1. februar 2017

1. Introduktion: Udryddelse af skadelige organismer med genteknologi

Mange ville sikkert finde tanken om at slippe for skadedyr som sygdoms-spredende myg eller rotter – eller planter som fx kæmpebjørneklo – tiltrækkende. Der forskes i at gøre det muligt at undertrykke eller helt fjerne bestemte arter ved at udsætte disse skadevoldende dyr og planter i naturen, efter at have genmodificeret dem til fx at få ulevedygtigt afkom. Det har man gjort vha. den nye genediteringsteknik, CRISPR, kombineret med såkaldte gene drives. Måske kan man på den måde slippe af med nogle sejlivede plageånder, men samtidig skaber man en række andre problemer. Der er risiko for uforudsete konsekvenser for arter og økosystemer, og måske kan teknologien misbruges til at forvolde skade.

Den 5. juni 2016 kunne man læse denne reportage fra Brasilien i Jyllands-Posten:

"Klokken er halv syv om morgenen, og Guilherme Trivellato fra det britiske biotekfirma Oxitec kontrollerer stablerne af dåser i varevognen. I dag skal han udsætte 211.000 gensplejsede myg i en af bydelene i Piracicaba, der ligger tre timers kørsel vest for São Paulo. Teorien bag projektet er enkel: Myggene avles i et laboratorium. Hver myg er gensplejset til at forårsage massiv dannelse af et bestemt protein. Resultatet er, at myggenes afkom dør, før de når voksenstadiet. Målet er at udrydde alle myg af arten Aedes aegypti, som er den art, der spreder zikavirus, denguevirus og chikungunyavirus." 1

Det britiske firma, Oxitec, har udført forsøg med udsættelse af sin genmodificerede OX513A myg i Brasilien, og i 2016 fik de en særlig, tidsbegrænset tilladelse til at udsætte myggen i nogle områder i landet, som er særligt plaget af mygoverførte sygdomme som zika, denguefeber og gul feber. For mens forsøg med at komme myggene til livs med konventionelle metoder, især insektgift, ikke har været tilstrækkeligt effektive, hævder Oxitec, at deres metode har reduceret antallet af myggelarver med 82 % i et af deres forsøgsområder. 2

Zikaspredende myg er ikke det eneste område, hvor menneskers kamp mod skadedyr og invasive arter har haft ret begrænset succes. Derfor er dette forskningsområde opstået, og forskere har i 2015 publicerede i alt fire forsøg, som tyder på, at CRISPR/Cas9-baserede modifikationer 3 kombineret med gene drive kan sprede “destruktive” gener i næsten 100 % af populationer i gær, bananfluer og myg. 4

Ideen med at sprede genmodificerede, sterile insekter med henblik på at udrydde arter er ikke ny, den har været anvendt siden 1950’erne – det nye er at man kombinerer denne strategi med gene drives. De kan ændre arveanlæggene, så en indført, genetisk ændring vil gå i arv til samtlige efterkommere af det modificerede dyr, og ikke kun til halvdelen, som ved normal arvegang (se nærmere beskrivelse af gene drive i næste afsnit). Disse mekanismer findes også i naturen, hvor forskere har studeret dem gennem i årtier, men først med fremkomsten af CRISPR er man blevet i stand til selv at udvikle gene drives i laboratorier. 5

Udviklingen har rejst håb om ikke bare at kunne bekæmpe smittebærende myg men også andre uønskede organismer, og derved løse problemer på forskellige områder:

  1. Sundhed: Potentielt kan fjernelse af sygdomsoverførende dyr effektivt bekæmpe sygdomme, som slår millioner af mennesker ihjel årligt. Ofrene findes især i fattige lande, men med klimaforandringerne vil smittebærende myg bevæge sig nordover i de kommende år.
  2. Fødevarer: Teknologien kunne anvendes til at fjerne skadedyr, som fx rotter, der truer menneskers levevilkår på andre måder end alene ved sygdomsoverførsel, fx spiser de i ulandene store dele af høsten. Fjernelse af ukrudtsplanter lægger også beslag på mange ressourcer i landbruget.
  3. Natur og miljø: Endelig kunne teknologien anvendes til at fjerne invasive dyre- og plantearter, som er en trussel mod de økosystemer, de er indført i. Det kunne fx være rotter eller planter, som mennesker har tilført fx til øer, hvor de ikke har naturlige fjender.

Men udviklingen har også vakt bekymring, for reelt ved man ikke nok om de langsigtede konsekvenser og mulige bivirkning ved at lukke så mange genmodificerede organismer ud i naturen. Risikoen for utilsigtede bivirkninger er stor, især når der som her er tale om, at alle efterkommere vil arve ændringerne i organismen og give dem videre. Ændringerne kan måske også spredes til andre arter, hvis arter krydser sig med hinanden. Og hvad sker der med et økosystem, hvis en art fjernes? Mange forskere og kommentatorer har i de internationale videnskabelige tidsskrifter opfordret til tilbageholdenhed med udsættelserne og til, at politikerne undersøger, om udviklingen kræver ny lovgivning for at sikre mod uønskede konsekvenser.

I det følgende vil vi se på nogle af de etiske dilemmaer, udviklingen rejser, men først vil vi se på tre områder, hvor der forskes på at udvikle genetisk bekæmpelse kombineret med gene drives.

Bekæmpelse af (invasive) skadedyr og -planter

Begrundelserne for at forske i gene drives er oftest nogle, som de fleste kan tilslutte sig: man ønsker at bekæmpe sygdomme, fremme menneskers levevilkår og beskytte og genoprette miljø og økosystemer. Det gælder også de tre eksempler, som beskrives her:

Bekæmpelse af smittebærende myg

"It’s not uncommon to see clouds of pesticide wafting through Cuba’s houses and neighbourhoods (…) Although scientists and public-health officials are disappointed that Zika has finally arrived in Cuba, they are not surprised. “It’s not easy to avoid an introduction, because a lot of people are coming to Cuba from a lot of places,” says Maria Guzmán, head of virology at the Pedro Kourí Tropical Medicine Institute in Havana. (…) In February, before any Zika cases had been detected in Cuba, the government dispatched 9,000 soldiers to spray homes and other buildings, while workers killed mosquito larvae in habitats such as waterways. Airport officials screened visitors arriving from Zika-infected countries and medical workers went from door to door looking for people with symptoms." 6

Eksemplet fra Cuba illustrerer nogle af de problemer, bekæmpelse af smittebærende myg giver anledning til.

For det første at det kræver et effektivt sundhedsvæsen og en handlekraftig stat at komme smittebærende insekter til livs. Cubas sundhedsvæsen er det bedst fungerende blandt udviklingslandene, og staten spiller en vigtig rolle i at koordinere med andre sektorer, såsom militær og uddannelsesvæsen. I den industrialiserede verden har man også haft succes med fx at bekæmpe malariamyg, som tidligere også fandtes her. Men mange fattige lande har ikke sådanne ressourcer og kan ikke effektivt bekæmpe smittebærere. Professor Andrea Crisanti fra Imperial College London, siger i forskerinterviewet, at hans forskerhold ser deres løsning med udsættelse af genmodificerede malariamyg i sådanne lande som en måde at benytte teknologi til at løse problemer, som svage regeringer ikke formår at løse.

For det andet, at med menneskers rejsen rundt i verden, er det en kontinuerlig kamp at holde uønskede dyrearter væk, selv når man én gang har fjernet dem.

Endelig viser eksemplet, at myggene i dag først og fremmest bekæmpes med kemiske bekæmpelsesmidler. Der er efterhånden stor evidens for, at nogle af disse kemikalier udgør en mulig risiko for mennesker og andre livsformer og for miljøet, da de jo skal sprøjtes ud over store områder, herunder indendørs, for at være effektive. De kan være giftige for organismer som fugle, fisk, gavnlige insekter og planter. 7 Desuden har en række skadedyr udviklet resistens mod mange af giftstofferne.

Især på det sidste område kan genetisk bekæmpelse være en fordel, fordi det retter sig specifikt mod en bestemt art og kun berører den – medmindre der sker uforudsete hændelser!

Malaria er en sygdom, som spredes af myg, og som i 2015 ramte 214 mio. mennesker og resulterede i ca. 438.000 dødsfald. 8 Myggene har traditionelt været bekæmpet med DDT, som er et insektdræbende middel, der blev brugt i hele verden fra tiden efter 2. verdenskrig og frem til midlet blev forbudt i vestlige lande i 1979. I store dele af Afrika bruges det fortsat til at kontrollere malaria, mest i form af indendørs spray. DDT nedbrydes meget langsomt i naturen. Det ser desuden ud til, at DDT har effekt på udviklingen af nervesystemet hos fostre og ved graviditet er der mistanke om en øget forekomst af misdannelser. 9

I resten af den biologiske tekst beskriver vi nærmere, hvordan forskere ved Imperial College London har frembragt modificerede hunlige myg, som bærer et ændret gen, der ødelægger ægproduktionen. De har brugt gene drive til at sikre, at genet nedarves til alle efterkommere med henblik på at sprede det i populationen over tid. Planen er at udsætte de genmodificerede myg udover det sydlige Afrika for at bekæmpe arten Anopheles gambiae, som er ansvarlig for spredningen af malaria.

Bekæmpelse af rotter

Rotter er et problem for mennesker i hele verden, og på flere områder. De spreder sygdomme og overfører dem til mennesker. I ulandene fortærer de derudover væsentlige dele af høsten og er årsag til fødevaremangel. Endelig er de årsag til udryddelse af indfødte (naturligt forekommende) vilde arter på en række øer, hvor rotten er medbragt af mennesker og udgør en invasiv art.

Trussel mod fødevaresikkerheden

I dag er én ud af ni mennesker i verden underernærede. Det overvejende flertal af disse bor i udviklingslandene, hvor 12,9 % af befolkningerne ikke får nok at spise. 10 Dette forværres af, at verdens befolkning, som i 2015 var på 7,3 mia. mennesker, ventes at nå 11,2 mia. i 2100, og at hovedparten af befolkningstilvæksten vil ske i Afrika. 11 Det gør at fødevareproduktionen ifølge FN’s landbrugsorganisation, FAO, skal vokse med 60 % fra 2005-2050. 12 Her er det dog et problem, at skadedyr som rotter, hvis udviklingen fortsætter som hidtil, spiser eller ødelægger en stor del af høsten i udviklingslandene. 13

Madspild er et globalt problem; ca. en tredjedel af de fødevarer, som produceres til mennesker, går tabt, men mens spildet i de udviklede lande hovedsaligt sker hos forbrugerne, går næsten ingen mad til spilde i de afrikanske husholdninger. I stedet sker 40 % af tabet her efter høsten, under lagring og transport af fødevarerne, og her spiller rotter en væsentlig rolle, fordi de spiser fødevarer og desuden forurener langt mere, end de spiser. 14

Invasiv art på øer, truer de oprindelige arter og økosystemer

Et helt andet problem med rotter og andre gnavere er, at de er fulgt med mennesker rundt i verden og har bosat sig mange steder, hvor de ikke oprindeligt var til stede. Her udgør de en invasiv art, dvs. en art, der har spredt sig til et nyt område, hvor den skader de oprindelige arter. Det er især et problem på en række øer, hvor rotter truer det oprindelige dyre- og planteliv og hele økosystemer. Ca. 80 % af verdens øer er plaget af invasive gnavere, som ikke har naturlige fjender til at hold dem nede. 15

Man har forsøgt at udrydde gnaverne ved at anvende fælder, gift og biologiske metoder. Nu er forskere imidlertid i gang med at undersøge et gene drive, som kan få gnavere til at producere flere hanlige end hunlige unger. Hvis det sker gennem flere generationer, vil det over tid reducere populationen, fordi hovedparten af gnaverne vil være hanner. 16

En fordel ved at bekæmpe rotter med genteknologi på denne måde kan igen være, at man kan undgå at anvende giftstoffer, som også kan skade andre dyr. Med genteknologi kan man ideelt set ramme kun den art, man er interesseret i at udrydde.

Eksempel på bekæmpelse af invasive planter: Mølle-amarant (Palmers Amarant)

Ligesom der findes invasive dyrearter, er der også invasive planter, som mennesker, ofte ufrivilligt, har ført med sig. I de seneste år er den aggressive plante, Mølle-amarant blevet et problem i de sydlige amerikanske stater. Planten kan gro over 7 centimeter om dagen, blive over to meter høj og desuden er den så robust, at den kan ødelægge høstredskaber, og den kvæler nytteafgrøder som soja, bomuld og majs. Og så har den udviklet resistent overfor verdens anvendte ukrudtsmiddel, glyphosat, som findes i Roundup, hvilket har gjort den til et stort problem for de berørte landmænd.

Man overvejer nu muligheden for at anvende gene drive til at bekæmpe Mølle-amarant: Det kan i teorien gøres på to måder: Enten kunne man modificere de gener, som har givet planten resistens overfor glyphosat, så man igen kan bekæmpe den kemisk med glyphosat. Eller man kunne indføre en genetisk modifikation, der påvirker formeringen så negativt, at arten udryddes, som beskrevet i de forudgående eksempler.

Dilemmaet: afvejning af fordele og risici

På flere områder kunne gene drives altså bruges til formål, de fleste vil finde gavnlige: til at bekæmpe sygdomme, fremme fødevaresikkerhed, genoprette økologiske balancer og sikre landbrugsproduktionen – og samtidig nedsætte brugen af giftstoffer, som i sig selv kan true helbred og økosystemer.

Men samtidig vil udsættelse af store mængder af genmodificerede organismer i naturen være meget i strid med de forsigtighedsprincipper, man normalt anvender for GMO, fordi man ved så lidt om de langsigtede konsekvenser af at gøre det. For eksempel ved man meget lidt om gene drives potentiale for at overleve i miljøet og eventuelt mutere, så de forårsager uoprettelig skade på organismer og økosystemer. En del af disse risici er omtalt i en stor rapport fra det amerikanske National Academy of Science, som konkluderer, at det er for tidligt at tillade, at gene drive modificerede organismer slippes løs i naturen. Men teknologiens potentialer gør, at man skal arbejde videre med forskning og med meget kontrollerede forsøgsudsætninger.

National Academy of Sciences ser bl.a. risici for...

Utilsigtede skadelige effekter: De tilførte genetiske ændringer kan vise sig at have uforudsete bieffekter. NAS nævner det eksempel, at en myg, der er modificeret til ikke at være modtagelig for virus der giver den alvorlige sygdom, denguefeber, kunne vise sig at blive mere modtagelig for en anden virus.

Risici for økosystemer ved udryddelse af arter: Mennesker udrydder arter hver dag, og i mange tilfælde overtager andre arter den funktion, organismen havde i økosystemet, men nogle arter er centrale og kan ikke bare erstattes. Her bør i hvert tilfælde foretages risikovurderinger, som ser på:

  • Hvad er artens rolle i økosystemet?
  • Er der andre arter, som kunne udfylde artens rolle i systemet, hvis den forsvinder? På denne måde får man måske en ny skadevolder i stedet for den gamle.
  • Er der et ’tipping point’ hvor økosystemet kunne forandre sig hastigt fra én form til en anden – og kunne gene drivet føre til sådan et ’tipping point’?
  • Hvordan ville en dramatisk ændring i den ændrede art påvirke andre arter, som den har udviklet sig sammen med?
  • Kunne arten udvikle mekanismer til at neutralisere gene drivet, så det bliver virkningsløst? (National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. 2016: 5)

Hvem skal beslutte, hvornår en art må udryddes? Det vil være vigtigt at udvikle kriterier for, hvornår det er berettiget at anvende CRISPR og gene drive til at udrydde arter ud fra værdier, som kan anerkendes af de fleste. Spørgsmålet er, om man altid vil kunne henvise til sådanne værdier. Man har allerede en procedure, som følges, når en ny invasiv art truer. De relevante myndigheder foretager en ’pest risk analysis’ (PRA), hvor de samler et (globalt) team af eksperter, som gennemgår en vurdering af alle mulige forhold efter en helt fastlagt procedure. Spørgsmålet bliver ekstra akut her, fordi en beslutning truffet i ét land om at udrydde en art, uundgåeligt vil få konsekvenser for nabolandene og potentielt for alle lande, da genmodificerede organismer ikke anerkender politiske grænser.

Misbrug: Hvis teknikkerne til at indføre arts-destruktive arveanlæg i organismer – herunder mennesker - bliver enklere og billigere at anvende, stiger sandsynligheden for, at de falder i de gale hænger, alt andet lige. I Forskerinterviewet siger professor Crisanti fra Imperial College London: ”Hvis I havde stillet mig spørgsmålet om misbrug for 4-5 år siden, ville jeg sige nej, det bekymrer mig ikke, fordi gene drive-værktøjet, som vi havde på det tidspunkt, var meget svært at konstruere. CRISPR er meget mere fleksibelt. Det kræver meget mindre investeringer, så teoretisk set vil det kunne misbruges.” Forskerne arbejder derfor på allerede på forhånd at udvikle modificeringer, som vil kunne neutralisere forskellige former for misbrug.

Har mennesker lov til at afgøre, hvilke arter, der skal eksistere og hvilke ikke? Mange argumenterer for, at den eksisterende orden i naturen er værdifuld, og den bør mennesker ikke blande sig i. For nogle er grunden, at denne orden er skabt af Gud, andre vil lægge vægt på, at naturen i sig selv er styret af en orden eller nogle mekanismer, hvis kompleksitet overgår menneskers forståelsesevne. I begge tilfælde mener fortalerne, at mennesker ikke bør udfordre denne naturens orden. Nu ændrer mennesker jo ved naturen hele tiden; vi dyrker jorden, helbreder sygdomme, tilbereder fødevarer osv. Tankegangen her er dog, at der er forhold i naturen, som er for komplekse og uoverskuelige til, at mennesker har indsigt nok til at ændre ved dem. Og at indførsel af gene drives, som ændrer ved arvegangen, kombineret med genetiske ændringer i arvemassen, overskrider en grænse for, hvad mennesker bør give sig af med.

Læs videre

I den biologiske tekst: 1-2-3 gene drive! Sådan gør man kan du læse om, hvordan gene drive virker, hvordan det ændrer ved arvegangen, og hvordan forskerne rent teknisk formår at igangsætte et gene drive, der permanent kan udrydde en stor del af malariamyg i Afrika, måske helt udrydde disse myg.

I Forskerinterviewet demonstrerer Andrew Hammond fra Imperial College London, hvordan de i deres forskerteam bygger gene drives og indfører genetiske ændringer i arvemassen hos malariamyggen.

I etikinterviewet diskuterer de to, uenige filosoffer, Mickey Gjerris og Thomas Ploug, om mennesker har ret til at bestemme, at en art skal fjernes, og i givet fald, om det er forsvarligt at bekæmpe arter med genteknologi.


Noter

1. Hansson, M. 2016. Gensplejsede myg skal bekæmpe zikavirus. Jyllands-Posten 5. juni: 12

2. Oxitec website: Friendly Aedes aegypti project. http://www.oxitec.com/programmes/brazil/ tilgået 13. December 2016

3. Læs mere om CRISPR/Cas9 på http://www.etiskraad.dk/undervisning/crispr

4. National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. 2016. Gene Drives on the Horizon: Advancing Science, navigating Uncertainty, and Aligning Research with Public Values. Washington, DC: The National Academies Press: 2.

5. Ibid: 30

6. Reardon, S. 2016. Cubas epic battle with zika. Nature Vol 536, 18. august: 257

7. Aktar W. et al. 2009. Impact of pesticides use in agriculture, their benefits and hazards. Interdisciplinary Toxicology Vol. 2 no. 1: 1–12.

8. WHO. 2016. 10 facts on Malaria. Website: http://www.who.int/features/factfiles/malaria/en/ tilgået 13. december 2016

9. Dalhoff, K. 2014. Miljøgifte, DDT. Sundhed.dk på: https://www.sundhed.dk/borger/patienthaandbogen/akutte-sygdomme/sygdomme/forgiftninger/miljoegifter/ tilgået 13. december 2016

10. UN. 17 goals to transform our world. Website: http://www.un.org/sustainabledevelopment/hunger/ tilgået 13. december 2016

11. United Nations, Department of Economic and Social Affairs, Population Division. 2015. World Population Prospects: The 2015 Revision, Key Findings and Advance Tables. Working Paper No. ESA/P/WP.241: 2

12. FAO. 2012. World agriculture towards 2030–2050, the 2012 revision: 1

13. Oerke E.C. 2006. Crop losses to pests. Journal of Agricultural Science Vol 144: 31.

14. FAO. 2011. Global food losses and food waste – Extent, causes and prevention. Rome: 5

15. National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. 2016: 51

16. National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. 2016: 52





Openly engineering our ecosystems

Professor ved MIT, Kevin Esvelt, fortæller, hvordan vi med CRISPR og gene drive kan ændre hele populationer. Og hvorfor det er vigtigt, at denne forskning foregår åbent.