Laboratoriebillede
4. april 2016

3. Forskerinterview: Kom med i laboratoriet

Vi befinder os på Institut for Biomedicin på Aarhus Universitet. Her har forskerne igennem mange år arbejdet med genetisk modifikation med henblik på at udvikle genterapi.

Vi skal kigge over skulderen på Laura Ryø, som genmodificerer hudceller fra nogle patienter for at finde ud af, hvad det er, der gør, at patienterne lider af den alvorlige arvelige sygdom angioødem.

Forskningsleder Jacob Giehm Mikkelsen vil fortælle om, hvorfor forskernes forventninger til – og bekymringer over – den teknik, Laura bruger, er så store. Kommer vi til at se genmodificerede supermennesker?

Laura bruger CRISPR-teknikken til at undersøge sygdommen arvelig (=hereditær) angioødem – en sygdom der giver allergilignende symptomer i form af hævelser (=ødemer) på halsen og i ansigtet. Hævelserne kan være livstruende, fordi de kan blokere for vejrtrækningen.

Hvordan kan du bruge CRISPR-teknikken til at hjælpe patienter med angioødem?

Sygdommen er arvelig og nedarves autosomal dominant. Det betyder, at patienterne har én rask allel af genet og én syg allel. Så vil man forvente, at de har omkring 50 % ekspression af det her protein – fra det raske gen. Men overraskende nok ser vi kun et sted mellem 10 og 30 % ekspression af proteinet. Vi kan bruge CRISPR til at undersøge, hvad det er der sker – hvad sygdomsmekanismen bag sygdommen er. Det er forudsætningen for, at man siden kan prøve at finde en kur imod sygdommen.

Vi har en teori om, at grunden til, at det raske gen ikke er “på fuld styrke”, er, at det syge gen går ind og påvirker det raske gen. Det ville forklare, hvorfor patienterne har den her lave protein ekspression. Det kan vi undersøge ved at gå ind og knock-oute det syge gen ved hjælp af CRISPR, for hvis teorien holder, skulle den raske allel begynde at udtrykke 50 %, som man normalt ville forvente, det gør.

Hvordan gør I det?

Vi har fået nogle fibroblaster, dvs. hudceller, fra patienterne, som har den her mutation, der forårsager sygdommen. For at knock-oute sygdomsgenet, inficerer vi dem med en virus, vi selv har lavet. Virussen  indeholder de elementer, der skal til for at få cellen til at udtrykke Cas9 og vores guide RNA, som er designet, så den kan finde mutationen.

Når vi leverer virussen til de her patientceller, så leverer virussen noget RNA og nogle enzymer, som gør, at de her gener, virussen bærer på, bliver integreret i genomet. Når CRISPR-generne er blevet en del af cellens arvemasse, laver cellerne selv den her molekylære saks Cas9 og guide-RNA’en. Og så håber vi på, at de så finder hen til mutationen, og laver et knockout.

Hvordan ved I så, om det rent faktisk er lykkedes?

For at teste hvor effektivt forsøget har været, tjekker vi protein ekspressionen for det pågældende protein. Protein-ekspressionen bør stige til omkring de her 50 %, hvis det raske gen ikke bliver forstyrret af det syge gen.

Styr på biologien?

Allel = variant af et gen. Mange gener er en lille smule forskellige fra person til person. Visse alleler/genvarianter virker slet ikke, fx fordi de slet ikke bliver transkriberet til protein. Vi har hver to kopier af hvert af vores gener, en fra far og en fra mor. Hvis den ene er defekt, kan vi ofte kompensere med den anden. Da er man ikke syg, men alene "bærer" af et sygdomsgen.

Ekspression er udtryk for hvor meget protein, cellen kan lave - med genet som “opskrift”. Ekspressionen justeres normalt op og ned af cellen selv, afhængig af hvor meget af et protein, der er brug for. Men hos patienter med angioødem virker det som om, at den defekte allel på en eller anden måde påvirker den raske allel.

Læs mere om alleller og andre genetiske udtryk i Alt om DNA.

Hvad er det særlige ved CRISPR?

CRISPR-systemet er i princippet bare en lille saks, men den er styret af et lille RNA-molekyle, vi kan designe meget specielt til at klippe et bestemt sted i genomet. Og det er det, der har gjort, at Crisper/Cas9-systemet er eksploderet ud over hele jordkloden. Det er altså en genmodifikationsteknologi, som kommer ud i hænderne på alle de mange forskere, der gerne vil bruge det.

Hvad kan man konkret bruge det til i forhold til behandling og forbedring af mennesker?

Det er først og fremmest et fantastisk værktøj, vi kan bruge i molekylær genetisk forskning. Det er den primære fordel ved det her system lige nu og her.

Men så er det klart, at det giver nogle muligheder for på sigt at begynde og kigge på og begynde at anvende den her teknologi til at reparere gener hos patienter.

Der er mange muligheder selvfølgelig – og mange drømme for, hvordan man kan “udløse” det her potentiale. Vi skelner imellem to forskellige anvendelser, og hos os arbejder vi med genterapi.

Styr på biologien?

Genterapi er genmodifikation af mennesker med det formål at behandle genetisk sygdom.

Det kan man både gøre på en ikke-arvelig måde på somatiske celler (somatisk genterapi) og på en arvelig måde i æg eller sæd (kønscelle-genterapi) eller embryonet (zygotestadiet).

Hvis behandlingen kun påvirker de somatiske celler, vil ændringerne altså ikke nedarves. I så fald er det ikke så risikabelt som genmodifikation af befrugtede æg eller kønsceller, hvor uventede fejl kan passere fra generation til generation.

Det vil sige, vi forsøger at behandle patienter ved at overføre genetisk materiale til de celler i deres krop, hvor de defekte gener skaber problemer. Det er den bane, vi spiller på.

Den anden bane, som man nu begynder at drømme om at spille på, er at forsøge at lave genetiske ændringer i det befrugtede æg – altså meget tidligt i fosterstadiet. Teknologien er klar – det er ikke nemt og primitivt at gøre det, men man kan med den teknologi, man har nu, lave genetiske ændringer i det tidlige foster.

De her genetiske modifikationer giver man videre til sit afkom, til sine egne børn. På den måde har man introduceret en genetisk ændring, som gives videre i generationerne. Det er altså ikke bare individet, man behandler, det er faktisk en hel generation, det er en hel familie, en familie som jo vil vokse sig større og større gennem generationerne. Derfor har man altså et enormt ansvar for at gøre det rigtigt, hvis man overhovedet har drømme om at lave den form for behandling.

Kan man også bruge CRISPR til at lave forbedringer på mennesker?

Ja, vi snakker om en glidebane, for hvis vi kan lave ændringer, der behandler sygdom, så kan vi måske også begynde at kigge på andre typer ændringer, fx relateret til udseende eller adfærd. Det er her, vi bevæger os ind i en gråzone, som det er meget svært at gennemskue konsekvenserne af.

Vi ved, at der findes gener, som har betydning for, om vi bliver inficeret med virus, eller gener, som har betydning for, hvad niveauet af kolesterol er i vores blod, eller om vi er i risikogruppen for at udvikle diabetes osv. Det er tit nogle genvariationer, hvor vi ikke har helt styr på, i hvor høj grad de hver især bidrager til sygdom eller bidrager til risikoen for at blive virusinficeret osv.

Endelig kunne man gå linen ud og se på ændringer af fx intelligens, atletiske egenskaber og muskelmasse. Der er faktisk nok mere realisme i det, end vi måske har det godt med, om jeg så må sige. Lige nu og her skal der nok være nogle, der sidder derude i verden og laver den form for ændringer.

Jeg tror, mange af os synes, at det er en uhyggelig udvikling, at man går i den retning. Vi har ikke nok viden til at se, om det er en god idé. Hvis vi nu kigger på at gøre folk mere intelligente f.eks., jamen så kan det være, at vi indfører fejl i forbindelse med fosterudvikling osv.

Hvilke barrierer skal overkommes før CRISPR er klar til at blive brugt til at genmodificere befrugtede æg?

Det, vi mangler nu, er, at optimere de her teknikker så meget som overhovedet muligt – de skal fungere mere fejlfrit. Men udviklingen går i den retning. Det er fx vigtigt, at vi bedre forstår de basale mekanismer for, hvordan celler reparerer brud på DNA’et. Og det er vigtigt at blive bedre til at opnå præcise ændringer, uden at der opstår ændringer de forkerte steder. Så kan vi også blive bedre til at bruge det terapeutisk.

CRISPR giver også mulighed for at ændre på flere forskellige gener på én gang. Men risikoen for at ramme andre gener stiger, risikoen stiger for off target-effekter.

Genteknologi, collage med violinspillende balletdanser sat på baggrund af genetiske sygdomme

Hent undervisningshæfte

Her kan du hente alle teksterne samlet i et undervisningshæfte. Hæftet er også velegnet til brug på tablets og til udskrivning.
Undervisningshæfte
Etikinterview folkemængde

Styr på etikken?

Hvad synes du er det største etiske problem? At der er en risiko for at en uønsket genetisk fejl opstår og videreføres i de næste generationer? Eller at teknikken er så fejlfri, at mange vil benytte den, og at mange dermed kan føle sig fristet til at designe deres børn? Eller vil det i virkeligheden være et større problem, hvis vi ikke lader forældre designe deres børn?
Læs interview med to etikere