Genmodifiserte dyr og mikroorganismer - Bioteknologinemnda

Genmodifi serte dyrog mikroorganismerTemaark fra Bioteknologinemnda • Oppdatert juni 2009 • www.bion.noI dette temaarket vil vi omtale ulike genmodifiserteorganismer, gi eksempler på hva de kanbrukes til samt forklare noen metoder for å lagedem. Vi vil også diskutere noen av de etiske problemstillingeneslike organismer reiser. Genmodifiserteplanter omtales i et eget temaark.Hvilke organismer kan genmodifiseres?I prinsippet kan alle organismer genmodifiseres.Organismene som til nå er blitt modifisert erdem som er brukt innen forskning, har en praktiskanvendelse og er økonomisk viktige. Metodenfor å introdusere det ønskede DNA vil varierefra art til art. Ønsker man en organisme somer varig/permanent forandret, må det nyinnførteDNA settes inn i arvestoffet, genomet.MikroorganismerBakterier og gjær er encellede organismer,såkalte mikroorganismer. De er enkle å dyrke istore mengder og kan relativt lett genmodifiseres.Genmodifiserte bakterier blir brukt til forskningog produksjon av gener, genfragmenter,vitaminer og proteiner (eksempelvis insulin ogveksthormon). Også genmodifisert gjær benyttestil forskning og produksjon av spesielle proteiner.De inngår dessuten i industrielle prosessersom innen næringsmiddelindustrien. Detarbeides nå med å fremstille mikroorganismersom blant annet kan gi oss biodrivstoff og plast.Genmodifi sert organismeEn genmodifi sert organsime (GMO) er en organismesom har fått sitt arvemateriale forandret vedteknikker som er kjent som rekombinant DNAteknologieller genteknologi. Med slik teknologikombinerer man i laboratoriet DNA fra ulikeindivider eller arter som har de ønskede genene.(For detaljer om dette, se beskrivelse av metoder itemaarket Genteknologi på naturfagrommet.)Hvis genet man overfører kommer fra en annen art,sier man gjerne at organismen er transgen.GMO omfatter ikke organismer som har forandret singenetiske sammensetning ved hjelp av konvensjonellkryssing eller ved mutagenese (sistnevnte innebærerbruk av kjemikalier eller strålebehandling som girforandringer i DNA). Begrepet GMO omfatter hellerikke klonede dyr eller mennesker som har fått sittarvestoff endret ved genterapi.InsekterBananfl ua er et lite insekt som lever på godtmoden frukt. Arten er omfattende studert ogen viktig modellorganisme innen genetikk,embryoutvikling og forskning på kreft. Bananfluer er enkle å genmodifi sere, holde i laboratorietog krysse med hverandre.Det er også gjort forsøk med å fremstille andregenmodifiserte insekter med mer direkte nytteverdi.Malaria er en sykdom som rammerGenmodifi sert sebrafi sk som har fått innsattgener som koder for fl uorescerende proteiner.Fiskene kalles GloFish. Foto: www.glofi sh.com

Genmodifi serte dyr og mikroorganismer • Oppdatert juni 2009 • Bioteknologinemnda • www.bion.nomange mennesker hvert år. Forskerehar nå laget en genmodifisert mygg somhar egenskaper som gjør at malariaparasittenikke kan utvikle seg i denne. Hvisman får overført egenskapen til mygg inaturen, vil ikke parasitten ha noe sted åformere seg. Dermed vil den heller ikkeoverleve. Samtidig er det flere betenkelighetermed en slik strategi. Blant anneter det knyttet bekymring til spredningav slike genmodifiserte mygg i naturen,fordi det i sin tur kan føre til tap av biologiskmangfold.FiskFiskearter som tilapia og laks er nå genmodifisertfor økt kulde-, salt- og sykdomstoleranseog for å produsere proteinersom brukes som medisin. Fleremodifikasjoner er også gjort for å bedreproduktiviteten i oppdrettsanlegg.Eksempler her er genmodifisert fisksom overproduserer veksthormon ellerhar forandret kontroll over veksthormonproduksjonenslik at de vokser raskere.Bruk av slik fisk kan føre til bedrefôrutnyttelse. Fisk som er kuldetolerantegir muligheter for oppdrett på stedermed kaldere vann. Mer sykdomsresistentefisk kan resultere i redusertbruk av medisiner i oppdrettsnæringen.Et viktig spørsmål er likevel om forbrukernetil syvende og sist vil kjøpe ogspise slik fisk. I Norge har oppdrettsnæringenså langt valgt å satse på fisk somikke er genmodifisert.En type genmodifisert fisk som er kommetpå markedet er en sebrafisk somhar fått innsatt gener som koder for fluorescerendeproteiner. Denne fiskenkalles GloFish. Det finnes flere ulikeslag, som er gitt navn etter hvilken fargedet fluorescerende proteinet har. Dissefiskene ble opprinnelig laget for å kunnepåvise forurensing av bl.a. østrogen ogtungmetaller, men blir nå solgt somakvariefisk i USA siden folk synes de ermorsomme å ha i akvariet.MusDet fremstilles genmodifi serte mushvor man kan studere hvordan etnyinnsatt gen reguleres eller hvordangenproduktet virker i spesielle celler.Dette nyinnsatte DNA-et kan ogsåføre til at en egenskap forsvinner hvisdet ødelegger eller forandrer utrykketav et annet gen. Dette er en strategisom brukes til å lage såkalte ”knockout”-dyrder man ”slår ut” ett og ettgen eller effekten av genproduktet. Detbygges nå opp store samlinger av slike”knock-out”-mus, som brukes av forskereverden over.HusdyrGjær er en svært viktig modellorganisme i biologisk forskning. Gjærcellerer enkle å dyrke og har kort generasjonstid. Genmodifi sertgjær benyttes for å fremstille en lang rekke biomolekyler, blant annetlegemidler. Foto: Corbis/Scanpix.Genmodifiserte husdyr med raskere vekst,økt produksjon av melk eller ull og bedretmotstandsdyktighet overfor ulike sykdommer,er under utvikling. Slike dyr er ennåikke brukt til matproduksjon. Genmodifisertedyr kan også brukes som ”bioreaktorer”,det vil si til produksjon av spesielleproteiner. Ikke alle proteiner fungerersom de skal i mennesker og dyr dersomde produseres i mikroorganismer. Foreksempel må noen enzymer påsettesulike molekyler som metylgrupper ellersukkerkjeder om de skal fungere. Slikemekanismer finner vi i cellene til høyereorganismer. Det er blant annet laget genmodifisertsau som danner et blodkoagulasjons-protein(faktor IX) og transkripsjonsfaktor(CTCF) i melk. Når disseproteinene er isolert kan de brukes tilbehandling av pasienter med henholdsvisblødersykdom og cystisk fibrose.Dyremodeller for humanesykdommerEt av de viktigste bruksområdene forgenmodifi serte dyr er å benytte demsom modeller for å studere genetiskesykdommer. I slike genmodifi serte dyrkan man undersøke hvordan ulike sykdommerutvikler seg og prøve ut nyebehandlingsformer. Dette gjelder blantannet sykdommer som Huntingtonssykdom og Alzheimers sykdom. Det erogså laget en musemodell, den såkalteoncomusen, som er genmodifi sert slikat den lett får kreft. I denne kan nyebehandlingsformer mot kreft testes ut.Fysiologien og livsløpet til en mus erimidlertid ganske forskjellig fra menneskets,slik at musemodeller naturlignok ikke vil gi god nok informasjon om“Knock-out”-griser som er modifi sert slik at de ikkeutrykker et protein som er kjent for å gi en immunologiskavstøtningsreaksjon i menneske. Dette er gjort som et leddi forskning der målet er å kunne overføre celler, vev ogorganer fra griser til mennesker. Foto: PPL Therapeutics

alle typer humane sykdommer. Detpågår derfor forskning for å lage genetiskemodeller også i andre dyreartersom gris og rotte.Det er gjort forsøk med å bruke grissom organdonor til menneske, såkaltxenotransplantasjon. For at dette lettereskal bli vellykket benyttes ”knockout”-dyr,hvor arvestoffet er forandretpå en slik måte at grisene ikke lengerutrykker et genprodukt som ellers villegi en immunologisk avstøtningsreaksjoni mennesker.Metoder for å lagegenmodifi serte dyrEn fremgangsmåte for å lage genmodifisertedyr er såkalt mikroinjeksjon. Vedmikroinjeksjon i mus kan det fremmedeDNA-et introduseres direkte inn iegget rett etter befruktning, før eggkjernenog spermiekjernen er sammensmeltet.Man bruker da en svært tynnnål (noen få tusendels millimeter tykk)som inneholder væske med genkonstruksjonenog overfører materialet inni spermiekjernen, da denne som oftester større enn eggkjernen. De nyegenene settes tilfeldig inn i arvestoffet,ofte i mange kopier. Eggene overføresså til en fostermor. Dyret som vokseropp er ofte bare delvis genmodifisertfordi selve integrasjonen i genomet avdet fremmede DNA-et kan ha skjeddførst etter et par celledelinger. Hvisnoen av de genmodifiserte cellene såblir til kimceller, som igjen gir opphav tilegg eller spermier, vil også neste generasjonvære genmodifisert.I prinsippet gjøres genmodifi sering avfor eksempel ku og gris på samme måtesom for mus, men i praksis er det fordisse artene en lavere effektivitet medhensyn til hvor stor andel av avkommetsom blir genmodifi sert. Derfor må manstarte med fl ere nybefruktede egg oghåndtere fl ere surrogatmødre. I grismå overføringen av det modifi serteembryoet skje kirurgisk. I storfe kanbare et lite antall embryoer overførestil hver fostermor, dette betyr at etstort antall kuer er nødvendig for å fånoen få genmodifi serte kalver etter nimåneders svangerskap. Det er hellerikke alle de genmodifi serte dyrene somuttrykker det nyinnførte genet på riktigGenmodifi serte dyr og mikroorganismer • Oppdatert juni 2009 • Bioteknologinemnda • www.bion.no