GENTEKNIKENS UTVECKLING UNDER 2002

Årsrapporter

Metodutveckling

Tyska forskare har utvecklat en laserbaserad teknik för att överföra DNA till däggdjursceller (via transformation) som är effektivare än "klassiska" mekaniska, elektriska eller kemiska tekniker för transformation.

Små RNA-molekyler har visats ha en central roll för att sätta på eller stänga av geners aktivitet. Sådana molekyler deltager också aktivt för att kromosomerna skall få en korrekt struktur vid celldelningsprocessen. S.k. siRNA-molekyler börjar nu användas för att bl. a. stänga av geners aktivitet (RNA silencing) för att systematiskt fastlägga funktioner hos gener och hur gener samverkar med varandra. RNA silencing har tidigare uppfattats främst som ett av cellens försvarssystem mot inkräktande virusgener och s.k. hoppande gener (transposoner). Avstängning av genaktiviteter kan också komma att få en användning för att slå ut skadliga genaktiviteter som orsakar sjukdomar t ex tumörsjukdomar.

Genomforskning

Amerikanska forskare har bit för bit (varje bit omfattar ca 70 baspar) sammanfogat det genetiska materialet hos poliovirus till ett komplett genom på ca 7500 baspar. Detta tillverkades först i DNA form som senare överfördes till RNA form, som är det naturliga tillståndet för poliovirus. Detta syntetiska RNA var funktionellt aktivt och gav upphov till polio hos möss. För att åstadkomma polio erfordrades dock en dos av det syntetiska RNAt som är 100 000 gånger större än den dos av naturligt poliovirus RNA som erfordras för att inducera polio.

Forskare vid Kungl. Tekniska högskolan i Stockholm och Statens Veterinärmedicinska Anstalt, Uppsala, har sekvensbestämt genomet hos mikroorganismen Mykoplasma mykoides som orsakar lungsjukdom hos nötkreatur. Genomet omfattar 1,2 miljoner baspar. Antalet gener är 1036.

DNA-sekvensen för den antibiotikaproducerande bakterien Streptomyces coelicolor har klarlagts av brittiska forskare. Den består av en enda kromosom med 7825 gener vilket är det största bakteriegenomet som har kartlagts hittills.

Vidare har genomet hos bakterien Streptococcus agalactiae ("grupp B streptokocker") sekvensbestämts i USA. Det cirkulära genomet omfattar 2,16 miljoner baspar. Antalet gener har uppskattas till 2176. Bakterien kan orsaka lunginflammation och hjärnhinneinflammation hos spädbarn. Även gravida kvinnor samt individer med nedsatt immunförsvar kan påverkas.

En amerikansk forskargrupp har kartlagt arvsmassan för bakterien Chlorobium tepidium som är en modellorganism för att studera mekanismer bakom fotosyntes.

Vidare har genomet sekvensbestämts för Shewanella oneidensis - en bakterie som har en potential för att användas för miljösaneringsändamål, t ex för upptag av uran och krom. Genomet består av en cirkulär kromosom som kodar för 4758 proteiner.

Mjölksyrabakterier har stor betydelse för livsmedelsproduktion mm. Genomet hos elva typer av mjölksyrabakterier har nu kartlagts av amerikanska forskare.

I USA har genomet sekvensbestämts för kloroplasten hos den encelliga algen Chlamydomonas reinhardtii . Detta har betydelse bl. a. för att kunna klarlägga fotosyntesens mekanismer på gennivå. Arbete pågår även för att sekvensbestämma algens cellkärnebundna genom.

Kartläggning av arvsmassan för rissorten japonica har publicerats av företaget Syngenta medan en kinesisk forskargrupp har kartlagt rissorten indica. Risets genom förefaller innehålla ett något större antal gener än människans genom. Den kinesiska forskargruppens genomdata är offentliga medan Syngentas data återfinns på företagets hemsida med begränsad tillgänglighet. Kommersiella forskare får betala för tillgång till informationen medan akademiska forskare får tillgång till materialet efter särskilda avtal.

Ett samarbetsprojekt mellan svenska, amerikanska och kanadensiska forskare har inletts för att kartlägga arvsmassan hos asp som beräknas ha ca 40 000 gener.

Malariaparasiten Plasmodium falciparium´s genom har sekvensbestämts. Genomet omfattar ca 5 300 gener. Även genomet för en av de myggor (Anopheles gambiae) som sprider malariasjukdomen har kartlagts och visats innehålla ca 14 0000 gener

Antalet gener i genomet hos den giftiga blåsfisken (Fugu rubripes) har fastställts till 31 059, vilket är ungefär lika många som i det mänskliga genomet. Fiskens genetiska information är dock mera komprimerad än det mänskliga genomet. Människans genom innehåller större mängder av icke kodande DNA jämfört med blåsfiskens genom.

En internationell preliminär kartläggning av genomet hos husmusen (Mus musculus) har publicerats. Den omfattar ca 95 % av genomet. En definitiv kartläggning beräknas vara klar 2005. Musens genom omfattar ca 2,5 miljarder baspar vilket kan jämföras med människans ca 2,9 miljarder baspar. Det återstår dock att fastställa det exakta antalet gener och deras lokalisation på kromosomerna. År 2001 meddelade det amerikanska genteknikföretaget Celera att det genomfört en liknande kartläggning men resultaten publicerades ej. Människans och musens genom innehåller ca 30 000 gener. Ca 99 % av genomen är mycket lika eller identiska Identitet föreligger för ca 80 % av genomen. 300 gener verkar vara unika för respektive genom.

Även laboratorieråttans genom har sekvenserats. Preliminärt bedöms genomet omfatta 2,8 miljarder baspar.

Människors och schimpansers genom förefaller att vara lika till ca 98,7 %. En jämförelse mellan 12000 gener hos människa och schimpans i lever, blod och hjärna visar dock att aktiviteten hos ca 400 av dessa gener skiljer sig mellan människa och schimpans, framför allt gäller detta gener som uttrycks i hjärnan.

Människans kromosom 14 har visats innehålla 1050 gener, bl. a. en gen som är involverad i uppkomsten av tidigt debuterande Alzheimer´s sjukdom, en gen som i defekt skick är ansvarig för uppkomst av Niemann-Pick´s sjukdom samt två gener som har betydelse för ett väl fungerande immunsystem. Tidigare har även kromosomerna 20, 21 och 22 klarlagts genetiskt.

Amerikanska forskare har funnit tecken på att ca 5 % av den mänskliga genomet kan bestå av kopior av gensegment. Detta har påvisats med en nyutvecklad teknik för att upptäcka kopior av existerande gensekvenser.

För att kartlägga genetiska olikheter ned till individnivå har International Hap Map project startats med syfte att kartlägga genetiska variationer i det mänskliga genomet.

Evolutionsbiologi

Det finns en teori om att kloroplasten ursprungligen härstammar från en blågrön alg. För att studera om så är fallet har en molekylär likhet mellan en blågrön alg (cyanobakterien Synechocystis PCC6803) och kloroplaster studerats. Celldelningen hos den blågröna algen upphör om genen som kodar för ett särskilt protein har tagits bort (deleterats). Detta protein är snarlikt ett protein, ARTEMIS, hos kloroplaster (studerat hos backtrav, Arabidopsis thaliana). Utslagning av ARTEMIS-genen leder till att inte heller kloroplasterna kan dela sig. Celldelningen kan återupptas i Synechocystis med deleterad gen om intakt ARTEMIS-gen från kloroplaster tillförs. Sammantaget styrker dessa observationer den gängse teorin att kloroplasterna ursprungligen härstammar från cyanobakterier.

Forskare vid Uppsala universitet har upptäckt att arvsmassan hos bakterien Buchnera aphidicola, som lever i symbios med bladlöss, inte har tillägnat sig någon ny gen eller genomgått några kromosomala omstuvningar under de senaste 50-70 miljoner åren. Den är därför den genetiskt mest stabila organism som hittills studerats.

Forskare studerar evolutionära förändringar i arvsmassan hos djur för att spåra hur djurarter utvecklats ur varandra och även kartlägga.släktskap mellan olika djurarter. Arvsmassans gener kodar för olika proteiner. Därför är det också teoretiskt möjligt att utifrån ett proteins aminosyresekvens få en uppfattning om motsvarande DNA-sekvens. Vissa proteiner är mera stabila än DNA. Exempelvis har brittiska forskare med en ny teknik lyckats få fram ett oskadat protein (osteocalcin) från 55 000 år gamla ben från bisonoxe. DNA av motsvarande ålder är däremot oftast skadat och därigenom inte lika användbart för att studera evolutionära förändringar.

Genom studier av gensekvenser i DNA från mitokondrier hos olika hundraser har svenska forskare spårat hundens ursprung till en handfull vargar som levde i östra Asien för ca 15 000 år sedan. Slutsatserna baseras på studier av DNA från 654 tamhundar från Afrika, Asien, Europa och Nordamerika samt DNA från 38 vargar från Asien och Europa.

Det har tidigare påvisats att funktionen hos en gen (FOXP2) förefaller att ha en koppling till människans talförmåga och förståelse av språk. En mutation hos genen (en s.k. punktmutation) som medför att den inte producerar ett protein, som skall sätta på och stänga av flera andra gener, påträffades hos en familj som i flera generationsled haft stora problem med grammatik och med att tala. Ett forskarlag under ledning av en svensk forskare har visat att FOXP2 genen hos människor normalt har två förändringar som saknas hos gorilla, orangutang, rhesusapa och schimpans.

Medicinsk grundforskning

Amerikanska och brittiska forskare har funnit att människan har en gen (CEM15) som kan medge ett försvar mot virusinfektion. HIV kan dock motverka effekten av CEM15 genom ett protein, vif (virion infectivity factor), vars tillverkning stimuleras (och kodas av) av HIV. Upptäckten kan komma att leda till nya behandlingsmetoder mot HIV och aids.

Vissa människor är permanent resistenta mot infektion med det mycket smittsamma Caliciviruset, som ger upphov till mag-tarmsjukdom. Svenska forskare har funnit att en gen (Fut2), som kodar för ett enzym som sätter på en sockerart (fukos) på cellens yta, är av betydelse för virusets förmåga att infektera. De individer som är generellt motståndskraftiga mot infektion med viruset har en särskild variant av denna gen.

Ett brittiskt forskarlag har studerat hur bakteriell infektion av människor påverkar genuttrycket hos den infekterande, sjukdomsalstrande bakterien. Det system som har studerats är Salmonella typhimurium. (genomet sekvensebestämdes 2001) som experimentellt har fått infektera vita blodkroppar (makrofager). Inuti de infekterade cellerna återfinns bakterierna i särskilda blåsor (vakuoler). Sedan bestämdes hur genaktiviteten hos bakterien påverkas av infektionen. 919 av 4451 studerade bakteriegener uppvisade påtagliga förändringar i genaktiviteten p.g.a. den bakteriella infektionen av cellerna. Bl. a. påverkades s.k virulensgener - gener som har betydelse för hur svårartad sjukdomen skall bli.

Svenska forskare har identifierat en gen (SLC12A8) på kromosom 3 hos människa vilken om den är ständigt aktiv kan bidraga till uppkomsten av psoriasis.

Forskare vid Uppsala universitet har upptäckt att en variant av genen PDCD1 förefaller vara associerad med den reumatiska sjukdomen systemisk lupus erythematosus (SLE). Genen, som har lokaliserats till kromosom 2, har även sekvensbestämts. Forskare vid Lunds universitet har vidare funnit att en förändring i genen Ncf1 kan förknippas med uppkomst av ledgångsreumatism.

Vidare har amerikanska forskare i experimentella studier med råttor (modell AT6.3) påvisat en gen (TEY1) som kodar för ett protein som motverkar spridning av prostatacancer (via s.k. metastaser).

Amerikanska forskare har vidare funnit att FoxM1B genen på kromosom 12 hos människa är av stor betydelse för vävnaders förmåga att läka och regenereras t ex för leverregeneration efter skada.

Läkemedel, humanvacciner mm

Forskare vid Karolinska institutet har tillsammans med brittiska och holländska forskare försett mjölksyrabakterien Lactobacillus zeae med en gen för tillverkning av ett antikroppsfragment som binder till ett ytantigen hos munhålebakterien Streptococcus mutans (som medverkar till uppkomst av karies). Antikroppen återfinns på mjölksyrabakteriens yta. Antikropparna på de genförändrade mjölksyrabakteriernas yta binder till antigenet hos Streptococcus mutans och förhindrar därigenom att bakterien kan fästa på tandemaljen och lokalt producera frätande syra som på sikt kan leda till karies. De genförändrade mjölksyrabakteriernas effekt har visats kunna förhindra uppkomst av karies hos försöksdjur (råttor).

Ett gentekniskt framställt enzym (PlyG lysin) som har isolerats från ett bakterievirus (g bakteriofag) med egenskapen att avdöda mjältbrandsbakterier (Bacillus anthracis) har med framgång använts av amerikanska forskare för att förgöra bakterierna i infekterade möss.

Försök i Sverige med s.k. DNA-vaccin mot HIV har hos möss åstadkommit livslång immunitet mot infektion av HIV-1 (en aggressiv form av HIV) via slemhinnor. Vaccinet innehåller gener från HIV sammanlänkade med en plasmid (cirkulära DNA-molekyler i bakterier). En av HIV-generna i vaccinet uttrycker gp 41 protein som återfinns i alla varianter av HIV. DNA-vaccinet åstadkommer att kroppsceller tillverkar proteiner (som motsvarar vissa av HIVs egna) som stimulerar immunsystemet att bekämpa infektion med viruset. Kliniska studier har inletts i liten skala.

Amerikanska forskare har utvecklat en kandidat till DNA-vaccin med förmåga att svälta ut och därigenom avdöda cancerceller, vilket har testats i djurförsök. Immunförsvaret stimuleras att förmå vita blodkroppar av T-cellstyp att förstöra de blodkärl som försörjer tumörer med näring. Salmonella typhimurium bakterier som saknar förmåga att föröka sig har använts som bärare av DNA-vaccinkomponenten vilken i sin tur har information för tillverkning av kärltillväxtfaktorn VEGF-2. Oral tillförsel av bakterierna leder till immunisering mot tillväxtfaktorn. Tumörceller, som tillförs till de sålunda vaccinerade försöksdjuren, hindras i sin tillväxt genom immunförsvaret som aktiverats med hjälp av DNA-vaccinet.

Genterapi på människa

Från Frankrike har rapporterats två fall av leukemi hos minderåriga barn vid behandling av en immunbristsjukdom (XSCID) med ett (retro)virus med infogad gen (som kodar för T cell growth factor receptor) för att häva immunbristen. Denna behandlingsform har hittills varit framgångsrik och har studerats under två år hos en grupp av patienter. Leukemifallen har lett till att genterapi med liknande virus stoppats i flera länder bl. a. Sverige.

En ny typ av genterapi utvecklas för att uppnå större precision vid integrering av nytillförd gen i kromosomerna. Tekniken, som hittills har testats i djurförsök, innebär att man i vektorn förutom genen som skall "transplanteras" även inför gener för tillverkning av ett enzym (bakterievirusintegras) som ombesörjer att genen integreras i cellens kromosomer. Detta enzym åstadkommer att gentransplantatet integreras i ett fåtal definierade platser i humangenomet utan synbar påverkan på gener som inte är "målgener". Motsvarande enzym tillverkat av retrovirus åstadkommer däremot att gentransplantatet hamnar lite var stans i genomet vilket i värsta fall kan påverka även gener som inte är målgener - något som synes ha hänt vid det franska leukemifallet.

Genetiskt modifierade djur mm

År 2001 rapporterade två företag, det brittiska PPL Thearapeutics och det amerikanska Immerge BioTherapeutics, att de lyckats genomföra kloning av grisar med nedsatt produktion av ett enzym (alfa 1,3 galaktosyl transferas) som gör att griscellerna får ett ytantigen som åstadkommer att människo-kroppen direkt (hyperakut) stöter bort omodifierade grisorgan. De klonade grisarna hade en kopia av genen för alfa 1,3 galaktosyl transferas istället för normalt två. Nu har PPL Therapeutics utvecklat grisar där båda generna för enzymet är utslagna (via s.k. knock out teknik), vilket är en viktig förutsättning för att på sikt kunna använda gris som organdonator vid transplantation till människa (xenotransplantation).

Risken för spridning av endogena retrovirus (PERV) från gris till mänskliga organmottagare har under senare år hämmat xenotransplantationsutvecklingen. Företaget Immerge BioTherapeutics har rapporterat att vissa inavlade miniatyrgrisar ej förefaller överföra PERV till celler från människa (cellkulturstudier).

Forskare i Japan har - för att ge konsumenterna en hälsosammare produkt - utvecklat grisar som försetts med en gen för ett enzym (FAD2) från spenat vilket åstadkommer att grisarnas fettsammansättning förändras så att fettet innehåller en 20 % ökad andel av fleromättade fettsyror jämfört med vanliga grisar.

Forskare vid Sveriges Lantbruksuniversitet har identifierat en genvariant som i dubbel uppsättning åstadkommer att mjölk från ca 2 % av röd och vit boskap (SRB-kor) har en doft och smak påminnande om gamla räkskal, beroende på ökad mängd av trimetylamin i mjölken.

Forskning pågår utomlands för att försöka skapa kor som är resistenta mot att utveckla galna kosjukan (BSE) p.g.a. att de saknar gener som kodar för normala prioner (PrP protein). Närvaro av de normala prionerna i djuren är en förutsättning för att BSE skall uppstå efter att djuren fått i sig foder som är kontaminerat med prionvariant som kan ge upphov till sjukdomen. En anledning till försöken att få fram prionfria kor är att om man i framtiden skall tillverka humana läkemedel (proteiner) i kor - exempelvis utsöndrade i mjölken - behövs en garanti för att läkemedlet inte innehåller skadliga prioner.

Japanska forskare har genmodifierat silkesmask (Bombyx mori) till att tillverka råvara (prokollagen) för tillverkning av kollagen för medicinska ändamål.. Sådan kollagentillverkning har hittills gjorts utgående från kohud - men på grund av BSE- och andra risker associerade med kohud vill man ta fram alternativa produktionsmetoder.

Klonade djur

Den första kloningen av en katt (tortoiseshell cat) har genomförts av amerikanska forskare. För att åstadkomma detta genomfördes 200 experiment med överföring av cellkärnor. Av de resulterande embryona mognade 87 ut så att de kunde inplanteras i surrogatmödrar. Två havandeskap uppnåddes varav ett ledde till den klonade katten.

Tidigare har man inte lyckats klona fisk från långtidsodlade celler. Amerikanska och koreanska forskare har emellertid lyckats få fram fertil zebrafisk genom överföring av cellkärnor från långtidsodlade embryonala bindvävsceller (fibroblaster) från zebrafisk till zebrafiskägg som saknar cellkärnor. Cellkärnorna från fibroblasterna hade före kärnöverföringen till äggen tillförts en markörgen som kodar för grönt fluorescererande protein (GFP).

Under året har det även hävdats (hittills obevisat) att tekniken har tillämpats för (reproduktiv) kloning av människa.

Ingående studier av funktionen hos 11 000 gener hos klonade möss har visat att mer än 4 % av generna inte fungerar på ett normalt sätt i de klonade djuren.

Danska och australiensiska forskare har utvecklat en förenklad och billigare kloningsteknik jämfört med den teknik som används generellt. Den nya tekniken har hittills testats på bl.a. nötkreatur.

Genetiskt modifierade växter

Den totala världsarealen för odlingar med genmodifierade växter, i 16 länder, ökade under 2002 med 12 % till ca 59 miljoner hektar. Argentina, Kanada, Kina och USA svarade för 99 % av arealen. Ca 36 miljoner hektar odlas med genmodifierade sojabönor, vilket motsvarar ungefär 51 % av världsarealen för all odling med sojabönor. Genmodifierad majs odlas på ca 13 miljoner hektar.

Forskning pågår i flera länder för utveckling av en ny generation transgena växter som uttrycker den gentekniskt överförda egenskapen när eller där den är önskvärd - som exempel när den tillförda genen uttrycks enbart i delar av växten, t ex insektsresistens i bladen hos majs och inte i majskolven vilket medför att livsmedelsråvaran inte innehåller det insektsavdödande proteinet. Ett annat exempel är frosttålighet som slås på vid behov.

Forskare i USA har även utvecklat ris av indicatyp (den globalt sett vanligaste sorten) som tillförts två ihopkopplade likadana gener (från tarmbakterien Escherichia coli) för tillverkning av sockret trehalos som har en stabiliserande effekt på växten. Generna har försetts med en promotor (startgen) som medger att trehalostillverkning kommer igång när växten är stressad (kyla, torka, hög salthalt).

När mänskliga proteiner tillverkas i genmodifierade växter skiljer sig dessa proteiner ofta från samma proteiner tillverkade i den mänskliga organismen med avseende på vilka socker-molekyler som kopplas ihop på proteinerna (olika typ av glykosylering). Ett sådant växttillverkat proteinläkemedel, som har en sockeruppsättning som är artfrämmande för människan, kan vid klinisk användning ge upphov till problem hos patienter. Man försöker därför att förändra växters glykosyleringsbeteende så att det skall likna glykosylerings-mönstret hos människan - för att uppnå att växterna skall kunna tillverka "humaniserade" proteiner.

Amerikanska forskare har utvecklat tomater med två till tre gånger förhöjd halt av lykopen - vilken ger tomaten dess röda färg. Lykopen har antioxidativa egenskaper som kan ge ett skydd mot cellskador, orsakade av fria syreradikaler, hos människan.

Allergiska reaktioner gentemot det hyperallergena sojaproteinet P34 är mycket svårartade. Eftersom sojaprodukter finns i många livsmedel finns ett behov av att utveckla lågallergi-sojabönor. Genmodifierade lågallergisojabönor har utvecklats där produktion av proteinet P34 har stoppas genom att slå ut aktiviteten hos den motsvarande genen (via s.k. gene silencing).

Indiska forskare har till potatis överfört en gen (AmA1, från Amaranthus hypochondriacus) för tillverkning av ett fröalbumin vilket har åstadkommit att potatisens proteininnehåll har ökat med 35-45 %. AmA1 proteinet är vidare rikt på essentiella aminosyror. Fältförsök pågår.

Stärkelsehalten har experimentellt visats kunna öka med upp till 60 % i potatis (Solanum tuberosum) vid reducering av aktiviteten hos ett enzym (plastid adenylatkinas).

Ätbara vacciner utvecklas för att bl. a. förbättra situationen i utvecklingsländerna. Som exempel kan nämnas transgena tomater som producerar vaccin mot stammar av bakterien

E. coli som ger upphov till allvarliga diarrésjukdomar. Sådana sjukdomar orsakar ca 2 miljoner dödsfall årligen runt om i världen, främst bland barn i utvecklingsländer. Även morötter som producerar vaccin mot hepatit B virus har tagits fram.

Backtrav (Arabidopsis thaliana) har tillförts två gener (arsC och g-ECS) från Escherichia coli, vilket ger växten förmåga att effektivt ta upp och lagra arsenik i bladen. Detta arbete ingår som ett led i utveckling av metoder för sanering av arsenikinnehållande mark med hjälp av växter, s.k. fytosanering. Arsenikförorening är ett mycket stort problem i Indien och Bangladesh där arsenik i dricksvatten förgiftar miljontals människor. WHO har beräknat att 112 miljoner människor i dessa områden har skadliga (toxiska) nivåer av arsenik i blodet.

Uppdaterad 27 mars 2003

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 »

Årsredovisning 2016

Läs mer »

Yttranden 1

Nämnden har yttrat sig i ärenden över nya grundföreskrifter om kemiska produkter och biotekniska organismer samt om Sveriges rapport till Århuskonventionen.
Publ. 3 mars 2017

Läs mer »

Yttranden 2

Nämnden har yttrat sig över ansökningar om att bedriva fältförsök på potatis och oljedådra samt att få genomföra klinisk prövning med genetiskt modifierade T-celler.
Publ. 3 mars 2017

Läs mer »

Protokoll

Från sammanträdet den 25 januari 2017.

Läs mer »