Vísinda­skáld­skapurinn raun­gerist: CRISPR og gull­öld erfða­vísinda

Þúsundir erfðabreyttra smáfiska svamla um í tilraunastofu undir Háskólanum í Reykjavík. Vísindamenn nota einstaka og byltingarkennda tækni til að framkalla mennska sjúkdóma í fiskunum og þar með grundvöll fyrir tilraunir á nýjum lyfjum.

Það kennir ýmissa grasa í kjallaranum undir Háskólanum í Reykjavík. Þar á meðal eru stökkbreyttir sebrafiskar sem vísindamenn hér hafa gert tilraunir á í nokkur ár.

Við fyrstu sýn virðast þessir litlu fiskar hafa það nokkuð gott. Staðreyndin er hins vegar sú að margir þeirra bera genalíkön af erfiðum og fyrst og fremst mennskum sjúkdómum sem herja á miðtaugakerfi þeirra. Þessir sebrafiskar sem svamla um í rannsóknarstofu Lífvísindasetursins í taugavísindum bera genalíkan af Parkinsons og MND.

Með því að prófa mismunandi lyfjagjöf freista vísindamenn þess að þróa ný og betri lyf fyrir þá sem berjast við þessa erfiðu sjúkdóma. Hvað eiga þessir fiskar og menn sameiginlegt? Það vill svo til að erfðaskyldleiki manna og sebrafiska er áttatíu prósent, auk þess sem miðtaugakerfi okkar og þessa frænda okkar er áþekkt.

Cas9-prótínið í leit að framandi erfðaefni.VÍSIR/AstraZeneca

Ævafornt ónæmiskerfi virkjað

Til að framkalla þessar stökkbreytingar þurfa vísindamennirnir að breyta erfðaefni fiskanna með mismunandi aðferðum, þar á meðal nota þeir erfðabreytingakerfi sem kallast CRISPR/Cas og er í raun ónæmiskerfi dreifkjörnunga, sem eru betur þekktir sem bakteríur.

Í einfölduðu máli gerir CRISPR/Cas-kerfið vísindamönnum kleift að færa til og eiga við gen í öllum lífverum, sama hvort það eru bakteríur eða menn og það á auðveldan og ódýran máta. Þetta kerfi eins og það er notað í dag leit dagsins ljós árið 2012. Segja má að CRISPR/Cas boði gullöld erfðarannsókna og breytinga.

Nánar er fjallað um CRISPR/Cas-kerfið og virkni þess í myndbandinu hér fyrir neðan:

Erfðavísindamenn í öllum heimshornum nota þessa tækni í dag og verkefnin eru jafn fjölbreytt og þau eru mörg, allt frá þróun nýrra lyfja eins og í kjallaranum í Nauthólsvík, til breytinga á fósturvísum manna í Kína.

Skilvirkari leit að nýjum lyfjum
Rannsóknir á vegum Lífvísindasetursins í HR snúast ekki bara um leit að nýjum lyfjum, heldur einnig um sjálfa aðferðina sem notuð er við leitina. Leið sem með hjálp CRISPR er einfaldari og skilvirkari.

„Þessi tækni er ekki aðalatriðið fyrir mig, heldur það að þetta er tækni sem gerir okkur kleift að ná okkar markmiðum miklur hraðar en áður var þekkt,“ segir Karl Ægir Karlsson, prófessor í heilbrigðisverkfræði við Háskólann í Reykjavík.

„Nú er hægt að búa til þessa sjúkdóma með miklu meiri nákvæmni og miklu hraðar. Þetta er tól sem mun nýtast alls staðar, ekki bara í svona rannsóknum. Alls staðar þar sem þú getur átt við erfðamengi lífvera eru möguleikarnir nánast óþrjótandi.

En CRISPR/Cas-tæknin er sannarlega umdeild. Með tilkomu hennar eru hannaðar plöntur og manneskju ekki lengur vísindaskáldskapur, hún er verkfæri til að eiga við grunnkóðan sem stjórnar því hver við erum.

Galdrar CRISPR/Cas

„Þetta hefur miklu víðtækari möguleika og áhrif en okkur óraði fyrir,“ segir Henry Alexander  Henrysson, heimspekingur og nefndarmaður í Vísindasiðanefnd. „Við erum að fylgjast með vísindaskáldskap raungerast.“

Karl Ægir segist lítið hafa leitt hugann að því hvernig sé hægt að misnota tækni sem þessa: „Ég sé fullt af kostum, en fáa ókosti.“ Það sé þó mikilvægt að fólk kynni sér tæknina til hlítar áður en það myndar sér skoðun á henni.

„Þetta er enn líkara göldum en það sem fyrir var og nóg var umræðan þvæld fyrir,“ segir Karl Ægir. „Ég get ímyndað mér að næstu árin verði mjög mikið af röngum upplýsingum og mikil umræða sem aldrei verður til lykta leidd nema með skilningi á tækninni.“

Sé vilji fyrir því að nota ekki tæknina er eini valkosturinn í stöðunni að skilja ekki tæknina, að mati Karls Ægis.

„Því meira sem við skiljum, því meira vald höfum við yfir náttúrunni. Við erum sífellt að skilja meira og við fáum meiri völd. Umræðan í framtíðinni snýst ekki um hvort við notum þetta, heldur á hvaða hátt.“

Óþrjótandi möguleikar

CRISPR/Cas-tæknin er ung og í stöðugri þróun en líkur eru á að hún muni hafa meiriháttar áhrif á samfélag mannanna. Í læknavísindunum sjá vísindamenn fram á að tæknin auðgi skilning okkar á erfðunum og bylti mögulega meðferðarúrræðum við fjölmargum sjúkdómum.

Magnús Karl Magnússon, prófessor við Læknadeild Háskóla Íslands, segir það ekki vera neit vafamál að þessi tækni sé gífurlega mikilvæg: „Hún hefur umbreytt því hvernig við nálgumst það að skilja sjúkdóma.“

Möguleikar CRISPR leynast á ýmsum sviðum, því rétt eins og Karl Ægir leggur áherslu þá eru þessi kostirnar nær óþrjótandi þegar mögulegt er að eiga við erfðamengi lífvera.

Sem dæmi um þessa möguleika nægir að nefna rannsóknir vísindamanna við Kaliforníu-Riverside háskólans þar sem CRISPR/Cas9-kerfið er notað til að „forrita“ ger til að umbreyta sykrum í kolvetni. Þegar kolvetni eru tekin úr jörðinni eru þau ýmist í formi jarðgass eða hráolíu.

Næstu daga verður fjallað ítarlega um CRISPR-tæknina í kvöldfréttum Stöðvar 2 og hér á Vísi. Við ræðum við þá sem sjá fram á breyttan veruleika í líf- og læknavísindum með tilkomu og innleiðingu CRISPR, unga og efnilega vísindamenn sem nú fóta sig í breyttu landslagi erfðavísindanna og þá sem hvetja vísindamenn til að stíga varlega til jarðar þegar svo máttug og jafnvel hættuleg tækni er annars vegar.