Genmodifiserte dyr og mikroorganismer

En genmodifisert organisme (GMO) er en organisme som har fått sitt arvemateriale forandret ved teknikker som er kjent som rekombinant DNA-teknologi eller genteknologi. Med slik teknologi kombinerer man i laboratoriet DNA fra ulike individer eller arter som har de ønskede genene. For detaljer om dette, se beskrivelse av metoder på temasiden «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 fått forandret sin genetiske sammensetning ved hjelp av konvensjonell (tradisjonell) kryssing eller ved mutagenese (mutagenese innebærer bruk av kjemikalier eller strålebehandling som gir forandringer i DNA). Begrepet GMO omfatter heller ikke klonede dyr eller mennesker som har fått arvestoffet sitt endret ved genterapi.

LES MER: Artikkelarkiv om genmodifiserte dyr og mikroorganismer

 

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.

Hvilke organismer kan genmodifiseres?

I prinsippet kan alle organismer genmodifiseres. Organismene som til nå er blitt modifisert, er dem som er brukt innen forskning, har en praktisk anvendelse og er økonomisk viktige. Metoden for å introdusere det ønskede DNA-et vil variere fra art til art. Ønsker man en organisme som er varig forandret, må det nyinnførte DNA-et settes inn i arvestoffet, genomet.

Mikroorganismer

Bakterier og gjær er encellede organismer, såkalte mikroorganismer. De er enkle å dyrke i store mengder og kan relativt lett genmodifiseres. Genmodifiserte bakterier blir brukt til forskning og produksjon av gener, genfragmenter, vitaminer og proteiner (for eksempel insulin og veksthormon). Også genmodifisert gjær benyttes til forskning og produksjon av spesielle proteiner. Genmodifiserte mikroorganismer inngår dessuten i industrielle prosesser, for eksempel innen næringsmiddelindustrien. Det arbeides nå med å framstille mikroorganismer som blant annet kan gi oss biodrivstoff og plast.

Insekter

Bananflua er et lite insekt som lever på godt moden frukt. Arten er grundig studert og en viktig modellorganisme innen genetikk, embryoutvikling og forskning på kreft. Bananfluer er enkle å genmodifisere, holde i laboratoriet og krysse med hverandre.

Det er også gjort forsøk med å framstille andre genmodifiserte insekter med mer direkte nytteverdi. Malaria er en sykdom som rammer mange mennesker hvert år. Forskere har nå laget en genmodifisert mygg som har egenskaper som gjør at malariaparasitten ikke kan utvikle seg i den. Hvis man får overført disse egenskapene til mygg i naturen, vil ikke parasitten ha noe sted å formere seg. Dermed vil den heller ikke overleve. Samtidig er det flere betenkeligheter med en slik strategi. Blant annet er det knyttet bekymring til spredning av slike genmodifiserte mygg i naturen, fordi det i sin tur kan føre til tap av biologisk mangfold.

Fisk

Genmodifiserte fisker - glofish

Genmodifisert sebrafisk som har fått innsatt gener som koder for fluorescerende proteiner. Fiskene kalles GloFish. Foto: www.glofish.com.

Fiskearter som tilapia og laks er nå genmodifisert for økt kulde-, salt- og sykdomstoleranse og for å produsere proteiner som brukes som medisin. Flere modifikasjoner er også gjort for å bedre produktiviteten i oppdrettsanlegg. Eksempler her er genmodifisert fisk som overproduserer veksthormon eller har forandret kontroll over veksthormonproduksjonen slik at de vokser raskere. Bruk av slik fisk kan føre til bedre fôrutnyttelse. Fisk som er kuldetolerante gir muligheter for oppdrett på steder med kaldere vann. Mer sykdomsresistent fisk kan resultere i redusert bruk av medisiner i oppdrettsnæringen. Et viktig spørsmål er likevel om forbrukerne til syvende og sist vil kjøpe og spise slik fisk. I Norge har oppdrettsnæringen så langt valgt å satse på fisk som ikke er genmodifisert.

Én type genmodifisert fisk som er kommet på markedet, er en sebrafisk som har fått innsatt gener som koder for fluorescerende proteiner. Denne fisken kalles GloFish. Det finnes flere ulike slag, som er gitt navn etter hvilken farge det fluorescerende proteinet har. Disse fiskene ble opprinnelig laget for å kunne påvise forurensning av blant annet østrogen og tungmetaller, men blir nå solgt som akvariefisk i USA siden folk synes de er morsomme å ha i akvariet.

Mus

Det framstilles genmodifiserte mus hvor man kan studere hvordan et nyinnsatt gen reguleres, eller hvordan genproduktet virker i spesielle celler. Det nyinnsatte DNA-et kan også føre til at en egenskap forsvinner hvis det ødelegger eller forandrer utrykket av et annet gen. Dette er en strategi som brukes til å lage såkalte «knock-out»-dyr, der man «slår ut» ett og ett gen eller effekten av genproduktet. Det bygges nå opp store samlinger av slike «knock-out»-mus, som brukes av forskere verden over.

Husdyr

Genmodifiserte griser

«Knock-out»-griser som er modifisert slik at de ikke utrykker et protein som er kjent for å gi en immunologisk avstøtningsreaksjon i menneske. Dette er gjort som et ledd i forskning der målet er å kunne overføre celler, vev og organer fra griser til mennesker. Foto: PPL Therapeutics.

Genmodifiserte husdyr med raskere vekst, økt produksjon av melk eller ull og bedret motstandsdyktighet mot ulike sykdommer, er under utvikling. Slike dyr er ennå ikke brukt til matproduksjon. Genmodifiserte dyr kan også brukes som «bioreaktorer», det vil si til produksjon av spesielle proteiner. Ikke alle proteiner fungerer som de skal i mennesker og dyr dersom de produseres i mikroorganismer. For eksempel må noen enzymer påsettes ulike molekyler som metylgrupper eller sukkerkjeder om de skal fungere. Slike mekanismer finner vi i cellene til høyere organismer. Det er blant annet laget genmodifisert sau som danner et blodkoagulasjonsprotein (faktor IX) og transkripsjonsfaktor (CTCF) i melka. Når disse proteinene er isolert, kan de brukes til behandling av pasienter med henholdsvis blødersykdom og cystisk fibrose.

Dyremodeller for humane sykdommer

Et av de viktigste bruksområdene for genmodifiserte dyr er å benytte dem som modeller for å studere genetiske sykdommer. I slike genmodifiserte dyr kan man undersøke hvordan ulike sykdommer utvikler seg og prøve ut nye behandlingsformer. Dette gjelder blant annet sykdommer som Huntingtons sykdom og Alzheimers sykdom. Det er også laget en musemodell, den såkalte oncomusen, som er genmodifisert slik at den lett får kreft. I denne musen kan nye behandlingsformer mot kreft testes ut. Fysiologien og livsløpet til en mus er imidlertid ganske forskjellig fra menneskets, slik at musemodeller naturlig nok ikke vil gi god nok informasjon om alle typer humane sykdommer. Det pågår derfor forskning for å lage genetiske modeller også i andre dyrearter som gris og rotte.

Det er gjort forsøk med å bruke gris som organdonor til menneske, såkalt xenotransplantasjon. For at dette lettere skal bli vellykket,  benyttes «knock-out»-dyr, der arvestoffet er forandret på en slik måte at grisene ikke lenger utrykker et genprodukt som ellers ville gitt en immunologisk avstøtningsreaksjon i mennesker.

Metode for å lage genmodifiserte dyr

Hvordan lage genmodifiserte dyr

En framgangsmåte for å lage genmodifiserte dyr er såkalt mikroinjeksjon. Ved mikroinjeksjon i mus kan det fremmede DNA-et injiseres direkte inn i egget rett etter befruktning, før eggkjernen og spermiekjernen er smeltet sammen. Man bruker da en svært tynn nål (noen få tusendels millimeter tykk), som inneholder væske med genkonstruksjonen, og overfører materialet inn i spermiekjernen, da denne som oftest er større enn eggkjernen. De nye genene settes tilfeldig inn i arvestoffet, ofte i mange kopier. Eggene overføres så til en fostermor. Dyret som vokser opp, er ofte bare delvis genmodifisert, fordi selve integrasjonen i genomet av det fremmede DNA-et kan ha skjedd først etter et par celledelinger. Hvis noen av de genmodifiserte cellene så blir til kimceller, som igjen gir opphav til egg eller spermier, vil også neste generasjon være genmodifisert.

I prinsippet gjøres genmodifisering av for eksempel ku og gris på samme måte som for mus, men i praksis er det for disse artene en lavere effektivitet med hensyn til hvor stor andel av avkommet som blir genmodifisert. Derfor må man starte med flere nybefruktede egg og håndtere flere surrogatmødre. I gris må overføringen av det modifiserte embryoet skje kirurgisk. I storfe kan bare et lite antall embryoer overføres til hver fostermor, dette betyr at et stort antall kyr er nødvendig for å få noen få genmodifiserte kalver etter ni måneders svangerskap. Det er heller ikke alle de genmodifiserte dyrene som uttrykker det nyinnførte genet på riktig måte og stabilt over tid. Mange genmodifiserte dyr må derfor framstilles for å få et som fungerer etter intensjonen.

En annen metode, som hovedsakelig brukes på mus, er å injisere DNA i embryonale stamceller (ES-celler). Disse cellene kommer fra tidlige museembryoer og kan derfor gi opphav til alle typer celler hvis de blir satt inn i et annet embryo. DNA som injiseres i ES-celler, settes tilfeldig inn i arvestoffet slik som beskrevet over. Hvis DNA-et derimot har samme sekvens som deler av musegenomet, vil dette øke muligheten for at DNA-et settes inn på et spesifikt sted (ved såkalt homolog rekombinasjon). Dette er en strategi som benyttes når man framstiller de tidligere omtalte «knock-out»-musene.

For å framstille genmodifisert fisk kan man også bruke en metode som kalles elektroporering. Da blir fiskens egg utsatt for et kortvarig elektrosjokk. Dette fører til at cellemembranen blir gjennomtrengelig for DNA, som dermed kan tas opp fra en omkringliggende væske. Genkonstruksjonen havner deretter tilfeldig i genomet.

Tre ulike etiske perspektiver

Menneskers helse

Ved xenotransplantasjon er det knyttet bekymring til om man også kan få overført virus fra donororganismen. I grisens arvestoff finnes det for eksempel et virus kalt porcine endogene retrovirus (PERV), som det er mulig at kan overføres til menneske. Kanskje er dette ikke bare en fare for den som har fått overført organet fra grisen, men også for andre, dersom det smitter videre fra menneske til menneske. Det knytter seg også en helserisiko til enkelte gener som brukes i genmodifiserte organismer. Gener som gir resistens mot antibiotika, er blant dem. Dette er gener som brukes mye i forskning, fordi de gjør det mulig å skille genmodifiserte celler eller individer fra dem som ikke er genmodifisert. Slike gener er det ikke ønskelig at kommer over i sykdomsframkallende bakterier, og man forsøker derfor å begrense bruken av disse genene.

Dyrevelferd

Mange mener at dyr, i likhet med mennesker, har egenverdi. Dette innebærer at vi ikke kan drepe eller skade dyr uten en god begrunnelse. Det er ulike oppfatninger om hva som er en god begrunnelse. Noen mener det er galt å drepe dyr for å spise dem, eller forske på dem til nytte for mennesker. Det synes å være stor grad av enighet om at dyr ikke skal utsettes for unødig død eller lidelse, men hva som er «unødig» i denne sammenhengen, er det delte meninger om.

For husdyr eller produksjonsdyr vurderes genmodifisering gjerne som mindre akseptabelt enn i forbindelse med medisinsk forskning. Forskere må uansett være påpasselige med å minimalisere dyrenes lidelse. Nytten av dyret i forskning må være så stor at den veier opp for den eventuelle lidelsen som dyret utsettes for.

Miljørisiko

Utilsiktet utslipp av genmodifiserte mikroorganismer eller rømming av dyr slik at de utkonkurrerer de naturlige populasjonene, utgjør en risiko. For eksempel kan fisk få enormt mange avkom i året og dermed spre seg raskt hvis de kommer ut i fjorder eller elver. Dette er en spesielt aktuell problemstilling dersom fisken er genmodifisert på en slik måte at den får konkurransefortrinn. Da kan resultatet bli tap av biologisk mangfold. For å unngå slik spredning av rømt oppdrettsfisk er en strategi å gjøre fisken steril. Teknikker for å gjøre fisken steril er så langt ikke helt pålitelige.

 

Innholdet på denne siden ble sist oppdatert i 2014.

Siden ble opprettet: 13.07.2010. Siden ble oppdatert: 23.05.2016

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