GENTEKNIKENS UTVECKLING UNDER 2005

Årsrapporter

Genomforskning

Ett amerikanskt företag (454 Life Sciences) har, baserat på den svenskutvecklade pyrosequencingtekniken, utvecklat en metod för snabb och storskalig genomsekvensering. En forskargrupp har med metoden kunnat sekvensbestämma genomet hos bakterien Mycoplasma genitalium på endast fyra timmar.

Den mikroskopiska svampen Aspergillus fumigatus orsakar allvarliga infektioner hos människor med försvagat immunsystem. Svampen ger också upphov till allergiska reaktioner. Sekvensbestämning av genomets åtta kromosomer visar att det innehåller ca 10 000 gener.

Genomet hos den för människan skadliga parasiten Trypanosoma cruzi, som ger upphov till den i Mellan- och Sydamerika förekommande Chagas sjukdom, har klarlagts av bl.a. svenska forskare. De har även sekvenserat genomet för de genetiskt besläktade parasiterna Trypanosoma brucei resp Leishmania major, som orsakar sömnsjuka i Afrika resp. leishmani (vilken orsakar skador i ansikte och extremiteter i flera sydliga länder).

Hunden har 39 kromosompar medan människan har 23. Tamhundars genom överensstämmer sinsemellan med ca 99,85 %. En boxertiks genom (99 %) har av genetiker från USA, Frankrike och Storbritannien kartlagts och jämförts med andra hundraser. Hundgenomet består av cirka 2,4 miljarder baspar - att jämföra med människans 2,9 miljarder baspar. Antalet gener i hundgenomet är också färre än människans ca 22 000 gener. Hund och människa har många gemensamma sjukdomar varför en jämförelse mellan genomen kan bidra till förståelsen av sjukdomsmekanismer.

Schimpansens genom har genom internationella ansträngningar klarlagts. Schimpansen är efter människan, musen och råttan det fjärde däggdjuret som fått sitt genom sekvensbestämt. Resultatet visar att människans och schimpansens genom överensstämmer till ca 96 %. Vid jämförelse mellan schimpans och människa framgår dock betydelsefulla skillnader betr. två gener, ASPM (Abnormal Spindle-like Microcephaly Associated gene) och microcephalin, vilka styr hjärnans tillväxt. Dessa gener föreligger hos människor i en form som medger snabbare tillväxt av hjärnan. Dessa former har utvecklats via spontana mutationer. Amerikanska forskare tror att den nuvarande ASPM-formen uppstod hos människan för ca 5 800 år sedan och Microcephalin-formen för ca 37 000 år sedan. Ett internationellt projekt, HapMap, har vidare jämfört genomen hos 269 människor. Genomen hos två individer överensstämmer till ca 99,9 %. Skillnaden ligger främst i att enstaka baser i bestämda positioner i genomet normalt varierar mellan individer. HapMap-projektet ger en karta över sådana naturliga genetiska variationer . I projektet har man identifierat ca 300 000 variationer.

Ett internationellt forskarlag har kartlagt människans kromosom 18 som är den genfattigaste mänskliga kromosom som hittills har kartlagts. Den bedöms innehålla 337 gensekvenser. Ett antal genetiska sjukdomar förknippas med att kromosomen hos vissa individer kan finnas i ett extra exemplar (s.k. trisomi).

Ett dna är en molekyl som består av två strängar. Endast den ena strängen, sense-strängen, bär information för produktion av proteiner. Ett internationellt forskarteam med svenska deltagare har i studier på däggdjursceller funnit att den andra dna-strängen (anti-sense-strängen) som tidigare ansetts i stort sett sakna genetisk funktion, i själva verket innehåller gener som kan reglera aktiviteten hos de generna på sense-strängen. De kan därigenom reglera cellernas och kroppens funktioner. Anti-sense-generna avläses i motsatt riktning jämfört med avläsningen av generna på sense-strängen.

Evolutionsbiologi

Amerikanska och finska forskare har funnit tecken på att det finns ett gemensamt ursprung för alla virus. De har utgått från de strukturella likheter som föreligger mellan bakterieviruset PRD1 och förkylningsviruset adenovirus. De har vidare använt sig av allmänt tillgängliga egna och andra forskningsdata för att utvecklat modeller över strukturen hos olika typer av virus och funnit gemensamma mönster mellan virus som infekterar arkebakterier, bakterier, växter, djur och andra högre organismer.

Mammuten fanns tidigare i Afrika, Asien, Europa och Nordamerika men dog ut för ca 10 000 år sedan. Mitokondrie-dna för en mammutart, Mammuthus primigenius, har nu sekvensbestämts utgående från fossila lämningar, mammutben funna i Sibiriens permafrost. Denna mammut visade sig vara mera besläktad med den asiatiska (Elephas maximus) än med den afrikanska elefanten (Loxodonta africana).

Ett internationellt forskarteam med svenskt deltagande har för att påvisa släktskap jämfört mitokondrie-dna (från tänder och käkar) från tama grisar och vildsvin som kommer från Europa, Asien och Nordafrika. Genom att jämföra dna-profiler från vildsvin med tama grisar i samma region har forskarna visat att för ca 9 000 år sedan tämjdes vildsvin i Burma/Thailand, Indien, Italien, Nya Guinea och västra Indonesien.

Ett svenskt team har visat att tamboskap i norra och centrala Europa är släkt med de numera utrotade uroxarna som fanns på plats redan för ca 10 000 år sedan. Denna släktskap har påvisats genom Y-kromosomanalys. Analyser på mitokondrienivå antyder vidare att dagens tamboskap är resultat av korsningar mellan uroxarna och tama kreatur som fördes med av jägare som blivit bofasta.

Arvsmassan (i cellkärnan) från två grottbjörnar, som dog för 40 000 år sedan i österrikiska alperna, har analyserats av ett internationellt forskarlag och jämförts med arvsmassa från nutidens björnarter. Det framkom därvid att dagens brunbjörn är relativt nära släkt med grottbjörnarna (som dog ut för ca 10 000 år sedan). Grottbjörnarnas arvsmassa, som utvanns ur ben och tänder, var kontaminerade med dna från mikroorganismer m.m. Särskilda dataprogram fick därför användas för att enbart få fram den genetiska informationen från grottbjörnarna och utesluta genetisk information från de kontaminerande organismerna.

Olika arter har varianter av sekvensen av baser i den gen i mitokondriens dna som kodar för enzymet cytokromoxidas 1. Genom att bestämma sådana variationer har brittiska och amerikanska forskare kunnat åtskilja 207 fiskarter från varandra. Målet är att på sikt kunna artbestämma samtliga ca 30 000 fiskarter med denna eller likartad teknik.

Genmodifierade djur

Sydkoreanska forskare har genom studier på möss med utslagen VDUP1-gen (gen för vitamin D3 uppreglerat protein) funnit att denna gens funktion är viktig för att blodstamceller skall kunna differentieras (specialiseras) till s.k. NK-celler (Na- tural Killer celler) som har förmågan att förinta virusinfekterade celler och tumörceller.

Amerikanska forskare har i studier på möss funnit att hårbildning styrs genom samspel mellan två gener, hairless och Wise. Hairless stimulerar och Wise motverkar hårbildning

Japanska forskare har visat att ett nyupptäckt hormon (klotho) är involverat i mössens åldrande. Möss med defekt gen för tillverkning av klotho drabbas av för tidigt åldrande. Hormonet ökar mössens motståndskraft mot oxidativ stress. Andra forskare har funnit att livslängden hos möss kan förlängas med ca 20 % genom att i mitokondrier föra in en gen för ett enzym (katalas) som bryter ner väteperoxid som bildas vid cellandningen. En defekt i p63 genen har vidare visats korta livslängden genom igångsättning av åldrandeprocess.

Forskare i USA har funnit att en gen, shaker, tycks reglera behovet av sömn hos bananflugor. Bananflugor med en viss mutation i genen sover bara fyra timmar per natt vilket kan jämföras med den vanliga bananflugans sömnbehov på åtta till tio timmar. Flugorna med det lägre sömnbehovet har dock även en reducerad livslängd. Shaker verkar påverka kaliumflödet i celler i hjärnan.

Terapeutisk kloning, kloning av djur mm

Forskare i Sydkorea har rapporterat framställning av stamceller via terapeutisk kloning där man har använt cellkärnor från patienternas egna celler som infördes i donerade ägg varifrån äggens egna cellkärnor avlägsnats. I rapporten hävdades att 11 humana stamcellslinjer hade skapats genom kärnöverföringstekniken. Användning av sådana stamceller borde minska risken för avstötningsreaktion hos patienten. Försöken har dock senare ifrågasatts ur etisk synpunkt eftersom några av de kvinnor som donerat äggen gjort detta mot ekonomisk ersättning vilket numera är förbjudet i Sydkorea men som inte var olagligt vid tidpunkten för försöken. En expertpanel som senare har granskat försöken har även slagit fast att försöksresultaten var förfalskade och att i själva verket hade forskarna över huvud taget inte framställt några stamceller via terapeutisk kloning. Samma forskargrupp har under året även rapporterat att de klonat en afghanhund. 1 095 kloningsförsök resulterade i en valp (Snuppy) som föddes av en surrogatmamma (en gul labrador). Den ovan nämnda expertpanelen som granskat de sydkoreanska forskarnas försök har dock inte funnit att forskningsfusk föreligger betr. kloningen av afghanhunden.

En hopphäst (Quidam de Revel) med dansk ägare har klonats av amerikanska och franska forskare i samverkan. Det krävdes 400 kloningsförsök för att få fram den genetiskt kopierade hästen (Paris-Texas).

En kloning där cellkärnan kommer från karp och ägget (med borttagen cellkärna) från guldfisk visar att äggets cytoplasma har betydelse för antalet ryggkotor i den klonade avkomman. Vanlig karp har 33-36 ryggkotor medan guldfisk har 26-28. Sex av de klonade fiskarna hade 26-28 ryggkotor och en fisk hade 31 kotor. Dessa sju var resultatet av 501 kloningsförsök.

Amerikanska forskare har i en pilotstudie på ett begränsat djurmaterial inte lyckats påvisa några påtagliga skillnader avseende mängder och sammansättning av mjölk och kött mellan klonade och icke-klonade djur.

Medicinsk grundforskning

En orsak till uppkomst av en form av nervsjukdomen amyotrofisk lateralskleros, ALS, är mutationer i genen för tillverkning av enzymet superoxid dismutas-1. 114 olika mutationer i enzymgenen associeras med uppkomst av ALS. Enzymets funktion är normalt att i kroppen bryta ner en skadlig fri syreradikal, superoxidanjon. Svenska forskare har funnit att muterat och sjukdomsalstrande enzym är felveckat och bildar ansamlingar som skadar nervcellerna. Sjukdomen utvecklas snabbare ju instabilare enzymet har blivit genom genmutationen.

Amerikanska forskare har upptäckt att transgena möss med Alzheimersymptom bl.a. har ökad halt av myo-inositol i hjärnan. Individer med Downs syndrom drabbas ofta av Alzheimers sjukdom. I en brittisk studie har det visats att vuxna med Downs syndrom också har förhöjd halt av myo-inositol i hjärnan (hippocampus). Downs syndrom orsakas av att kromosom 21 föreligger i tre exemplar per cell hos människan. En gen som förekommer på kromosom 21 är involverad i transport av myo-inostiol. Denna substans tros medverka till den bildning av amyloid som kännetecknar bl.a. Alzheimers sjukdom. Nya forskningsresultat från svenska, israeliska och kanadensiska forskare antyder även att heparansulfatmolekyler medverkar till amyloidbildningen. Transgena möss med ökad produktion av enzymet heparanas har således i en studie med experimentellt stimulerad amylodbildning visat en minskad benägenhet att bilda amyloid jämfört med möss som inte har ökad produktion av enzymet. Man tror att heparanas förhindrar att abnormt felveckade proteiner binds samman med hjälp av heparansulftamolekyler.

Genom att studera en släkt med många dyslektiker har en gen (ROBO1), som i defekt form kan förknippas med läs- och skrivsvårigheter, identifierats av svenska och finska forskare. Genen ligger på kromosom 3 och är involverad i kommunikation mellan de båda hjärnhalvorna. Det anses dock att ytterligare 5-10 gener är involverade i de ärftliga formerna av dyslexi.

Det har tidigare varit känt att ett hormon, ghrelin, har aptitstimulerande effekt. Forskare i USA har nu vid experiment på råttor upptäckt ett aptitnedsättande hormon, obestatin, som är en antagonist till ghrelin. De har även visat att en enda gen bär på information för tillverkning av både obestatin och ghrelin. Genen har nämligen informationen för tillverkning av ett större (peptid) hormon, proghrelin, som klyvs upp i obestatin och ghrelin med hjälp av kroppens egna enzymer (s.k. proteolytisk nedbrytning).

Andra nordamerikanska forskare har funnit att injektion i möss av en med genteknik framställd hämmare, ACVR2B (activin type IIB receptor), av det muskelbegränsade proteinet myostatin leder till en ökad muskelmassa (upp till 60 % ökning på två veckor). Metoden skulle kunna användas för att bota/lindra den svårartade muskelsjukdomen Duchennes muskel-dystrofi. En ambition är att undvika att farlig hjärtmuskelförstoring uppstår genom behandlingen. Man befarar även att tekniken skulle kunna missbrukas för gendopingändamål.

En gen (SLC24A5 )som påverkar pigmentering i huden hos människa finns i en muterad form hos européer. Denna mutation verkar ha direkt betydelse för att de normalt pigmenterade melanosomerna i huden blir blekare hos européerna. Fyndet gjordes först hos zebrafiskar där fiskarna med mutationen var ljust färgade i stället för som normalt svartvit-randiga.

Svenska och amerikanska forskare har funnit tecken på att ett protein, den intracellulära kloridjonkanalen (CLIC4) som finns i de celler (endotelceller) i blodkärlen som vetter mot blodet, deltar i skapandet av kärlen. Andra har funnit att blockering av bildningen av CLIC4 i tumörer kan hämma tumörtillväxt.

Genterapi mm

I djurförsök (möss och apor med Parkinsonliknande sjukdom) har amerikanska forskare visat att tillförsel till hjärnan av genmodifierade föregångare till nervceller, som bildats från stamceller från fostervävnad, kan för en tid av tre månader häva symptomen på Parkinsons sjukdom. Genmodifieringen består av att cellerna före transplantationen till hjärnan tillförs en gen för produktion av GNDF (glial cell line-derived neurotrophic factor) vilken ökar överlevnad och funktion hos de celler i hjärnan som producerar dopamin.

I studier på marsvin har amerikanska och japanska forskare visat att introduktion i innerörat av adenovirus som tillförts genen Atoh1 kan omvandla stödceller i hörselorganet (cochlea) till sådana hårceller som registrerar ljud. Atoh1 har information för bildning av en signalsubstans som i ett embryo inducerar bildning av hörselhårceller.

Svenska forskare har genmodifierat ett förkylningsvirus (adenovirus) vilket därigenom erhållit egenskapen att kunna förökas särskilt i celler från prostatacancer. Cancercellerna skadas genom virusförökning (onkolytisk effekt). För att få effektiviserad terapi av patienter med prostatacancer skulle i framtiden detta eventuellt kunna ske med det aktuella viruset i kombination med traditionell behandling (cytostatika, strålning etc.). Det modifierade viruset, som benämns Ad[I/PPT-E1A] måste dock först utvärderas ur patientsäkerhetssynpunkt.

Läkemedel, vacciner mm

Läkemedlet Glivec (imatinib mesylate) är en ny typ av läkemedel mot kronisk myeloisk leukemi som har tagits fram utgående ifrån specifik kunskap om en genetisk defekt hos dessa cancerceller. Cancercellerna har ett tyrosinkinas enzym, Abelson tyrosinkinas, som medverkar vid den sjukliga processen och den ohämmade celltillväxten. Glivec hämmar detta enzym och därigenom den ohämmade celltillväxten. En studie med svenskt deltagande har nu visat att patienter med kronisk myeloisk leukemi som fått detta läkemedel får förlängd överlevnad, ca 91 % av patienterna levde fem år efter behandlingsstarten. Det finns dock även rapporter om att leukemicellerna kan komma att utveckla resistens mot läkemedlet efter en längre tids behandling.

Ett amerikanskt dna-vaccin för skydd av hästar gentemot West Nile virus har godkänts av den behöriga amerikanska myndigheten. Det är världens första godkända dna-vaccin. Ett annat dna-vaccin, som skyddar lax mot ett virus (IHNV) har godkänts av den behöriga kanadensiska myndigheten.

Ett svenskt dna-vaccin mot hiv har visats ha god effekt i djurexperimentella studier. dna-vaccinet som består av flera av hiv:s gener, har under året testats i en första studie på friska försökspersoner i Sverige och visats ge upphov till cellulär immunitet mot hiv.

Genmodifierade växter

Den totala världsarealen för odlingar med genmodifierade växter, i 21 länder, ökade under 2005 med 11 % till ca 90 miljoner hektar. De dominerande växtslagen är genmodifierad soja, majs, bomull och raps (canola). Ökningen är nu starkast i länder som Argentina, Brasilien, Indien och USA.

Australiensiska forskare har tagit fram ett alternativ till den gängse tekniken för genöverföring till växter. Traditionell teknik baseras i stort på användning av Agrobacterium tumefaciens för överföring av Ti-plasmid (vilken bär på den gen som man önskar överföra). Denna traditionella teknik har patentskyddats av de företag som utvecklat tekniken. Den nya tekniken utnyttjar bakterierna Rhizobium sp NGR234, Sinorhizobium meliloti och Mezorhizobium loti för plasmidburen genöverföring. De australiensiska forskarna har tagit patent på alternativen till den traditionella Agrobacteriumtekniken men har satt in det i en s.k. open access pool, dvs. vem som helst får utnyttja tekniken, men kommer den i kommersiell användning så får man betala en förutbestämd royalty.

Svenska och franska forskare har funnit en ny väg för transport av proteiner inuti växtcellen. Transporten sker mellan ett intracellulärt membransystem (endoplasmatiskt retikulum) och kloroplasterna som svarar för växternas fotosyntes. Proteiner har även visats kunna lagras upp i kloroplasterna. Denna nya kunskap bör kunna leda till effektiviserad produktion av proteiner som är främmande för växter t.ex. mänskliga antikroppar.

De flesta växter blommar vid en bestämd tidpunkt på året. Nu har brittiska forskare funnit en gen, Photoperiod H-1 (Ppd-H1), som styr grödornas förmåga att avgöra när den ljusa andelen av dygnet är optimal för blomning. Den nya kunskapen kommer att göra det lättare för växtförädlare att ta fram varianter av exempelvis korn och andra sädesslag avpassade för olika miljöer och klimat. Svenska forskare har även funnit en gen (FT) som kontrollerar blomning. Forskarna har funnit att det budbärar-RNA som bildas av FT-genen först återfinns i bladen för att transporteras till skotten och där starta blomknoppsbildning.

Svenska forskare har identifierat 2 800 gener i havre som kan vara involverade i köldresistens hos havre. Projektet syftar till att öka vinterhärdigheten hos havre vilket skulle kunna medge större skördar.

Forskare i Australien har till ärta överfört en gen (alfa-amylas inhibitor-1) från böna som ger motståndskraft mot den utländska skadeinsekten ärtsmyg. Möss som matats med ärtorna uppvisade dock kraftig allergisk reaktion. Man tror att inhibitorn fick en annan struktur i ärtan än i bönan och att detta kan ha bidragit till den allergiska reaktionen.

Tyska och amerikanska forskare har tillfört gener för produktion av ferritin och phytase (kommer från sojaböna resp. svampen Aspergillus niger) till majs, vilka åstadkommer att järn kan ansamlas i majsen. Detta kan ses som ett första steg mot att utveckla en majssort för att motverka järnbrist i befolkningen i utvecklingsländer.

Övrigt

Oroväckande är att resistens mot influensamediciner (s.k. neuraminidashämmare) vilka är användbara mot fågelinfluensans virus ökar globalt och speciellt i Asien, vilket understryker behovet av vaccin mot fågelinfluensa.

Amerikanska forskare har kartlagt genomet för det influensavirus som orsakade spanska sjukan. Virus återfanns i frusen lungvävnad från en person i Alaskas permafrostområde som insjuknade 1918. Detta virus har visat sig ha likheter med virus som orsakar fågelinfluensa. Baserat på denna genomkartläggning har en dna-version av viruset (som normalt är ett RNA-virus) kunnat tillverkas syntetiskt. Detta dma har fått infektera cellkulturer vilket gett upphov till viruspartiklar som har visats vara biologiskt aktiva vid test på möss.

Ett elektrokemiskt chip (dna-chip) för genbaserad, snabb påvisning av mikroorganismer i livsmedel har utvecklats av svenska forskare. Avsikten är att kunna påvisa mikroorganismer såsom antibiotikaresistenta stammar inom 30 minuter.

Svenska forskare har med hjälp av bl.a. genkloning studerat enzymet ribonukleotid reduktas från mjältbrandsbakterien Bacillus anthracis. Detta enzym tillverkar beståndsdelar, deoxyribonukleotider, till bakteriens dna. I enzymet finns en fri radikal (tyrosyl radikal) som påverkas av antioxidativa kemikalier. Forskarna har visat att de fria radikalhämmande substanserna hydroxylamin och N-hydroxylamin slår ut aktiviteten hos bakteriens ribonuleotid reduktas i bakteriefritt system (in vitro). Men även intakta bakteriers enzymaktivitet slås ut. Forskarna föreslår att i framtiden skulle liknande friradikalhämmare kunna ingå i en terapi för personer som insjuknat i mjältbrand.

Bärnstenssyra är en tänkbar, industriellt användbar och förnyelsebar ersättningskemikalie för petroleumbaserade kemikalier. Tarmbakterien Escherichia coli kan användas för att framställa bärnstenssyra från bl.a. enkla sockerarter (glukos och fruktos). För att effektivisera produktionen har amerikanska forskare med genteknik slagit ut en konkurrerande reaktion (för framställning av pyrodruvsyra). Genom denna åtgärd har bakteriernas produktion av bärnstenssyra kunnat ökas sjufaldigt

Uppdaterad 22 februari 2006

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 »