyer og Stanley Cohen at gensplejse arveanlæg fra en organisme til bakterier og få dem til at producere et bestemt protein.
- I 1970’erne begyndte man at forske i genterapi, hvor man behandler sygdomme ved at skifte syge gener ud med raske, og det lykkedes også at skabe genmodificerede mus til laboratorieforsøg.
- I 1978 lykkedes det at gensplejse de gener fra menneskets DNA, der producerer insulin, ind i en bakteries DNA.
- I 1980’erne begyndte man at bruge genteknologi til at producere insulin til diabetespatienter, til behandling af kræft og blødersygdomme, til væksthormon og vacciner, til enzymer til vaskemidler og til mikroorganismer, som kan nedbryde olieaffald ved olieforurening.
- I 1994 kunne man købe den første gensplejsede grøntsag i et amerikansk supermarked: en tomat med meget lang holdbarhed.
- Omkring 2000 opstod forskningsfeltet syntetisk biologi, hvor man laver kunstigt DNA ved at sætte digitale kopier af dna-stykker sammen på en computerskærm og printer dem ud.
- I 2010 lykkedes det at erstatte alt DNA i en bakterie med kunstigt DNA.
- I 2013 begyndte man at bruge genredigeringsværktøjet CRIPSR til at slukke for gener med uønskede egenskaber. Man har siden udviklet det, så det også kan bremse og forstærke et gens virkning. (Kilde 4)
Hvordan gensplejser man?
Gensplejsning kaldes også rekombinant dna.
Det er et værktøj til at kombinere gener fra forskellige levende organisme.
Man tager et lille stykke dna med gener, der koder for en bestemt egenskab, fra en organisme og overfører det til en anden, så modtageren af genet får nye egenskaber.
Det kan lade sig gøre, ved at man kobler dna-stykket på en værtsorganisme, fx en bakterie, en uskadelig virus eller en gærcelle, hvis molekyler er særlig egnet til at blive optaget i cellerne i modtagerorganismen.
Man kan også klone dna og dyrke en klon – dvs. en gruppe af bakterier, som er genetisk ens, fordi de alle stammer fra samme gensplejsede bakterie.
Gensplejsning bruges fx til at producere medicin, genterapi og gensplejsede (transgene) planter og dyr med særlige egenskaber samt til at bekæmpe forurening. (Kilde 5)
Hvordan genredigerer man?
Genredigering er et værktøj, hvor man ikke bruger gener udefra, men ændrer i en levende organismes DNA ved at slukke/bremse/forstærke virkningen af bestemte gener i DNA’et.
Genredigering kan sammenlignes med, at man leder efter et bestemt ord (et gen) i et word-dokument (et DNA), som man redigerer – dvs. at man enten sletter ordet, erstatter det med et bedre ord eller tilføjer et ekstra ord, som forbedrer teksten. Find og erstat-funktionen svarer til, hvordan man redigerer gener (kilde 6).
Genredigering kan f.eks. ske med værktøjerne CRISPR, TALENs og ZFNs.
CRISPR er det mest udbredte. Det kan f.eks. bruges som en gensaks til at klippe et uønsket gen i stykker, eller man kan klistre proteiner på et gen, så man kan tænde og slukke for genet (kilde 7).
Hvorfor kaldes CRISPR en revolutionerende vidunderteknologi?
CRISPR kaldes af mange eksperter en vidunderteknologi og en revolution i udviklingen af genteknologien, fordi den nemt og billigt kan redigere så præcist i gener, at man måske en dag kan bruge CRISPR til at helbrede de fleste arvelige sygdomme: Ifølge forskerne kan CRISPR potentielt slukke for 89 % af de gener, der giver arvelige sygdomme (kilde 7 og 8).
Allerede i dag bruges CRISPR til at kurere sygdomme, man indtil nu ikke har kunnet helbrede, f.eks, kræft og blødersygdomme; til at producere fødevarer, som giver mere udbytte og er mindre belastende for klimaet, og til at udvikle mere miljøvenligt biobrændstof og affaldshåndtering.
CRISPR udgør en mindre risiko for økosystemerne end gensplejsning, fordi man kan genmodificere planter med CRISPR ud fra de samme principper, som man traditionelt har brugt til at fremavle bestemte plantesorter op gennem historien, bare i et meget hurtigere tempo (kilde 1 og 8).
Hvordan er CRISPR blevet udviklet?
CRISP kaldes også CRISPR-Cas9.
CRISPR står for Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, og Cas9 er det særlige enzym, som kan klippe i DNA.
CRISPR er fra naturens side udviklet som bakteriers forsvar mod virusser: Hvis en bakterie inficeres med virus, gemmer den en kopi af et stykke DNA fra virus, så den altid senere hen kan genkende virus og klippe virus’ DNA i stykker, så virus ikke kan smitte (kilde 9).
Sidst i 1980’erne opdagede forskerne CRISPR-Cas9, og i 2012 fandt de frem til at bruge mekanismen i CRISPR til at klippe meget præcist i DNA.
I 2013 blev teknikken første gang brugt til at ændre arvemateriale i dyre- og menneskeceller. I dag bruges teknikken i næsten alle molekylærbiologiske laboratorier i verden.
I 2020 blev Nobelprisen i kemi givet til to forskere for deres arbejde med at udvikle CRISPR-teknikken, og i 2021 kom den første godkendte CRISPR-redigerede grøntsag på markedet (kilde 7).
Hvad er GMO og NGT?
GMO står for genmodificerede organismer og betegner organismer, f.eks. planter brugt til fødevarer, som har fået ændret deres gener ved hjælp af genteknologi.
NGT står for nye genomiske teknikker og betegner genteknikker, som er blevet udviklet de senere år, blandt andet CRIPSR.
NGT er mere præcise GMO-teknikker end de ældre GMO-teknikker, fordi forskerne med NGT med meget større præcision kan forbedre en plantes egenskaber ved at ændre på meget små sekvenser DNA (kilde 10).
BOKS: Tal og grafer
Hvad er danskernes holdning til genteknologi?
Europa-Kommissionens spørgeundersøgelse ’Special Eurobarometer 516: European citizen’s knowledge and attitudes towards science and technology’ fra 2021 viser, at 63 % af danskerne regner med, at genteknologi og andre bioteknologier vil få en positiv effekt på vores liv de næste 20 år (side 25). Hver 3. dansker mener, at der ikke skal være nogen grænser for, hvad det er tilladt at forske i (side 38). 32 % mener, at videnskaben kan løse alle vores problemer, mens 38 % er uenige (side 37).
Læs mere her: European citizens’ knowledge and attitudes towards science and technology
Genmodificerede planter: Hvor i verden dyrker man hvad?
På hjemmesiden her findes infografik om, hvor i verden man dyrker genmodificerede afgrøder, samt en top-5 over de meste dyrkede planter, som er fremavlet med hjælp af genteknologi og andre biotek-metoder.
ISAAA er en global lobbyorganisation, som arbejder for at udbrede dyrkning af gensplejsede planter, og som i vid udstrækning er finansieret af biotek-industrien.