GENTEKNIKENS UTVECKLING UNDER 1999

Årsrapporter

Metodutveckling och genetisk kartläggning

Det svensk-brittiska företaget Amersham Pharmacia Biotech har startat utvecklingsarbete för framtagning av en kommersiellt användbar produkt som utnyttjar en alternativ metod (RCA) till den gängse använda PCR-metodiken för maskinellt mångfaldigande av DNA-molekyler. En DNA-sekveneringsmaskin, baserad på en svenskutvecklad metod för avläsning av ordningen av nukleotider i korta DNA-strängar, har utvecklats av Uppsalaföretaget Pyrosequencing och är nu klar för serietillverkning. Den s.k. DNA-array teknologin, som tillåter att tusentals genanalyser kan göras samtidigt, har fått sitt genombrott och används nu inom praktiskt taget alla biomedicinska verksamheter.

Genomet hos den livsmedelsburna sjukdomsframkallande bakterien Campylobacter jejuni har sekvensbestämts. C. Jejuni är nära besläktad med den magsårsassocierade bakterien Helicobacter pylori vars genom sekvensbestämts tidigare. Vid jämförelse mellan genomen hos de två bakterierna framkom att genomen är lika långa men att 17 % av H. Pylori-genomet innehåller H. Pylori-specifika gener. Vidare har genomet hos bakterien Deinococcus radiodurans sekvensbestämts. Den har stor förmåga att reparera DNA-skador, vilket gör att den kan överleva 3000 gånger högre doser av gammastrålning än vad människan kan uthärda. 1996 sekvensbestämdes genomet hos bagerijäst (Saccharomyces cerevisiae). Den funktionella analysen av jästens gener avancerar nu snabbt. Mutanter som är defekta för praktiskt taget varje enskild gen kommer snart att finnas. Två kromosomer hos växten backtrav (Arabidopsis thaliana) har sekvensbestämts. Den första mera detaljerade genkarta över malariaprasiten (Plasmodium falciparium) publicerades i slutet av året. Två av parasitens 14 kromosomer har sekvensbestämts fullständigt. Genomet hos nematoden C. Elegans (Caenorhabditis elegans) sekvensbestämdes 1998. C. Elegans har blivit en viktig organism för genetisk analys av flercelliga organismer eftersom s.k. knock-outteknik på enkelt sätt kan appliceras i C. Elegans för att studera effekten av utslagen genfunktion på organismfunktioner. Genomet hos bananflugan (Drosophila melanogaster) är nu nästan helt sekvensbestämt. Med hjälp av analyser på mitokondrie-DNA har vidare en forskargrupp vid Lunds universitet visat hur olika fåglar är besläktade med varandra på molekylär nivå. Av det mänskliga genomet är kromosom 22 helt sekvensbestämd. Den s.k. MHC-regionen (på kromosom 6) som är väsentlig för människans immunförsvar har sekvensbestämts i sin helhet. Ny uppskattning av antalet gener i människans genom tyder på att det innehåller 140 000 gener istället för ca 100 000 som tidigare uppgivits. Tidtabellen för den fullständiga sekveneringen av den mänskliga arvsmassan inom ramen för HUGO-projektet har reviderats. En preliminär totalsekvenering beräknas kunna presenteras redan år 2000. Det har även visats att det sätt på vilket generna är fördelade mellan och längs med kromosomerna hos människa liknar mera motsvarande fördelning hos hönskromosomer än fördelningen hos kromosomer från möss. Genkartemässigt föreligger således större "släktskap" med höns, men om man istället gör en direktjämförelse mellan sekvenser för motsvarande gener i människa, höns och möss framgår "släktskapet" som närmare till mössen. När det gäller "släktskap" med avseende på sekvensen av gener utmed X och Y kromosomerna har det i slutet av året publicerats fynd som tyder på stor likhet mellan könskromosomer hos människa och katt.

Medicinsk grundforskning

En gen (KCNQ4), som styr innerörats hårceller, har identifierats. En defekt i genen kan orsaka en gradvis utvecklande dövhet. Minnets mekanismer håller på att klarläggas och några av de nyckelkomponenterna som behövs har identifierats. Således har minnesfunktionen hos möss experimentellt kunnat stärkas genom att tillföra en gen (NR2B) som kodar för tillverkning av ett protein (NMDA) som har betydelse för inlärning. I en djurstudie har det påvisats att möss som har en mutation i en gen som kodar för p66she genen och inte producerar den aktiva genprodukten har förlängd livslängd med en tredjedel. Mössen har fått förbättrat skydd mot oxidativa skador, vilket tyder på att oxidativa skador är involverade i åldrandeprocesser. Andra studier (med humancellskulturer) har påvisat en åldersberoende ackumulering av skador i DNA hos cellandningsorganen (mitokondrierna).

Den genetiska bakgrunden till Retts syndrom, som drabbar unga flickor, har börjat klarna. En skada på en gen (MECP2) på X-kromosomen har visats kunna förknippas med sjukdomen. Den oskadade genen kodar för ett protein som binder sig till metylgrupper och medverkar till att hålla vissa gener i ickeaktivt skick. Transgena möss som har erhållit den skadade genen utvecklar sjukdom liknande Retts syndrom.

Ett nyligen upptäckt proteinnedbrytande enzym (BACE) har upptäckts som klyver ett större protein (amyloid prekursor protein ) till en peptid (amyloid beta peptid) som antas spela en nyckelroll i en tidig fas vid uppkomsten av Alzheimers sjukdom. Förhoppningen är att hämmare av BACE skall kunna påverka sjukdomsutvecklingen i positiv riktning.

Telomeras är ett enzym som skyddar änddelarna (telomererna) på kromosomerna. I de flesta normala celler föreligger låga halter av enzymet vilket leder till att telomererna inte skyddas utan istället successivt krymper något vid celldelningarna. I de flesta tumörer föreligger enzymet i tillräcklig mängd för att telomererna inte skall skadas vid celldelningarna. Enzymet har nyligen visats vara en väsentlig komponent vid tumöromvandling av humanceller. Introduktion av genen för den aktiva delen av enzymet (hTERT) tillsammans med två s.k. onkogener har visats kunna åstadkomma tumöromvandling av mänskliga epitelceller och bindvävsceller och bindvävsceller (fibroblaster).

Humanvacciner

Med sikte mot medicinsk användning har djurförsök (möss) inletts med s.k. DNA-vaccin mot tuberkulosbakterien (Mycobacterium tuberculosis). DNA-fragment från bakterien åstadkommer att kroppsceller tillverkar proteiner (som motsvarar vissa av tuberkulosbakteriernas egna) som stimulerar immunsystemet att bekämpa infektion med bakterien. Djurstudier har även inletts med DNA-vaccin riktat mot det dominerande allergenet (Arah2) vid jordnötsallergi. Vaccinet tillförs peroralt. En annan administreringsmetod för DNA-vaccin, via hudens hårsäckar, har även testats på möss.

Genterapi på människa

Djurstudier med genterapimetodik (med syfte att utveckla kliniskt användbar genterapi) har gett hopp om att i en framtid med denna metodik kunna behandla övervikt, kronisk smärta och högt blodtryck.

Kliniska försök har inletts i USA med genterapi på ett fåtal patienter med blödarsjuka typ A resp B, som efter terapin börjar tillverka de saknade Faktorerna VIII resp. IX. Kliniska försök med genterapi mot cystisk fibros har utförts i Storbritannien med partiell framgång. Cystisk fibros kännetecknas av störd kloridjontransport i lungorna. En funktionell gen för kloridjontransport innesluten i ett fetthölje överfördes till patientens lunga med hjälp av en aerosol (nässpray). Kliniska försök med genterapi mot kärlkramp beroende på åderförkalkning kransartärer i hjärtat inleddes vid Huddinge sjukhus i oktober månad. Vid behandlingen injiceras en gen för tillverkning av en kärltillväxtstimulerande faktor (VEGF) i hjärtmuskeln.

I USA har ett dödsfall rapporterats som kan sättas i samband med kliniska försök med genterapi där ett adenovirus - ett slags förkylningsvirus - utnyttjats som genbärare (vektor), vilket föranlett den ansvariga myndigheten Food and Drug Administration (FDA) att tills vidare avbryta liknande genterapiförsök. Ytterligare ett tiotal dödsfall har inträffat i USA i samband med kliniska försök med genterapi. I dessa fall kan patienternas dåliga allmäntillstånd vara orsaken till dödsfallen.

Transgena djur

Ett företag i Skottland, PPL Therapeutics, har meddelat att det har utvecklat en teknik (gene targeting) som gör det möjligt att utveckla transgena djur där en överförd gen för t ex produktion av mänskligt serumalbumin ersätter en liknande djurgen.

Kanadensiska forskare har rapporterat att de lyckats introducera en konstgjord extra kromosom i möss på sådant sätt att kromosomen nedärvs till avkomman. Amerikanska forskare har i kycklingembryon till den del av embryot som normalt utvecklas till vingar överfört en gen (Pitx1) som är aktiv vid bildning av ben. Genöverföringen resulterade i att benliknande strukturer utvecklas istället för vingar.

Mjölk med låg laktoshalt har ett mervärde för människor som inte kan konsumera normalmjölk på grund av att de inte kan bryta ner laktosen. Från transgena möss som utsöndrar laktasenzym i mjölken utvinns en produkt som har en kraftigt reducerad laktoshalt jämfört med mjölk från kontrollmöss. En sådan teknologi kanske kan överföras till kor eller andra djur som används för storskalig mjölkproduktion.

Amerikanska forskare har i tre veckor gamla griskultingar injicerat intramuskulärt en engångsdos med en funktionell tillväxtstimulerande gen på en bärare (plasmid) följt av ett elektriskt förfarande (elektroporation) för att öka effektiviteten i genöverföringen. Genen kodar för ett tillväxthormonfrisläppande hormon som är motståndskraftigt mot proteinnedbrytande enzym. Genen orsakade en klar tillväxtstimulering utan att negativa bieffekter såsom organförändringar kunnat observeras.

Det klonade fåret Dolly

Arvsmassan har visats vara åldrad (avkortade telomerer) hos det klonade fåret Dolly som framställts genom överföring av cellkärnan från ett vuxet får till ett obefruktat ägg. Tidigare trodde forskarsamhället att den "biologiska klockan" hos den överförda cellkärnan "vridits tillbaka" i det klonade djuret.

Genetiskt modifierade växter

Effektiviteten i genöverföring till växter med hjälp av den vanligaste metoden (som utnyttjar Agrobacterium tumefaciens och Ti plasmid med införd funktionsgen) har visats kunna ökas tiofaldigt genom att utföra överföringen under mikrogravitation ( i saltellitbana). Försöket utfördes ombord på rymdfärjan Discovery.

Skotska forskare har till potatis överfört en gen för ett fotoprotein, aequorin (från en manet), vilket kan påvisa förhöjd kalciumnivå. Vid brist på vatten bildas växthormonet ABA (abscisic acid) som påverkar fotoproteinet så att fluorescerande ljus avges - vilket spåras med en särskild detektor med konventionell potatisodling. Den genmodifierade potatisen kommer då att skördas separat. Försök pågår att introducera salttolerans i sötvattensväxter genom att öka halten av sockeralkoholer såsom mannitol. En annan väg är att i växten (laboratorieförsök med Arabidopsis thaliana) införa extra gener för att överproducera ett jonpumpprotein (Na+/H+ antiport) som åstadkommer att växten skyddas mot saltet genom att växtcellen kapslar in överskott av Na+ i särskilda blåsor eller allergiframkallande substanser genom användning av s.k. antisense-teknik. T ex försöker man med denna teknik slå ut nyckelenzymer för bildning av giftiga cyanogena glukosider i Cassava. Verksamhet har startat för att med hjälp av överförda gener från svampar som producerar insektsgifter förse växter med förbättrat skydd mot insektsangrepp.

Laboratorieresultat antyder att E-vitaminhalten i grödor kan höjas genom att överföra genen för ett enzym (g-tokoferol metyltransferas) som omvandlar g-tokoferol till den mer aktiva komponenten a-tokoferol. Ris som innehåller b-karoten (omvandlas till A-vitamin i kroppen) har utvecklats genom att införa gener för omvandling av en existerande substans i ris (geranylgeranylpyrofosfat) till b-karoten. Forskning pågår även för att höja lysinhalt i cerealier för att få mera fullvärdigt protein. Experimentell överföring till grödor av en gen (FRO2) kodande för ett enzym (reduktas) som omvandlar trevärda järnjoner till tvåvärda järnjoner, som kan adsorberas av människor, anger en väg för att via livsmedel åtgärda järnbrist hos människor. Vid margarintillverkning härdar man idag flytande fetter med vätgas varvid för hjärtat skadlig trans-variant av stearat bildas. Växter tillverkar i sig naturligt cis-fettsyror, men ett problem har varit att få växter att tillverka tillräckligt höga halter av cis-stearat. Ett forskningsgenombrott har dock rapporterats - en transgen canola har framtagits som tillverkar ca 60% högre halt av cis-stearat jämfört med omodifierad canola.

På grund av negativa stämningar mot tobaksindustrin i USA studerar man där nu alternativ användning av tobaksplantor för genteknisk produktion av proteinbaserade läkemedel, antikroppar vacciner mot human- och djursjukdomar och enzymer för teknisk användning m.m. Vidare pågår forskning för att använda växter för produktion av plastråvara såsom polyhydroxybutyrate och andra biodegraderbara polymerer. Plastråvara framställd i växter blir sannolikt väsentligt billigare än motsvarande råvara framställd i bakterier. Intressant är också att polyhydroxybutyratgenen införd i bomull kan modifiera bomullsfiberns egenskaper. Sådana fibrer kan få en särskild användning i vinterkläder eftersom de kyls ner långsammare och tar upp mera värme än konventionella fibrer.

Forskning pågår även för att modifiera lignin- och cellulosahalt i skogsträd. Således har det rapporterats att mängden lignin i asp har reducerats med 45% genom antisensteknik riktad mot en gen i ligninbiosyntesvägen. Samtidigt ökar cellulosamängden med 15%.

En intressant utveckling är användning av växter för att sanera toxiska tungmetaller och kemikalier. Vissa växter har visats kunna hyperackumulera tungmetalljoner, vilket beror på bindning (dvs komplexning) av jonerna med fytochelatiner som är växtspecifika lågmolekylära proteiner med metallbindande (dvs chelerande) egenskap. Växterna bör framför allt kunna användas i svårt förorenade områden t ex vissa industri- och militära områden. I laboratorieförsök har halten av fytochelatiner förhöjts genom överföring av fytokelatingener för att åstadkomma effektivare ackumulering av tungmetaller. Transgena växter har även utvecklats vilka producerar bakterieenzym som bryter ner explosiva ämnen som TNT och dinitroglycerol. I laboratorieförsök har gentekniskt förändrade tobaksplantor använts men målet är att utveckla poppel med sådana egenskaper.

Insektsbekämpning med transgena nematoder

För bekämpning av skadeinsekter visavi växter studeras om nematoder skulle kunna användas på ett mera effektivt sätt än i dag. Ett problem är att nematoder i sig är mycket känsliga för omgivningsfaktorer såsom värme, torka etc. Forskning pågår för att överföra gener som medger större tolerans mot omgivningsfaktorerna. Tillgängligheten av C. Elegans som genetisk modell (se Metodutveckling och genetisk kartläggning) ger en grund för att genetiskt öka toleransen hos aktuella insektspatogena nematoder.

Uppdaterad 5 maj 2000

Genteknikens utveckling 2016

Ny rapport! Vad har hänt inom genteknisk forskning under 2016? Läs nämndens sammanställning över publicerade forskningsrön inom genteknisk forskning, sammanfattad på populärvetenskaplig svenska.

Publ. 2017-03-03

Läs mer »

Rapport

Hur miljöbalkens regler påverkar forskning och utveckling (2016)

Läs mer »

Yttranden

Nämnden har yttrat sig i  ärenden över genmodifierad majs och sojaböna, se dnr 016, 017 och 020/2017.

Läs mer »

Protokoll

Från sammanträdet den 15 februari 2017.

Läs mer »