Kategori: Genredigering

RNA mot växtangrepp

Genombrottet för läkemedel baserade på budbärarmolekylen RNA kom i samband med vaccin mot covid-19. Men RNA kan också användas för att skydda växter mot skadeangrepp.

Det har t.ex. gjorts försök att använda RNA som skydd mot potatisbladmögel (Phytophtora infestans) på potatisar istället för kemikalier. Genom att duscha växterna med en vätska innehållandes små bitar av RNA (ribonukleinsyra) kan detta sätta stopp för ett potatisbladmögelangrepp genom att RNA:t slår ut gener som behövs för att möglet ska spridas. När mögelsporerna får i sig RNA:t slutar de att producera livsviktiga proteiner och dör.

Tekniken bygger på RNA som ingår i s.k. RNA-interferens. RNA-interferens bygger på korta bitar av RNA som kan stänga av specifika gener genom att RNA strängarna binder till m-RNA som då inte kan vidarebefodra den genetiska informationen till cellen proteinfabrik och tillverkningen av ett visst protein stoppas. Utmaningen kan vara att avgöra vilka geners budskap som ska hämmas.

Ofta finns det flera vägar att gå och om effekten avtar kan man använda RNA riktat mot en annan gen hos skadeorganismen.

En utmaning med denna externa RNA behandling är stabiliteten. RNA är känsligt och bryts ner av bl.a. enzymer och solljus.

För att öka stabiliteten kan man blanda RNA med pyttesmå lerpartiklar eller kapsla in det i små fettpartiklar.

Försök med RNA har också gjorts mot potatisens andra fiende coloradoskalbaggen och mot Botrytis cinerea som gör att frukt och bär som t.ex. jordgubbar möglar.

Man har också inlett försök med RNA mot svampangrepp av svampen Fusarium graminearum på vete och råg och varoakvalster som angriper tambin.

Försök med genförändrade myggor

Redan år 2015 kunde forskare i USA med hjälp av genmodifieringstekniken CRISPR-Cas9 få fram myggor som är resistenta mot malariaparasiter.

Forskarna lyckades få fram resistenta gener som nedärvs till 99,5 procent av avkomman och som inte sprider malaria till människor.

Tanken är att de genmanipulerade myggorna ska kunna fortplanta sig med ”vilda” myggor för att skapa en stam som inte sprider malaria.

Dock kommer strategin inte ensam att kan utrota malaria men vara en del av lösningen i kombination med behandling vaccin och förbyggande mediciner, samt myggnät och besprutning av kläckningsområden

Miljoner genförändrade myggor har spridits i ett pilotförsök i Florida. Målet är att bekämpa sjukdomar, men en svensk myggexpert tror på begränsad framgång.

Det senaste året har lådor med myggägg satts ut i Florida Keys, en samling öar i södra Florida.

I ett annat försök med myggor av arten gulafebernmygga (Aedes aegypti) har man i ett pilotförsök i Florida spridit miljontals genförändrade myggor. Genförändringen gör att bara hannar överlever. Dessutom är de genförändrade så att bara deras söner överlever – honorna dör redan som larver.

Tekniken bygger på så kallade gendrivare, en metod för att sprida en viss gen i en population. Här är syftet att hejda sjukdomar, främst denguefeber, som överförs av de blodsugande honorna.

Det brittiska företaget Oxitec, som utvecklat den genförändrade myggan, har studerat hur de genförändrade hanmyggorna parat sig med naturligt förekommande honor. Ägg från dessa honor har sedan samlats in och undersökts på labb.

Enligt företaget har mer än 22 000 ägg kläckts och undersökts. Alla honor i den nya generationen ska ha dött enligt plan, medan hanmyggorna förde genen vidare. Det tog sedan ungefär tre generationer, motsvarande knappt tre månader, för den lokala populationen att dö ut i brist på honmyggor.  

Nu planeras för nya, utökade försök i både Florida Keys och i Kalifornien. Det amerikanska naturvårdsverket har gett tillstånd som sträcker sig till våren 2024. Bland annat ska genförändrade hanmyggor spridas över större yta.

Gendrivare för mygg har tidigare testats bland annat i Brasilien, men i USA har tillståndsprocessen tagit lång tid. Oxitec ansökte redan 2010 om att få sprida sina genförändrade myggor.

Även här är det inte så att alla myggor försvinner och dör ut. Även om arten försvunnit från en begränsad yta så kommer den att återkoloniseras av vilda myggor, förklarar han. Men för begränsade populationer av vissa arter kan genetiska metoder fungera som ett komplement till andra åtgärder.

En av riskerna är att de genförändrade myggorna parar sig med andra arter.

I ett liknande försök i Brasilien med gulafebernmygga (Aedes aegypti). Använde man en blandning av brasilianska myggor med tillägg av gener från kubanska och mexikanska sorter.

Myggan hade försetts med vad det brittiska biotech-bolaget Oxitec kallar för en dödlig gen. Detta skulle göra att avkomman mellan den manipulerade insekten och inhemska myggarten blev mycket liten och så livsoduglig att den i sin tur inte skulle kunna fortplanta sig vidare.

Från 2013 och till 2015 släppte bolaget ut miljontals manipulerade hannar – i svärmar om 450 000 i veckan, under sammantaget 27 månader. Laboratorietester visade att 3 procent av honorna lyckades få avkomma trots den destruktiva genen, men man bekräftade att ättlingarna var så svaga att de inte lyckades reproducera sig.

Nu har en fristående forskargrupp granskat resultatet och konstaterar att metoden har minskat myggbeståndet lokalt med upp till 85 procent. Men forskarna gjorde också genetiska analyser på myggbeståndet sex-, tolv-, 27- och 30 månader efter utplanteringen. De kunde då bland annat se att vissa av generna från den manipulerade myggan hade överförts till den inhemska arten. En del av den lilla avkomman hade haft kraft att fortplanta sig.

Den nya populationen är alltså en hybrid mellan den lokala sorten och den inplanterade myggan. I dagsläget inte känner till några ökade hälsorisker för människor som hybriden skulle kunna medföra men resultatet skulle kunna bli en mycket mer stryktålig stam som eventuellt skulle kunna vara mer motståndskraftig mot insektsmedel, eller effektivare när det kommer till att överföra sjukdomar.

Källor:

Källa:

Valentino Gantz med flera. Highly efficient Cas9-mediated gene drive for population modification of the malaria vector mosquito Anopheles stephensi. PNAS, publicerad online 23 november 2015. Doi: 10.1073/pnas.1521077112

https://www.nature.com/articles/s41598-019-49660-6

Nobelpriset i kemi 2020 till Emmanuelle Charpentier och Jennifer Doudna för utvecklingen av gensaxen CRISPR-Cas9

Nobelpriset i kemi 2020 går till Emmanuelle Charpentier och Jennifer Doudna för utvecklingen av gensaxen CRISPR-Cas9. Med hjälp av gensaxen CRISPR-Cas9 kan man ändra arvsmassan i olika slags levande organismer med stor precision och inom loppet av några veckor.

Emanuelle Charpentier

Emmanuelle Charpentier är 51 år och född i Frankrike, men var verksam vid Umeå universitet när hon gjorde sin banbrytande upptäckt.

Upptäckten av gensaxen var oväntad. När Emmanuelle Charpentier studerade bakterien Streptococcus pyogenes, som orskar halsfluss, upptäckte hon en tidigare okänd molekyl, tracrRNA och kunde visa att tracrRNA är en del av bakteriers uråldriga immunförsvar, CRISPR-Cas, som oskadliggör virus genom att klippa sönder deras DNA.

Upptäckten publicerades 2011.

Jennifer Doudna

Senare under 2011 inledde Charpentier ett samarbete med biokemisten Jennifer Doudna. Jennifer Doudna är 56 år gammal och ursprungligen från Washington, D.C, i USA.

Tillsammans lyckades Doudna och Charpentier under 2012 att få gensaxen från bakteriens immunförsvar att fungera i ett provrör.

Sedan dess har användningen av gensaxen CRISPR-Cas9 fullkomligt exploderat, och forskare över hela världen har tagit forskningen vidare.

Den har bidragit till mängder av viktiga grundvetenskapliga upptäckter och växtforskare har kunnat framställa grödor som motstår mögel, skadedjur och torka. Inom medicinen pågår många kliniska prövningar av nya terapier mot cancer och gensaxen skulle kunna göra det möjligt att bota svåra genetiska sjukdomar i framtiden.

risker och Etisk problematik

Men det finns också stora risker med den nya tekniken och många etiska överväganden som behöver göras. Även om den traditionella forskarvärlden är överens om att gå försiktigt fram finns det med all säkerhet mindre nogräknade individer och stater som använder tekniken till modifieringar som inte skulle godkännas av det stora forskarkollektivet.

Återstår att se om upptäckten främst blir till nytta för mänskligheten eller om oönskade modifieringar som inte går att stoppa eller dra tillbaka kommer att göras.

Läs mer om Crispr cas 9