Siden starten for fire årtier siden er genteknologi blevet en kilde til stort håb inden for sundhedsydelser, landbrug og industri. Men det skabte også dyb bekymring, ikke mindst på grund af besværligheden ved genomredigeringsprocessen. Nu tilbyder en ny teknik, CRISPR-Cas, både præcision og muligheden for at ændre genomtekst flere steder samtidig. Men dette fjernede ikke årsagen til bekymring.
Genomet kan ses som en slags musikalsk score. På samme måde som musiknoter fortæller musikere i et orkester, hvornår og hvordan man spiller, fortæller genomet de bestanddele af cellen (normalt proteiner), hvad de skal gøre. Partituret kan også omfatte komponistens noter, der angiver mulige ændringer, overskridelser, der kan tilføjes eller udelukkes, alt efter hvad der er tilfældet. For genomet opstår sådanne "noter" fra cellernes liv gennem mange generationer i et konstant skiftende miljø.
Det genetiske program af DNA ligner en skrøbelig bog: rækkefølgen på siderne kan ændres, og nogle flytter endda ind i programmet for andre celler. Hvis en side er, f.eks. Lamineret, er den mindre tilbøjelig til skader, da den vipper. Ligeledes er elementer i det genetiske program, beskyttet af en stærk belægning, bedre i stand til at trænge ind i forskellige celler og derefter reproducere sig, når cellen deler sig.
Efterfølgende bliver dette element en hurtig spredende virus. Det næste trin er en celle, der reproducerer virussen - ubrugelig eller skadelig - for at udvikle en måde at modvirke den. Og det er sådan, hvordan CRISPR-Cas-processen først opstod for at beskytte bakterier mod at invadere vira.
Denne proces gør det muligt for erhvervede egenskaber at blive arvelige. Under den første infektion kopieres et lille fragment af det virale genom - en slags underskrift - til CRISPR genomisk ø (et yderligere fragment af genomet uden for teksten til det forældre genom). Som et resultat vedvarer infektionshukommelsen i generationer. Når en efterkommer af en celle er inficeret med en virus, sammenlignes sekvensen med det virale genom. Hvis en lignende virus inficerer celleforælderen, vil efterkommeren genkende den, og specielle mekanismer ødelægger den.
For forskere tog denne komplekse afkrypteringsproces mange årtier, ikke mindst fordi den modsatte standard evolutionsteorier. Men indtil videre har forskere fundet ud af, hvordan man gentager processen, så mennesker kan redigere specifikke genomer med ekstrem præcision - praktisk talt den hellige gral ved genteknologi på næsten 50 år.
Det betyder, at forskere kan bruge CRISPR-Cas-mekanismen til at løse problemer i genomet - svarende til skrivefejl i skriftlig tekst. For eksempel, i tilfælde af kræft, vil vi gerne ødelægge de gener, der tillader tumorceller at formere sig. Vi er også interesseret i at introducere gener i celler, der aldrig har modtaget dem ved naturlig genetisk transmission.
Der er ikke noget nyt til disse formål. Men med CRISPR-Cas er vi meget bedre rustet til at opnå dem. Tidligere metoder har efterladt spor i modificerede genomer, hvilket for eksempel bidrager til antibiotikaresistens. I modsætning hertil er en mutation produceret af CRISPR-Cas ikke forskellig fra en mutation, der opstod spontant. Derfor har den amerikanske fødevare- og lægemiddeladministration truffet afgørelse om, at sådanne ingredienser ikke bør mærkes som genetisk modificerede organismer.
Salgsfremmende video:
Hvis flere gener skulle modificeres, var de foregående metoder især vanskelige, fordi processen skulle udføres sekventielt. Takket være CRISPR-Cas har evnen til at udføre genomændringer på samme tid gjort det muligt at skabe svampe og æbler, der ikke oxiderer eller bliver brune, når de er i kontakt med luft - et resultat, der kræver samtidig deaktivering af flere gener. Disse æbler er allerede på markedet og betragtes ikke som genetisk modificerede organismer.
Andre applikationer er under udvikling. Den såkaldte gengenerationsprocedure til manipulering af genomet kan reducere skaden forårsaget af sygdomsbærende insekter. Den målrettede ændring af gameter hos myg - verdens mest dødbringende for mennesker - ville gøre dem ude af stand til at overføre en virus eller parasit.
Men brugen af CRISPR-Cas skal tilgodeses med forsigtighed. Selvom denne teknologi kan vise sig at være en velsignelse i kampen mod mange dødbringende sygdomme, bærer den også alvorlige og potentielt fuldstændigt uforudsigelige risici. For det første, fordi genomer reproducerer og spreder sig ved reproduktion, vil ændring af en hel population kun kræve ændring af et begrænset antal individer, især hvis organismenes livscyklus er kort.
I betragtning af hybridiseringens allestedsnærværende blandt nærliggende arter er det endvidere muligt, at modificering af en myggeart også gradvist og ukontrolleret spredes til andre arter. Analyse af dyregener viser, at sådanne begivenheder har fundet sted i fortiden, hvor arter er fanget af genetiske elementer, der kunne påvirke økosystembalancer og artsudvikling (selvom det er umuligt at sige, hvordan). Og hvis det er farligt at ændre mygbestanden, vides det ikke, hvad der kan ske, hvis vi modificerer humane celler - især kimceller - uden omhyggelig analyse.
CRISPR-Cas-teknologi er klar til at ændre verden. Den største udfordring i dag er at sikre, at disse ændringer fungerer.
Antoine Danchin
