1. februar 2017

Forskerinterview

Vi har besøgt Imperial College i London, hvor professor og leder af forskningspro­jektet, Target Malaria, Andrea Crisanti, arbejder. Sammen med sit forskerhold forsker han i at udvikle en metode til at udrydde malaria ved hjælp af genteknologi. Målet at udvikle metoderne så langt, at de kan få tilladelse til at udsætte genmodificerede myg i malaria-plagede afrikanske lande, der ellers ikke formår at bekæmpe smittebærerne.

Herunder kan du høre og læse, hvilke perspektiver og udfordringer, Andrea Crisanti ser i anvendelsen af gene drive, og du vil også møde forsker, Andrew Hammond, der fortæller om, hvordan genmodifi­ceringen foregår.

Gene drive er en kraftfuld teknologi

Man kan i princippet for første gang forandre den genetiske sammensætning af vilde arter, og jeg synes, det er utroligt.

Det ændrer vores forhold til livet omkring os, så jeg tror, at mennesket for første gang ikke kun er passiv i evolutionen, men kan spille en rolle i den, hvilket er en helt ny dimension, som kan være skræmmende, og som derfor kræver regulering og årvågenhed.

Det er en meget kraftfuld teknologi.

Er der en realistisk mulighed for, at nogen vil misbruge teknologien?

Hvis man havde stillet mig dette spørgsmål 4-5 år siden, ville jeg sige nej, fordi gene drive-værktøjet, som vi havde på det tidspunkt, var meget svært at konstruere.

CRISPR er meget nemmere at lave. Det kræver meget mindre investeringer, så teoretisk set vil det være velegnet til misbrug, men som jeg nævnte for jer, opbygger vi allerede teknologien til at udvikle alle mulige kontrolforanstaltninger i den sammenhæng.

Man kan gøre forskellige ting – vi udvikler fx forskellige metoder til at annullere selve gene drive’et.

Jeg er Andrew Hammond. Jeg er 27 år gammel. Jeg er lige blevet færdig med min ph.d., og jeg fortsætter nu som forsker, og jeg har arbejdet på at udvikle gene drives i malariamyg.

Jeg udvikler CRISPR-systemet til myg for første gang, for så at bruge dette til at programmere disse genetiske elementer, som kan sprede sig i et genom og potentielt udgøre en genetisk løsning til kontrol af malariamyg.

Hovedbestanddelene af ethvert gene drive er Cas9, som er hovedenzymet i CRISPR-systemet, et guide-RNA, som leder Cas9 til dets target-DNA. Vi skal have dele af myggegenomet, som udgør venstre og højre homologiregion. Disse hjælper vores genetiske elementer med at finde vej hen til den rigtige sekvens i myggegenomet.

Ud over det skal vi bruge en buffer, som kan hjælpe med at få denne reaktion til at fungere, en RFP-markør, som vil hjælpe os med at identificere, hvilke individer, der indeholder vores drive sekvens. Dette vil få myggene til at lyse rødt, hvis modifikationen er lykkedes, og selvfølgelig skal vi bruge en ligase, der er det enzym, der klistrer de forskellige DNA-stykker sammen.

Når alle bestanddelene er blevet blandet sammen, giver jeg blandingen nogle forsigtige puf, og inkuberer reaktionen et sikkert sted.

Det, jeg har her, er den CRISPR, som vi klargjorde tidligere. Det indeholder gene drive’et med homologiregionerne, som skal kunne integrere sig ind i myggegenomet. Vi tager DNA’et ind i en injektionsnål, hvori enden er så lille, at den ikke er synlig med det blotte øje.

Man skal være meget grundig for at være sikker på, at der ikke er nogen bobler i enden, for så får man ikke nok tryk til injektionen.

Vi skruer den på dette injektionsmikroskop, og det er tilsluttet til en lufttrykskilde herovre, som vi forsigtigt regulerer. Det tillader os at sørge for et kort trykudbrud, der frigiver en lille mængde af den DNA, som vi fremstillede, ind i myggeembryoerne.

Det, vi har her, er nogle af de myggeembryoner, som bliver placeret forsigtigt; alle sammen fra hale til hoved. Vi skal injicere dem direkte ind i bagdelen af embryoet, fordi det er denne del af embryoet, der bliver til kønsceller, og derfor kan vi integrere DNA’et i de celler, som bliver til den kommende mygs afkom.

Disse embryoner skal være mellem omkring en halv time til halvanden time gamle, for hvis de er for unge, er embryoerne så skrøbelige, at de vil eksplodere, når man injicerer dem. Hvis de er for gamle, danner de en æggeskal, som er så hård, at nålen ikke kan komme igennem.

Typisk injicerer man ikke ét embryon og får én myg, der er gensplejset. Faktisk kræver det mange timers øvelse og i mit tilfælde mere end seks måneder.

Så det, vi plejer at finde ud af, er, at vi nok bliver nødt til at injicere mellem 100 og 2.000 embryoner, før man rent faktisk kommer frem til én myg, der er gensplejset.
Vi venter på, at disse embryoner udklækkes. Meget få af dem vil overleve injektionsprocessen; typisk mellem ti og tyve procent. Og ud af dem må vi nok forvente, at en eller to procent indeholder nogle dele af gene drive’et, men måske ikke det hele.

For at tjekke om det er kommet ind, og om det er kommet korrekt ind, venter vi på, at de udklækkes, og vi screener dem ét efter ét og leder efter spor fra RFP-markøren, ved at se at de lyser fluorescerende rødt.

Her kan man se larverne, når man ser dem naturligt i normalt lys. Når man lyser på dem med laseren, kan man se, de ligner små lyspærer. Hver af disse er et larvehoved, disse diamanter ned ad kroppen og nogle af neuronerne på vej ned. Dette rødt fluorescerende protein er altså udtrykt specifikt i neuronerne, hvilket er ret tydeligt i øjnene, hjernen, og dette er en nervestreng, som går ned ad kroppen. Det er meget let at identificere, hvilke myg der er gensplejsede, og hvilke der ikke er, ved at kigge på dette.

Så snart vi har identificeret vores modificerede myg, tager vi dem ind i insektariet og opdrætter dem. Selvfølgelig bliver man nødt til at lave flere af dem.

Man kan se her, at vi har disse bakker, og det er her, vi opbevarer larverne. Vi dyrker larverne herinde, og de forbliver i dette stadie i omkring ti dage. Efterhånden når de puppestadiet, og i puppestadiet kan man se disse små nogle, der springer rundt som små kugler, det er dem, der er i sidste del af larvestadiet, og så snart de er klar, folder de sig ud som udvoksede myg.

Så når vi har vores gensplejsede myg, der indeholder gene drive’et, vil vi dele dem op i hanner og hunner og parre disse med vilde myg. Vi vil gerne se, om vi har en heterozygot gene drive-myg, som viderefører sit gene drive til halvdelen af afkommet – eller til mere end halvdelen? Vi håber selvfølgelig, at gene drive’et vil påvirke arvegangen, og at størstedelen af afkommet dermed vil indeholde gene drive’et.

Når vi har krydset vores myg, lægger vi nogle æggeskåle ind, får så meget afkom som muligt, og vi screener dem én ad gangen og tæller præcist, hvor mange der indeholder det rødt fluorescerende protein, og hvor mange der ikke gør. Dette vil give os en god fornemmelse af, hvor effektivt gene drive’et er, hvor godt det spredes, og i teorien kan vi frigive dem i et lille bur med vilde myg. Vi tager bare et par af vores gene drive-myg med måske tusind vilde myg og overvåger dem generation efter generation, screener hvor mange der indeholder gene drive’et ved at lede efter det rødt fluorescerende protein.

Hvad, vi ser, er, at hyppigheden for gene drive’et forøges for hver generation, og en højere procentdel af myggene i det bur bliver modificerede myg. Over tid, fordi modifikationen gør dem infertile, begynder de at parre sig med hinanden og producere sterilt afkom. På det tidspunkt kan vi få en populationsnedgang, som forhåbentligt er det, vi kommer til at få, når vi slipper dem ud i naturen.