Historik – Genetiskt modifierade organismer

Den första vetenskapliga artikeln där forskare visade att en isolerad gen kunde föras in i en organisms genom och fungera publicerades 1973. Det var bakterier av arten E. coli som fick sitt DNA modifierat och med den nya genen som mall producerade bakterierna ett nytt protein.

Forskarna bakom studien var Stanley Cohen och Annie Chang från Stanforduniversitetet och Herbert Boyer och Robert Helling från universitetet i Kalifornien och det väckte stor uppståndelse i forskarvärlden. Ett år tidigare hade en annan forskargrupp, ledd av Paul Berg, kopplat ihop DNA från två olika virus till en rekombinant DNA-molekyl. För sitt arbete med rekombinant DNA fick Paul Berg nobelpriset i kemi 1980. Priset delade han med Fredrick Sanger och Walter Gilbert som fick priset för sina bidrag till tekniker för sekvensbestämning av DNA.

Genombrotten inom rekombinant DNA ledde bland annat till ett upprop i den vetenskapliga tidskriften Science. En rad forskare med Paul Berg i spetsen föreslog att allt arbete med rekombinant DNA skulle upphöra tills dess riktlinjer var på plats. Riktlinjerna arbetades fram under tre konferenser mellan åren 1973 och 1975. Vid konferenserna deltog bland annat naturvetare, etiker, jurister och myndighetspersoner.

Genetiskt modifierade mikroorganismer

Den första produkten producerad av genetiskt modifierade mikroorganismer var insulin för behandling av diabetes. Tidigare hade insulin isolerats från bukspottkörteln hos kalvar och grisar. Vid den tiden krävdes i storleksordningen 3500 kilo bukspottkörtlar från bort åt 24 000 djur för att få fram ett halvt kilo insulin. Det rekombinanta insulinet framställdes av bakterier som modifierats med den humana genen för insulin. Det godkändes i USA 1982 och ett år senare såldes insulinet under namnet Humulin.

Bild på insulin
Humulin R Insulin, 1987 by national museum of American history under CC BY-NC-ND 2.0

Tre år senare var det dags för tillväxthormon. Det hade tidigare isolerats från hypofysen hos avlidna människor, men 1985 upptäcktes en koppling mellan de patienter som behandlats med tillväxthormon och Creutzfeldt-Jacobs sjukdom, en form av galna ko-sjukan. Samma år godkändes det rekombinanta tillväxthormonet.

Koagulationsfaktorer för behandling av hemofili isolerades traditionellt från blodplasma. En koppling till HIV resulterade i att koagulationsfaktorer började produceras med hjälp av modifierade mikroorganismer. Om en patient har en mutation i genen för koagulationsfaktor VII leder det till hemofili A. Hemofili B beror på en mutation i genen för koagulationsfaktor XI. Rekombinant koagulationsfaktor VII godkändes i USA 1992 och koagulationsfaktor XI 1997.

Den första produkten som används vid livsmedelstillverkning var kymosin, ett enzym som gör att mjölk koagulerar och som används vid osttillverkning. Traditionellt används löpe från kalvmagar och anledningen till att det används är att löpe bland annat innehåller enzymet kymosin. Idag produceras produkter som får mjölk att koagulera på både traditionellt vis och via rekombinant DNA. Ett svensk företag som producerar löpe på traditionellt vis, och därmed är GMO-fritt, är Kemikalia.

Genetiskt modifierade djur

Första gången forskare genetiskt modifierade ett djur var 1974 . Det rörde sig om möss. Drygt 40 år senare marknadsgodkändes laxen Aqua Advantage, 2015 i USA och 2016 i Kanada. Laxen har modifierats för att växa snabbare och är det första, och hittills enda, modifierade djuret som godkänts som livsmedel. Genetiskt modifierade djur är vanligt inom medicinsk forskning.

Bilden visar en jämförelse i storlek mellan en AquAdvantage lax och en icke modifierad lax vid samma ålder. Foto och copyright: AquaBounty Technolog
En jämförelse i storlek mellan AquaAdvantage och icke modifierad lax vid samma ålder. Foto och copyright: AquaBounty Technology

Genetiskt modifierade växter

Knappt tio år efter att de första djuren modifierats publicerades tre av varandra oberoende artiklar där forskare visade att man även kunde modifiera växter. I två av artiklarna modifierades en släkting till tobak och i den tredje petunia. De tre forskargrupperna använde samma metod för att föra in en isolerad gen i växternas genom, naturens egen genmodifierare, bakterien Agrobacterium tumefasciens.

Scematisk illustration av hur jordbakterien Agrobacterium tumefasciens genetiskt modifierar en växt. Illustration och copyright: Gunilla Elam.
Jordbakterien Agrobacterium tumefasciens modifierar växter genetiskt för att skaffa sig ett eget skafferi. Illustration och copyright: Gunilla Elam

I naturen orsakar bakterien krongallsjuka, en sjukdom som yttrar sig som tumörartade utväxter på den infekterade växten. Det bakterierna gör är att föra in gener för tillväxthormon och för ämnen som kallas opiner i växtens genom. Generna för tillväxthormon gör att de celler som bakterierna modifierat delar sig okontrollerat och de opiner som produceras ger bakterierna näring. Bakterierna skaffar sig ett eget skafferi. Det forskarna gjorde var att byta ut de gener bakterierna för in i växtens genom mot gener av intresse och lät dem sköta arbetet. Sedan dess har andra tekniker för att modifiera växter utvecklats, men forskare använder fortfarande i stor utsträckning naturens egen genmodifierare.

Den första växt som godkändes som livsmedel var en tomat med fördröjd mognad som kallades Flavr Savr. Den utvecklades i USA och godkändes 1994. Parallellt med Flavr savr-tomaten utvecklade brittiska forskare en tomat med samma egenskap. Tomatpuré från den brittiska tomaten började säljas i Storbritannien 1996.

Bild på burkar med tomatpuré producerad från den modifierade brittiska tomaten . Foto: Donald Grierson
De två burkarna till vänster är tomatpuré producerad från den modifierade brittiska tomaten Foto: Donald Grierson.

Sedan 1994 har arealerna med genetiskt modifierade grödor stadigt ökat. Under 2018 odlade 26 länder genetiskt modifierade grödor på totalt 190 miljoner hektar. Det är cirka 12 procent av jordens odlingsbara mark.

Referenser

Visa referenslista Dölj referenslista
  • Summary Statement of the Asilomar Conference on Recombinant DNA, Paul Berg et al, PNAS Vol. 72, No. 6, pp. 1981-1984, June 1975

  • A Science-Informed Ethics for Agricultural BiotechnologySven Ove Hansson, Crop Breed Genet Genom. 2019;1:e190006.

  • Construction of Biologically Functional Bacterial Plasmids In Vitro. Stanley N. Cohen, Annie C. Y. Chang, Herbert W. Boyer, and Robert B. Helling. PNAS November 1, 1973 70 (11) 3240-3244.

  • Plant genetic engineering and genetically modified crop breeding: history and current status. Wang et al, Front. Agr. Sci. Eng. DOI : 10.15302/J-FASE-2017131

  • Incentives and Focus in University and Industrial Research: The Case of Synthetic Insulin. Scott Stern, Sources of Medical Technology: Universities and Industry, Institute of Medicine (US) Committee on Technological Innovation in Medicine; Rosenberg N, Gelijns AC, Dawkins H, editors. Washington (DC): National Academies Press (US); 1995.

  • Cloning insulin, Genentech, https://www.gene.com/stories/cloning-insulin

  • The invention of recombinant DNA technology. Life science at CHF, November 12, 2015.

  • The dawn of recombinant DNA. Nature milestones, Nature November 2007.

  • Hemophilia: An Amazing 35-Year Journey from the Depths of HIV to the Threshold of Cure. Gilbert C. White, II, M.D., Trans Am Clin Climatol Assocv.121; 2010

  • National Hormone and Pituitary Program (NHPP): Information for People Treated with Pituitary Human Growth Hormone (Comprehensive Report) National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases