Naturvidenskab
Læsetid: 9 min.

Med genteknologien CRISPR kan mennesket kortslutte evolutionen

Genteknologien CRISPR gør det muligt at redigere selve livets opskrift, dna. Det kan blive en medicinsk revolution, men gør det også muligt at omgå evolutionen og skabe en verden, der før kun fandtes i science fiction
Genteknologien CRISPR gør det muligt at redigere selve livets opskrift, dna. Det kan blive en medicinsk revolution, men gør det også muligt at omgå evolutionen og skabe en verden, der før kun fandtes i science fiction

Jesse Jacob

Moderne Tider
30. oktober 2021

På morbid vis var det nærmest passende, at verdenssamfundet var dybt rystet af en viruspandemi, da Nobelprisen i kemi i 2020 blev uddelt. Passende, fordi forskerne Jennifer Doudna og Emmanuelle Charpentier fik prisen for udviklingen af et genetisk værktøj, der har sin oprindelse i netop bekæmpelse af virus, og som faktisk er skabt af bakterier.

Med forskernes mellemkomst var dette værktøj blevet ombygget til genteknologien CRISPR-Cas9, der gør det muligt at fjerne eller indsætte lige præcis de gener, man ønsker, i enhver organisme – fra bakterier over planter til mennesker. En teknologi, der kan ændre livet på Jorden for altid.

I sin nobelforelæsning nævnte Jennifer Doudna da også både de vilde muligheder, opdagelsen skaber for grundforskning, folkesundhed, landbrug og medicin, og de store etiske spørgsmål, den rejser. Ikke mindst hvis man bruger teknologien til at redigere dna’et i kønsceller eller et befrugtet menneskeæg, hvilket vil medføre manipuleret dna i arvefølgen fra generation til generation.

»Det er vældig virkningsfuldt, når vi tænker på at bruge det i planter eller til at lave forbedrede forsøgsdyr, der kan lære os om menneskets sygdomme, som det er blevet gjort i mus og rotter,« sagde Jennifer Doudna i sin forelæsning.

»Det er meget anderledes, når vi tænker over, hvilken betydning det kunne få for menneskets biologi og de enorme etiske og samfundsmæssige spørgsmål, som rejses med muligheden for at redigere menneskets kønsceller.«

Og det indkapsler meget fint et videnskabeligt gennembrud, der på længere sigt har potentiale til at gøre verden enormt meget godt, men også ondt.

Hvor langt vil vi gå?

I sin bog om Jennifer Doudna og CRISPR-teknologien, The Code Breaker, svinger den amerikanske historiker Walter Isaacson sig helt derop, hvor han forudser, at teknologien – i kombination med coronapandemiens øgede behov for nye løsninger – indvarsler overgangen til den moderne tidsalders tredje store revolution.

De tre revolutioner, han udpeger, har hver deres lille afgørende bestanddel som omdrejningspunkt.

1900-tallets første halvdel var domineret af atomet og fysikken omkring det, som førte til alt fra atombomber til laser og rumfart. Ideen om at omsætte information til ettaller og nuller – altså bits – blev i århundredets anden halvdel basis for den digitale revolution, og nu står vi altså angiveligt over for en tredje, nemlig den der har genet og vores beherskelse af genetikken som omdrejningspunkt. Stærkt går det i hvert fald.

I 2012 ruskede Doudna og Charpentier op i den videnskabelige verden med deres artikel om teknologien, og siden er der investeret adskillige forskningsmilliarder – ikke mindst fra medicinalindustrien – i at udvikle behandlingsformer, som er ved at blive afprøvet.

Og sideløbende er de etiske grænser løbende flyttet eller ligefrem overskredet – mest tydeligt i 2018, da den kinesiske forsker He Jiankui annoncerede, at han – stik imod alle videnskabsetiske aftaler – havde manipuleret generne i to tvillingefosterceller for at forhindre hiv: Dermed havde han kortsluttet selveste evolutionen, da genforandringen nu kunne vandre videre i tvillingpigernes efterkommere.

Som sagen tydeliggør, skal mennesket nu til at tage stilling til spørgsmål, der hidtil har været forbeholdt fiktionen. Lige fra den reelle mulighed for at lave designerbabyer til mere spekulative ambitioner såsom virksomheden Colossals mål om at genoplive det uddøde kæmpedyr mammutten ved at indsætte dens gener i fosterceller fra elefanter, så de udvikler pels, tykt fedtlag og det karakteristiske hvælvede kranie.

Det skal man nok lige se, før man tror det, men bundlinjen er, at noget stort er i gære, og spørgsmålet er, hvor langt vi vil gå.

En holdsport

Historien om CRISPR-Cas9 er ikke bare historien om nogle få geniers gennembrud, men en fin illustration af, at videnskab er en holdsport, og at grundforskning kan føre utrolige ting med sig.

For egentlig var Yoshizumi Ishino og hans forskningskolleger på universitetet i Osaka, Japan, i færd med at afdække et hjørne af colibakteriernes stofskifte, da de fandt noget underligt. I halen på den stump dna, som de undersøgte, blev den samme gensekvens gentaget med samme jævne mellemrum. Og underligt nok udgjorde sekvensen et palindrom, ligesom dem vi kan lave med bogstaver, når vi skriver ’abba’ eller ’Gro blåbær, dræb Ålborg’, og det læses ens forfra og bagfra.

Forskellen er selvfølgelig, at gener ikke benytter sig af alfabetets bogstaver, men af fire kemiske stoffer, der altid passer sammen i par. A’er og T’er passer sammen, og G’er og C’er passer sammen. Sekvensen, som de studsede over, bestod af en række palindromiske gentagelser i såkaldte repeat units adskilt af mellemrum med vidt forskellige ting, der under ét kaldtes spacers. Det er svært at se for sig, men man kan måske forsøge at høre det for sig. Forestiller man sig, at en dna-streng var et lydbånd, kunne man ved afspilning af den mystiske stump høre en stemme sige ’Gro blåbær dræb Ålborg’ efterfulgt af en måge, der skreg. Så stemmen igen: ’Gro blåbær, dræb Ålborg’ efterfulgt af en bil, der dyttede. ’Gro blåbær, dræb Ålborg’ igen efterfulgt af skramlen af nogle stole. Repeat units adskilt af spacers.

Året var 1987, og den genetiske revolution var stadig under opsejling, og forskerholdet måtte erkende, at de ikke forstod, hvad de så på. Seks år senere fandt et andet forskerhold lignende gentagne sekvenser i en helt anden type mikroorganismer, der hedder arkæer, og siden i flere arter af bakterier og arkæer, hvilket måtte betyde et eller andet.

Hvem var dørmanden?

Barnet skulle have et navn, og i 2002 endte man med betegnelsen Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, der gudskelov blev forkortet til CRISPR.

Sideløbende blev metoderne til at aflæse gener forfinet, og flere og flere organismer fik deres gener kortlagt, hvilket banede vejen for det store heurekaøjeblik, da to forskergrupper i 2005 uafhængigt af hinanden opdagede, at de såkaldte spacers – altså mågeskrigene og de dyttende biler mellem palindromerne – var identiske med gensekvenser fra virus.

Så hvorfor rendte bakterier og arkæer rundt med virusgener indeni?

Et godt bud kunne være, at det var en del af et immunforsvar. Hele CRISPR-sekvensen kunne ses som en opslagstavle ved indgangen til et diskotek, hvor billeder af alle bøllerne med karantæne var klæbet op, så dørmanden kunne genkende og afvise dem.

Den tese var interessant, men rejste endnu et spørgsmål: Hvem var dørmanden?

Det spørgsmål gav anledning til at undersøge en række forskellige proteiner, som var koblet til CRISPR-sekvenserne, og i denne gruppe af såkaldte Cas-proteiner fandt man en dørmand, der ville få selv den groveste udsmider fra Hobros natteliv til at ligne en dyrepasser i børnezoo. Proteinet Cas9 kylede nemlig ikke bare uønskede elementer ud af cellen. Det klippede dem over.

Over årene tegnede sig et billede af et bakterielt immunforsvar, der tog sig sådan her ud: Spejdere i form af rna-strenge for rundt med hvert deres billede fra det genetiske forbryderalbum i bakteriens celle, og når de mødte en virusgensekvens, der matchede, klikkede de sig fast på den. Derefter kom dørmanden i form af Cas9-proteinet på banen med sin molekylære saks og klippede virussens dna over præcis det sted, spejderen havde udpeget. Hasta la vista, virus.

Det var spændende grundforskning for folk med interesse for bakterielt selvforsvar. Revolutionerende blev det dog først, da forskerhold ledet af de senere nobelpristagere Jennifer Doudna i USA og Emmanuelle Charpentier i Europa viste, at det var muligt at programmere systemet. Man kunne ændre spejderens instruktioner, så den i stedet for at føre saksen til et udvalgt sted på et virusgen kunne tvinges til at klippe alle slags gener over på lige præcis det sted, som forskerne havde udpeget.

Ikke nok med, at man på den måde kunne fjerne uønskede gener, man kunne også udnytte dna’ets eget reparationssystem til at indsætte akkurat de gener, man ønskede, ved at tilføje en slags genetisk bestillingsseddel. Dermed var døren åben for på effektiv vis at ændre på menneskets – og mange andre organismers – genom.

Menneskets kamp mod evolutionen

Livets mangfoldighed er baseret på, at gener muterer tilfældigt. Når disse mutationer i sjældne tilfælde ændrer egenskaberne i en svamp, en bille, en abe eller en hvilken som helst levende organisme på en måde, så dets chance for at overleve og formere sig bliver øget, stiger sandsynligheden også for, at mutationen videreføres i mange generationer – og sådan kan vidt forskellige arter udvikles over meget lang tid.

Evolution er altså genmutationer kombineret med naturlig selektion. I årtusinder har mennesker imidlertid forsøgt at blande sig i processen og give evolutionen en hjælpende hånd gennem kunstig selektion – særligt i landbruget, hvor man for eksempel har skrottet frøene fra de skravlede planter og sået dem fra de rigtbærende. Selve mutationerne i planternes dna var dog stadig tilfældige og langsommelige og uden for menneskets kontrol. Først i 1927 fandt man for første gang på at skrue op for tempoet ved at bestråle plantefrø med røntgenstråler, så man kunne skabe et væld af mutationer at vælge ud fra. Men selv om tempoet steg, var forandringerne i genomet stadig tilfældige.

Derfor var det vildt, da to amerikanske forskere i 1973 lykkedes med at rekombinere dna, som det hedder. Med enzymer skar de stumper af dna fra colibakterier ud og puttede fremmed dna ind – og voila, nu var bakteriens dna altså ikke længere tilfældigt muteret, men bevidst manipuleret.

Gennem 1990’erne var der også flere forsøg med såkaldt genterapi, hvor man brugte maskineriet fra visse typer virus til at indføre udvalgte gener i forsøgsdyrs og -personers dna som behandling for en række genetiske sygdomme. Men da generne blev proppet ind i cellens dna på tilfældige steder, opstod der problemer – og det blev særligt ødelæggende, da flere forsøgspersoner udviklede leukæmi, fordi de nye gener uforvarende var landet et sted i arvemassen, hvor de aktiverede gener, som helst skulle være slukket.

Med CRISPR-Cas9 og andre nyere teknikker er der indført en hidtil uset præcision, så der er tale om en reel redigering og en helt ny chance for at overhale evolutionen indenom.

Hvor trækkes stregen?

Perfekt er systemet dog ikke. Rna-spejderen, som guider saksen, kan godt sætte sig fast et forkert sted, hvis der er en sekvens i dna’et, der ligner dens mål tilstrækkeligt. Det kan skabe utilsigtede forandringer – i værste fald dødelige sygdomme.

Omvendt kan det også fjerne farlige gensygdomme. Tag for eksempel den, der hedder seglcelleanæmi. Uden behandling bliver ramte personer sjældent mere end ti år gamle. Sygdommen opstår, hvis et barn får samme muterede gen fra både sin mor og far. Har man blot ét eksemplar af det muterede gen, bliver man delvist beskyttet mod malaria, hvilket kan være praktisk, men har man to, producerer kroppen røde blodlegemer, som er helt forkerte. I stedet for at ligne små pastiller bliver de sejlformede og flyder trægt, klumper sammen, skaber blodpropper, dræber væv og giver et miserabelt liv.

Her kan CRISPR-teknologi være et virkelig godt værktøj til helbredelse. Blodet bliver dannet af stamceller i knoglemarven, og tager man nogle af de celler ud og reparerer det syge gen, kan cellerne igen indsættes i marven og producere sunde blodceller resten af livet.

Den slags virker etisk ligetil, og de forandrede gener i knoglemarven går da heller ikke i arv. Det kontroversielle opstår i anvendelser, hvor de gør det. Må man overhovedet ændre arvemassen i generationer, og hvor går i så fald grænsen?

Det gode argument for at manipulere dna – også i befrugtede æg – lyder, at utilsigtede, tilfældige mutationer jo hele tiden finder sted i naturen. Hvorfor skulle bevidste ændringer være værre? Og når det drejer sig om alvorlige genetiske sygdomme, der dømmer et barn til lidelse og tidlig død, har vi så ikke ligefrem en pligt til at gøre noget?

Modargumentet lyder, at man underminerer selve naturens orden og bygger en kæmpe glidebane, der begynder ved den enkeltes frelse fra alvorlig gensygdom, rutsjer ned mod samfundets frelse fra dyre, men knap så slemme folkesygdomme, og ender i den fuldbyrdede dystopi, hvor velhavere bestiller designerbabyer med kunstigt forhøjet intelligens og blå øjne, mens despoter fremavler en hær af følelseskolde supersoldater.

Uanset hvad kan ånden næppe stoppes tilbage i flasken, og hvor end vi trækker grænsen i dag, forhindrer det ikke, at den bliver trukket på ny af fremtidige generationer. Sætter man det lange lys på og tænker århundreder frem, må man indregne muligheden for, at mennesket en dag forlader evolutionens snoede stier og i lige linje sigter mod uendeligheden.

Kilder: Rasmus O. Bak, lektor ved Institut for Biomedicin, Aarhus Universitet. Bøger: ’The Code Breaker’ af Walter Isaacson, ’Genet’ af Siddartha Mukherjee. Artikler: ’History of CRISPR-Cas from Encounter with a Mysterious Repeated Sequence to Genome Editing Technology’ af Yoshizumi Ishino m.fl. i Journal of Bacteriology 2018. Desuden nobelforelæsninger ved Jennifer Doudna og Emmanuelle Charpentier.

Serie

Vi fortæller naturvidenskaben forfra

Naturvidenskaben er en nøgle til at forstå vor tids største udfordringer, fra corona- til klimakrisen, og dens historie er fyldt med fortællinger om usandsynlige gennembrud, vilde fejlskud og store erkendelser.

I denne serie ser vi året igennem på verden med videnskabens øjne for at forstå naturens komplicerede sammenhænge, og hvordan de former vores liv.

Hele serien findes også som oplæste artikler – du kan høre dem ved at klikke på afspilleren inde i selve artiklen.

Serien er støttet af Carlsbergfondet.

Seneste artikler

Podcast

Vi fortæller naturvidenskaben forfra

Dagbladet Informations store serie om naturvidenskab læst højt.

Naturvidenskaben er en nøgle til at forstå vor tids største udfordringer, fra corona- til klimakrisen, og dens historie er fyldt med fortællinger om usandsynlige gennembrud, vilde fejlskud og store erkendelser.

I denne serie af oplæste artikler ser vi året igennem på verden med videnskabens øjne for at forstå naturens komplicerede sammenhænge, og hvordan de former vores liv.

Du kan også læse artiklerne her. ’Vi fortæller naturvidenskaben forfra’ er støttet af Carlsbergfondet.

Seneste podcasts

Følg disse emner på mail

Vores abonnenter kalder os kritisk,
seriøs og troværdig.

Få ubegrænset adgang med et digitalt abonnement.
Prøv en måned gratis.

Prøv nu

Er du abonnent? Log ind her

Betina Sabinsky

Hvor er D’et i Gro blåbær? (Dræb Ålborg)

D’et er i Dræb :)

GRO BLÅ BÆR D RÆB ÅLB ORG

Tak til Betina Sabinsky og Rune Mariboe hvis i mener jeres kommentar som en demonstration af hvor langt fra bæredygtighed GMO er, og hvor langt det er fra hvad vi ønsker for vores børn og børnebørn.

@Erik Bresler

Selvom det ikke er korrekt at brug af GMO ikke er bæredygtig, er din kommentar alligevel mere interessant end man skulle tro.

Problematikken omkring GMO er etikken. Den er vi for det første ikke enige om, selvom man i filosofien har brugt årtusinder på at prøve at finde ud af, hvad der er det "rigtige" valg i en given situation. Det eneste man stort set kan enes om er Kants "selvfølgelighed": Det er ok at gøre noget, hvis du synes at det også er ok at alle andre må gøre det samme.

Bæredygtighed er der mange definitioner på. En af dem stammer fra Den Store Danske Ordbog:

"som sikrer eller indebærer holdbare positive resultater (i en bestemt henseende) uden at ødelægge det foreliggende grundlag"

Taler vi om økologisk bæredygtighed (det bør vi, fordi den er forudsætning for enhver anden bæredygtighed), så siger definitionen noget om, ikke at ødelægge mulighederne for kommende generationer ved at bruge begrænsede ressourcer i et tempo, så kommende generationer ikke får samme mængde ressourcer til rådighed. Et eksempel er at vi bruger olie hurtigere end naturen kan genskabe den. Et andet eksempel kunne være at man fiskede så meget at fiskene forsvandt. Eller at man forurenede grundvandet med pesticider, for midlertidigt at hæve arealudbyttet.

Bæredygtighed er dog relativt egoistisk centreret omkring menneskers fremtid. Biosfæren er kun en bekymring i bæredygtig sammenhæng, fordi vi er en del af den. En bæredygtig Verden kunne i princippet godt bestå af en 100% genmodificeret biosfære, blot den var "holdbar i længden", og den kunne i princippet være 100% "uetisk", hvad uetisk så end er.

Generelt er frygten for GMO overdrevet. I naturen foregår der hele tiden udveksling af DNA. F.eks. mellem to bakterier i en koloni, som hvis de ligger op ad hinanden i kolonien kan udveksle arvemateriale via deres cellemembraner. Det etiske problem er lidt ala "at mennesket ikke skal blande sig i Guds skaberværk", men hvis man ikke tror på Gud er det ikke relevant. I stedet kan man opfordre til at tænke sig om, før man bevidst manipulerer et så komplekst system som biosfæren.

GMO kan bruges til mange ting, og de behøver ikke allesammen at være det samme som at sælge sin sjæl til djævelen. Det problem lader til at eksistere, mest fordi det ikke er "etik", men derimod økonomi og grådighed, som oftest er afgørende for, hvad vi beslutter at gøre.

Det er stadig ikke 100% sandsynligt at vi en dag kommer til at leve bæredygtigt (selvom det er yderst usandsynligt). Det er ikke nødvendigvis det samme som at en hypotetisk bæredygtig Verden til den tid ikke vil opleves som "ond". Biosfæren var f.eks. temmelig "ond" før der overhovedet var noget som mindede om mennesker.

Situationen er forkert tænkt: vi mennesker er en del af naturen, skabt gennem en proces vi kalder ”evolution”. Naturen har skabt genmodificerende naturfænomener = dagens Homo Sapiens, genmodificerede individer, afgrøder og atombomber er naturfænomener