Genmodifiserte dyr og mikroorganismer

Genmodifiserte dyr og mikroorganismar brukast blant anna til forsking, medisin og næringsliv.

 

Gris

Foto: iStock

Ein genmodifisert organisme er ein organisme som har fått arvematerialet endra ved hjelp av genteknologi (teknikkar der ein fører arvemateriale inn i cellene enten for å setje inn nytt DNA, fjerne DNA eller endre litt i DNA-et). For fleire detaljar, sjå omtale av metodane på temasidene Genteknologi på naturfagrommet og Genredigering.

Viss ein set inn eit gen frå ein annan art, seier vi gjerne at organismen er transgen, og viss genet er frå same art, seier vi at han er cisgen.

Omgrepet GMO omfattar ikkje organismar som har fått forandra den genetiske samansetnaden ved hjelp av konvensjonell (tradisjonell) kryssing eller ved mutagenese. Mutagenese vil seie å bruke kjemikaliar eller strålebehandling som gir tilfeldige endringar i DNA. GMO-begrepet omfattar heller ikkje klona dyr, og heller ikkje menneske som har fått arvestoffet endra ved genterapi.

Her vil vi omtale ulike genmodifiserte organismar, gi eksempel på kva dei kan brukast til, og forklare nokre metodar for å lage dei. Vi vil òg drøfte nokre av dei etiske spørsmåla slike organismar rører ved. Genmodifiserte plantar omtalar vi som eit eige tema (sjå temaside om genmodifiserte plantar og mat).

Her vil vi omtale ulike genmodifiserte organismer, gi eksempler på hva de kan brukes til og forklare noen metoder for å lage dem. Vi vil også diskutere noen av de etiske problemstillingene slike organismer reiser. Genmodifiserte planter omtales som et eget tema.

 

Metodar for å lage genmodifiserte dyr

I prinsippet kan vi genmodifisere alle organismar. Organismane som til no har vorte genmodifiserte, er dei som er brukte i forsking, har ein praktisk bruk og er økonomisk viktige. Metoden for å få DNA utanfrå inn i cella, varierer frå art til art. Dersom vi ønskjer ein organisme som er varig endra, må endringa skje i arvestoffet, genomet.

Ein vanleg framgangsmåte for å lage genmodifiserte dyr er såkalla mikroinjeksjon. Ved mikroinjeksjon i mus kan ein sprøyte det framande DNA-et direkte inn i egget rett etter befruktninga, før eggkjernen og spermiekjernen har smelta saman. Med ei svært tynn nål, som er nokre få tusendels millimeter tjukk, overfører ein væske som inneheld genkonstruksjonen, til spermiekjernen, som vanlegvis er større enn eggkjernen. Dei nye gena hamnar på tilfeldige stader i arvestoffet, ofte i mange kopiar. Egga blir så overførte til ei surrogatmor. Dyret som veks opp, er ofte berre delvis genmodifisert fordi det framande DNA-et kan ha vorte sett inn i genomet først etter eit par celledelingar. Viss nokre av dei genmodifiserte cellene så blir til egg eller spermiar, vil òg neste generasjon vere genmodifisert. Kor ofte det hender, kjem an på gensekvensen og organismen.

To mus i laboratorium

Genmodifiserte mus brukes mye i forskning. Her ser vi  en laboratoriemus som har fått slått ut et gen som påvirker hårveksten (til venstre), ved siden av en normal laboratoriemus. Foto: Maggie Bartlett, NHGRI

I prinsippet kan ein genmodifisere for eksempel ku og gris på same måte som mus, men i praksis blir færre av avkomma genmodifiserte. Derfor må ein starte med fleire nybefrukta egg og bruke fleire surrogatmødrer. I gris må ein overføre det genmodifiserte embryoet med kirurgi. I storfe kan berre nokre få embryo overførast til kvar surrogatmor, slik at det trengst mange kyr for å få nokre få genmodifiserte kalvar etter ni månaders svangerskap. Det er heller ikkje alle dei genmodifiserte dyra som uttrykkjer det nye genet på rett måte og stabilt over tid. Mange genmodifiserte dyr må derfor framstillast for å få eitt som fungerer som tenkt.

Ein annan metode, som først og fremst blir brukt på mus, er å sprøyte DNA inn i embryonale stamceller (ES-celler). Desse cellene kjem frå museembryo som er i eit tidleg stadium av utviklinga, og kan derfor gi opphav til alle typar celler viss dei blir sette inn i eit anna embryo. DNA som blir sprøyta inn i ES-celler, hamnar på tilfeldige stader i arvestoffet som nemnt over. Dersom ein nyttar DNA med same sekvens som delar av musegenomet, er det større sjanse for at DNA-et blir sett inn på ein spesiell stad (ved såkalla homolog rekombinasjon). Denne framgangsmåten er mest vanleg, og blir brukt for å lage «knock-out»-musene.

For å framstille genmodifisert fisk kan ein òg bruke ein metode som blir kalla elektroporering. Da gir ein fiskeegga eit kortvarig elektrosjokk, slik at DNA som er i væska rundt egga, kan trenge gjennom cellemembranen.

Med nye teknikkar for genmodifisering kalla genredigering (til dømes CRISPR) er det lettare å gjere endringar på spesielle stader i DNA-et i fleire dyreartar (sjå temaside om genredigering). Ein kan bytte ut eitt enkelt basepar, fjerne små eller store bitar av DNA eller setje inn nytt DNA i genomet til dyra.

 

Genmodifiserte dyr og mikroorganismar i forsking

Eit av dei viktigaste bruksområda for genmodifiserte dyr i forsking er å nytte dei som modellar for å forske på genetiske sjukdommar. I slike dyr kan ein undersøkje korleis sjukdommar utviklar seg og prøve ut nye behandlingsformer. Dette gjeld blant anna sjukdommar som Huntingtons sjukdom og Alzheimers sjukdom.

Mus
Genmodifiserte mus blir mykje nytta i forsking for å finne ut kva funksjon eit gen har. Ein kan til dømes setje inn eit gen for å finne ut korleis det bli slått av og på, eller korleis produktet som genet kodar for, verkar i spesielle celler. Ved å setje inn nytt DNA eller fjerne DNA kan ein òg øydeleggje eit gen eller endre på kva eit gen kodar for, slik at ein eigenskap forsvinn heilt. Denne strategien blir  brukt til å lage såkalla «knock-out»-dyr, der ein «slår ut» eitt og eitt gen eller effekten av genproduktet. Det er laga store samlingar av slike «knock-out»-mus, som forskarar over heile verda nyttar.

Det er òg laga ein musemodell, den såkalla oncomusa, som er genmodifisert slik at ho lett får kreft. I denne musa kan forskarar prøve ut nye behandlingar mot kreft. Fysiologien og livsløpet til ei mus er likevel nokså annleis enn hos menneske, slik at musemodellar ikkje vil gi god nok informasjon om alle typar menneskesjukdommar. Det blir derfor forska for å lage genetiske modellar i andre dyreartar som gris og rotte.

Insekt
Bananfluga er eit lite insekt som lever på godt moden frukt. Arten er grundig forska på og er ein viktig modellorganisme for å forstå fenomen innan genetikk, embryoutvikling og forsking på kreft. Bananfluger er enkle å genmodifisere, halde i laboratoriet og krysse med kvarandre.

Homygg av arten Aedes aegypti som syg blod av eit menneske. Det er slik myggen spreier smitte. Foto: Centers for Disease Control and Prevention / James Gathany

Spørsmålet om genmodifisering av smittebærende myggarter vekker mye debatt. Foto: Centers for Disease Control and Prevention / James Gathany

Andre genmodifiserte insekt er utvikla med tanke på å hindre sjukdom eller få bukt med skadedyr. Eit britisk firma har laga genmodifiserte mygg av arten Aedes egypti, som er myggarten som spreier sjukdommen denguefeber. Myggen er genmodifisert slik at avkommet døyr. Genmodifisert hannmygg, som ikkje stikk og spreier smitte, skal settast ut i naturen i så store mengder at han utkonkurrerer vill hannmygg. Frå 2009 har firmaet prøvd ut dette i fleire land, blant anna Brasil. For å halde bestanden av vill mygg nede, må nye genmodifiserte mygg sleppast ut med jamne mellomrom. Firmaet har òg genmodifisert skadeinsekt i landbruket som kålmøll og olivenfluger på same måte, utan at dei er prøvde ut i det fri.

Med den nye genredigeringsmetoden CRISPR er det mogleg å få spreidd genetiske endringar til ein heil dyrebestand i løpet av få generasjonar. Det blir kalla gen-drivar (les meir om gen-drivarar her). Om ein spreier ei endring som til dømes gjer at alle avkomma blir hannar, kan ein heil art utryddast. Det blir forska på slike gen-drivarar blant anna i malariamygg. Men vi veit lite om konsekvensane av å setje slik mygg ut i naturen, for eksempel om korleis gen-drivarar vil oppføre seg over tid, om genkonstruksjonen vil spreie seg til andre artar, og om økosystem kjem i ubalanse viss det lykkast å utrydde ein art.

Dyr som organdonorar
Det er gjort forsøk med å bruke gris som organdonor til menneske, såkalt xenotransplantasjon. For å unngå at menneskekroppen støyter organet frå seg blir det brukt «knock-out»-dyr, der arvestoffet er forandra slik at grisene lèt vere å lage eit særskilt protein som immunsystemet til menneske reagerer på. Slike organ har likevel vore vurderte som ueigna fordi DNA-et til grisen inneheld virusgen, og ein er redd for at menneska som får organet, skal bli sjuke. Med nye genteknologiske metodar er det gjort forsøk på setje virusgena ut av funksjon. Det blir òg forska på om det går an å dyrke menneskeorgan i gris, og forskarar har fått ein bukspyttkjertel med menneskeceller til å vekse i eit grisefoster i fire veker. Først slo dei av gena som gjer at det blir laga bukspyttkjertel i gris, og deretter sette dei inn stamceller frå menneske. Xenotransplantasjon er i dag forbode etter norsk lov.

Å setje inn celler eller organ frå menneske i dyr vekkjer òg etiske diskusjonar,blant anna fordi ein kryssar artsgrenser, og ein kan hevde at det bryt med respekten for eigenarten til både dyret og mennesket. Særleg er det aktuelt viss ein gjer forsøk som kan føre til at dyr, særleg aper, får menneskeliknande hjernefunksjonar, forsking der det blir brukt kjønnsceller, og forsking som gir dyr menneskeliknande utsjånad eller åtferd.

 

Genmodifiserte dyr i landbruk og næringsliv

Genmodifiserte dyr og mikroorganismar blir brukte til å produsere fleire ulike stoff, blant anna medisinske protein. Produkt laga frå genmodifiserte dyr har enno ikkje vore til sals som mat i noko land. Det er fleire årsakar til dette, blant anna at mange land har strenge reglar for godkjenning av genmodifisert mat, at ein del av forbrukarane er skeptiske til å ete slike produkt, og at det ofte er vanskeleg å gjere ein genetisk endring i eit dyr og samtidig bevare eigenskapane som gjer dyret eigna til storskala matproduksjon.

Husdyr
Genmodifiserte dyr har enno ikkje vore brukte i matproduksjon, men det er utvikla genmodifiserte husdyr som veks fortare, produserer meir mjølk eller ull og toler sjukdommar betre. Nokre eksempel er høns som er motstandsdyktige mot fugleinfluensa, og gris som er motstandsdyktig mot afrikansk svineinfluensa og PRRS-virus. Forskarar har òg genmodifisert kyr slik at mjølka deira liknar på morsmjølk frå menneske.

Ein genmodifisert gris er det eine av to genmodifiserte dyr som har vore nær ved å komme på marknaden. Kanadiske forskarar utvikla i 1999 denne grisen, som lettare kunne bryte ned fosforet i plantefôret slik at det vart mindre fosfor i møkka. Slik skulle ein bøte på problemet med at fosfor frå industriell svineproduksjon forureina vasskjelder, og derfor vart desse grisene kalla Enviropig. Prosjektet mista finansieringa i 2012.

Genmodifiserte dyr kan òg brukast som «bioreaktorar», det vil seie til å produsere spesielle protein. Ikkje alle protein fungerer som dei skal i menneske og dyr viss dei blir produserte i mikroorganismar. For eksempel må nokre enzym få festa sukkerkjeder eller metylgrupper på seg for at dei skal fungere, noko som berre skjer i cellene til høgare organismar.

Genmodifiserte geiter

Genmodifiserte geiter i Massachusetts produserer proteinet antitrombin III i mjølka. Foto: iStock

Det er blant anna laga genmodifiserte geiter som produserer proteinet antitrombin III i mjølka. Proteinet kan deretter enkelt renses frå melken. Folk med ein sjeldan, arveleg genfeil som gjer at dei manglar dette proteinet, kan lettare få blodpropp. Viss dei skal opererast, kan legen gi dei antitrombin III for å hindre at dei får blodpropp under operasjonen.

Dei siste åra har nye metodar gjort det enklare å genmodifisere embryo, så nye genmodifiserte dyr vil bli laga i åra som kjem.

Fisk
Fiskeartar som tilapia og laks er genmodifiserte med tanke på å betre produktiviteten i oppdrettsanlegg. Det er laga genmodifisert fisk som produserer meir veksthormon eller har fått endra kontrollen over veksthormonproduksjonen slik at dei veks raskare. Slik fisk kan utnytte fôret betre. Andre eksempel er fisk som skal tole kulde, salt og sjukdommar betre. Fisk som toler kulde, kan alast opp på stader med kaldare vatn. Om fisken lettare står imot sjukdom, kan ein bruke mindre medisin i oppdrettsnæringa, og hindre overføring av sjukdommar til villaks.

Genmodifisert fisk til oppdrett er førebels ikkje i sal nokon stad i verda. I 2015 godkjende amerikanske styresmakter ein genmodifisert laks med ekstra veksthormon til mat, men godkjenninga vart sett på vent fordi det ikkje var utvikla retningslinjer for merking av laksen i butikkane.

Éin type genmodifisert fisk som er kommen på marknaden, er ein sebrafisk som har fått sett inn gen som kodar for fluorescerande protein. Denne fisken blir kalla GloFish. Det finst fleire ulike slag, som har fått namn etter kva farge det fluorescerande proteinet har. Desse fiskane vart opphavleg laga for å kunne påvise forureining av blant anna østrogen og tungmetall, men blir no selde som akvariefisk i USA fordi folk synest dei er morosame å ha i akvariet.

Mikroorganismar
Bakteriar og gjær er eincella organismar, såkalla mikroorganismar. Dei er enkle å dyrke i store mengder, og vi kan relativt lett genmodifisere dei. Genmodifiserte bakteriar blir brukte til forsking og produksjon av gen, genfragment, vitamin og protein (for eksempel insulin og veksthormon). Genmodifisert gjær blir òg brukt til forsking og produksjon av spesielle protein. Genmodifiserte mikroorganismar er dessutan ein del av industrielle prosessar, for eksempel i næringsmiddelindustrien (sjå temaside om bioøkonomi). Forskarar arbeider òg med å framstille mikroorganismar som blant anna kan gi oss biodrivstoff og plast.

 

Miljørisiko

Viss genmodifiserte mikroorganismar ved eit uhell slepp ut i naturen, eller genmodifiserte dyr rømmer og utkonkurrerer naturlege bestandar, kan det utgjere ein risiko for miljøet. For eksempel kan fisk få svært mange avkom i året og dermed spreie seg fort viss dei kjem ut i fjordar eller elver. Det er særleg aktuelt viss fisken er genmodifisert slik at han får konkurransefortrinn, noko som kan føre til at biologisk mangfald går tapt. For å unngå at rømd oppdrettsfisk spreier seg, er éin strategi å gjere fisken steril. Det blir forska på å endre i gena til laksen så han ikkje blir kjønnsmoden, eller trykkbehandling av rogna for å gi fisken tre sett med kromosom i staden for to (slik trykkbehandling blir ikkje definert som genmodifisering fordi det ikkje er ein genteknologisk metode). Men det er likevel eit etisk spørsmål om det er rett å hindre laksen i si naturlege åtferd på denne måten.

 

Velferd og eigenverdi for dyr

Ein kan argumentere for at dyr har eigenverdi uavhengig av nytteverdien dei har for menneske, at dyr skal behandlast godt og vernast mot unødige påkjenningar og belastningar, og at dei har rett til å utfalde seg i tråd med den naturlege åtferda si. Dette er òg slått fast i dyrevelferdsloven.

Ein kan hevde at genmodifisering av dyr for å tilpasse dei til moderne matproduksjon er i strid med respekten for dyret, fordi ein ønskjer å endre medfødde eigenskapar med genteknologiske metodar. Samstundes er det relevant kva for eigenskapar det er. Dersom målet til dømes er å få dyret til å vekse fortast mogleg for å produsere mykje kjøtt på kort tid, må ein sjå på kva konsekvensar dette kan ha for helsa til dyret. Andre typar genmodifisering kan tenkjast å vere positivt for dyrevelferda. Det gjeld til dømes grisar som har fått endra eitt gen så dei er meir motstandsdyktige mot sjukdommen PRRS, som tar livet av store mengder grisar i fleire land.

Å genmodifisere husdyr eller produksjonsdyr blir gjerne rekna som mindre etisk akseptabelt enn å genmodifisere dyr i medisinsk forsking. For å få eit vellykka genmodifisert dyr, krevst det ofte mange forsøk, og talet på genmodifiserte dyr i forsking har auka i EU dei siste åra.

 

Innholdet på denne siden ble sist oppdatert i mai 2017.

Send oss en epost hvis du har spørsmål eller kommentarer til innholdet.

Siden ble opprettet: 13.07.2010. Siden ble oppdatert: 25.05.2017

© 2017 Bioteknologirådet. | Design: Tank - Utviklet av: Spekter