Visste du at CRISPR-teknologien har kurert en 13 år gammel jente for leukemi – eller at en kinesisk lege ble sendt i fengsel etter å ha brukt CRISPR på tvillingfostre?
Lær mer om CRISPR – legenes geniale «gensaks» som har navnet mot seg, men framtiden med seg.
Hva er CRISPR?
I naturen er CRISPR spesielle DNA-sekvenser som spiller en rolle i blant annet bakteriers immunforsvar. Ut fra bakteriers CRISPR har forskere utviklet CRISPR-metoden til et genetisk verktøy.
Når et virus i naturen angriper en bakteriecelle, sender den sitt eget DNA inn i cellen. For å forsvare seg mot det inntrengende viruset tar bakteriecellen en kopi av en bit av det fiendtlige DNA-et.
Cellen skriver virus-DNA-et inn i sitt eget DNA – i «CRISPR-biblioteket». Virusets DNA ligger nå som mellomrom eller «spacere» inne i bakteriens genom.
Bakterien angriper ikke virus-DNA-kopiene i sitt eget genom, men hvis inntrengende DNA matcher DNA i CRISPR-biblioteket, identifiseres det som en fiende, og cellen går til angrep.
Slik fungerer CRISPR
Sporhund guider saksen på plass
Med CRISPR-RNA (blå) kan forskerne spore seg fram til et bestemt sted i en celles DNA. Det spesialdesignede kunstige RNA-passer nøyaktig på den sekvensen i DNA-et som skal redigeres.
Enzymsaks klipper over DNA-streng
Enzymet Cas9 (gul) fungerer som en saks som kan klippe i DNA-et. Når CRISPR-RNA-et har gitt saksen guiden til det rette stedet på DNA-sekvensen, klipper Cas9 DNA-strengen der forskerne vil fjerne et gen.
Mal leverer ny kode
Hvis det skal settes inn en ny DNA-bit med spesielle egenskaper, kan CRISPR sette inn en mal som passer inn i DNA-strengen. Cellen vil da bruke den nye malen til å sette inn en ny kode i DNA-et.
Såkalte Cas-proteiner (CRISPR-assosierte proteiner) klipper det inntrengende DNA-et i stykker og forhindrer dermed virus fra å formere seg og spre seg til andre celler.
CRISPR-teknologien i laboratoriet virker på samme måte. Med CRISPR-metoden kan forskere sette inn en bit kunstig CRISPR-RNA som setter seg fast på genomet og blir identifisert som fiende.
På den måten kan man få cellen til å klippe uønskede gener i stykker.
Når ble CRISPR oppdaget?
CRISPR ble oppdaget i midten av 1980-årene av en gruppe japanske forskere ledet av molekylærbiologen Yoshizumi Ishino som la merke til noen gjentakelser i DNA-sekvenser hos bakterier.
Betegnelsen CRISPR ble imidlertid først funnet opp i 2002 da molekylærbiologen Francisco Mojica oppdaget at de spesielle DNA-sekvensene har betydning for bakteriers immunforsvar.
Ti år senere utga biokjemikeren Jennifer Doudna og mikrobiologen Emmanuelle Charpentier en banebrytende vitenskapelig artikkel om CRISPR. Her beskrev de hvordan CRISPR kan brukes til effektiv genredigering i celler.
Doudna og Charpentier betraktes i dag som de viktigste bidragsyterne til utviklingen av CRISPR-teknologien, og de har senere mottatt flere priser og anerkjennelser for arbeidet med CRISPR – blant annet nobelprisen.
VIDEO: CRISPRs mor forteller om oppfinnelsen sin.
Jennifer Doudna fant opp genverktøyet CRISPR allerede i 2012. Hør henne fortelle om gensaksens muligheter – og de etiske dilemmaene den fører til.
Hvordan virker CRISPR-teknologien?
CRISPR-teknologien etterligner de naturlige CRISPR-DNA-sekvensene og bruker dem som et genetisk verktøy.
Først finner forskerne den presise koden for det genet de vil manipulere. Deretter produserer de et genetisk spesialverktøy som passer til nettopp dette genet.
Verktøyet består av en kunstig «tracer» som fester seg til cellen, og som henger sammen med en bit kunstig CRISPR-RNA som er designet for å passe på nettopp genet som skal redigeres.
Når det kunstige CRISPR-RNA-fester seg til cellens DNA, kjenner enzymet igjen Cas9-DNA-et som en fiende og klipper det i stykker. Det uønskede genet er dermed eliminert.
Det er også mulig å designe et CRISPR-gen og sette det inn akkurat der Cas9-saksen klipper i DNA-et.
Det kunne være et CRISPR-gen som for eksempel gjør planter mer resistente overfor tørke, eller et gen som gir fostre en bestemt øyenfarge.
I naturen bruker bakterier CRISPR til å bekjempe invaderende virus
Hvis CRISPR-metoden brukes i for eksempel et befruktet egg, vil det føre til et genmodifisert foster som har de egenskapene som de kunstige CRISPR-genene har bestemt.
Hva står CRISPR for?
Den kryptiske forkortelsen CRISPR er betegnelsen for en spesiell gensekvens som er en naturlig del av arveanlegget til mange bakterier.
Forkortelsen CRISPR står for «clustered regularly interspaced short palindromic repeats» noe som på norsk kan oversettes til «grupperte korte palindromiske gjentakelser med jevne mellomrom».
CRISPR er med andre ord en spesielt genetisk sekvens i en celles DNA. De karakteristiske gjentakelsene av DNA-sekvenser er atskilt av ulike korte DNA-sekvenser som kalles «spacere» – mellomrom.
CRISPR-spacerne er immunforsvarets bibliotek over fremmed DNA, for eksempel fra et virus som bakterien skal bekjempe.
Det er nettopp disse spesielle egenskapene som forskere utnytter når de bruker CRISPR som verktøy til å endre gener i planter, dyr og mennesker.
Hva kan CRISPR brukes til?
CRISPRs evne til å manipulere med DNA – fjerne uønskede gener eller tilføre nye – gjør den til et uhyre effektivt verktøy. CRISPR har for eksempel potensialet til å uskadeliggjøre fryktede sykdommer som aids.
En liten prosentdel av befolkningen har i dag en genfeil som gjør dem immune overfor hiv. Hiv er det viruset som forårsaker aids.
Vanligvis skaffer hiv seg adgang til cellene i kroppen gjennom en reseptor på cellen og utvikler seg deretter inne i cellene, men hos de immune er reseptoren defekt, hiv kan ikke trenge inn.
Immuniteten skyldes en genetisk feil som det er en fordel å ha. Med CRISPR kan alle få genfeilen som gjør dem immune, og dermed vil de være beskyttet mot å få aids.
CRISPR kan også brukes i tilfeller der en genetisk defekt fører til en sykdom. Her kan CRISPR-teknologi erstatte det defekte genet med en frisk versjon og dermed fjerne sykdommen.
CRISPR kan på den måten brukes mot for eksempel kreftsykdommer. I 2022 behandlet leger for eksempel en 13 år gammel jente med CRISPR-teknologien.
«Med CRISPR er det mulig å skape designerbabyer uten arvelige sykdommer, og som har akkurat de egenskapene foreldrene vil ha.»
Jenta led av en form for leukemi, blodkreft, forårsaket av en feil i immunforsvaret, som var regnet for å være uhelbredelig, men noen uker etter at leger hadde satt inn CRISPR-celler uten genfeilen, kunne ikke kreften lenger påvises i kroppen hennes.
Hvilke etiske dilemmaer fører CRISPR til?
CRISPR er en potensielt uhyre effektiv teknologi som kan gjøre noe med alt fra arvelige sykdommer til matvaremangel, men teknologien byr også på etiske dilemmaer i tungvektsklassen.
Konsekvensene ved bruk av CRISPR-metoden kan være umulige å vurdere på lang sikt.
Hva betyr den for framtidige generasjonene at vi for eksempel endrer litt i genene på en plante slik at den tåler tørke bedre? Kanskje ingenting. Og kanskje får det fatale konsekvenser for et økosystem hvis en planteart plutselig er mer eller mindre udødelig og kan fortrenge alle andre arter.
He Jiankui ble dømt til tre års fengsel for uetiske eksperimenter med CRISPR.
Muligheten for å endre på det menneskelige genom med CRISPR reiser også store spørsmål.
Med CRISPR-teknologien er det for eksempel teoretisk mulig å skape designerbabyer som ikke bare er uten arvelige sykdommer, men også får nettopp de egenskapene foreldrene vil ha – for eksempel en spesiell hårfarge, en ettertraktet kroppsbygning eller spesielle kognitive evner.
I 2018 kunne den kinesiske CRISPR-forskeren He Jiankui fortelle at han som den første i verden hadde endret genene til to tvillingjenter ved hjelp av CRISPR mens tvillingene bare var encellede organismer.
Inngrepet møtte fordømmelse over hele verden, og i 2020 sendte kinesiske myndigheter He Jiankui tre år i fengsel for «illegal medisinsk praksis». Men kanskje vil andre forskere fortsette der He Jiankui slapp.
Kan CRISPR gjøre griser til organdonorer?
Organtransplantasjoner redder tusenvis av liv hvert eneste år, men listen over syke som venter på å få en ny nyre, en lunge eller et hjerte, er lang, og mange pasienter dør før de får et donororgan.
I 2022 fikk amerikaneren David Bennett som det første i verden et hjerte fra en gris. Hjertet var genetisk modifisert med CRISPR-teknologien.
I fremtiden kan mangelen på organdonorer bli henvist til fortiden takket være CRISPR.
Forskere undersøker nemlig muligheten for å bruke griser som organdonorer til mennesker ved hjelp av CRISPR.
Menneskets og grisens organer minner mye om hverandre, og ideen om å sette inn for eksempel et friskt grisehjerte i en menneskekropp er ikke ny.
Problemet er bare at immunforsvaret vårt avstøter griseorganer. Det skyldes at immunforsvaret oppfatter grisecellene som fremmede fordi overflaten inneholder andre proteiner.
Med CRISPR kan forskerne gjøre grisecellene «usynlige» for immunforsvaret vårt.
Det anslås at det må skje minst 13 000 endringer i grisens DNA før den kan fungere som organdonor for mennesker.