Temaside

 Nye metoder for å endre i gener fører med seg mange muligheter og krevende etiske spørsmål. Genredigering skaper debatt innen viktige felt som medisin og matproduksjon.

Tradisjonelle metoder for genmodifisering og genterapi har basert seg på å sette nye, hele gener tilfeldig plassert inn i arvestoffet til en organisme.

Figur 1. Ved genredigering med CRISPR kuttes DNA-et av et Cas-protein. Det er et spesielt RNA-molekyl (kalt sgRNA) som bestemmer hvor kuttet lages ved å binde seg til en matchende sekvens i DNA-et. Ved å variere sekvensen i sgRNA-et kan man derfor selv bestemme hvor DNA-et skal kuttes. Kuttet DNA kan være farlig for en celle, så den iverksetter systemer for å reparere det. Ved å manipulere denne prosessen kan man ta vekk, bytte ut, eller legge til DNA i bruddsonen. (Illustrasjon: Sigrid Bratlie/Bioteknologirådet. CC BY-NC-ND 4.0

De siste årene har man derimot fått nye metoder for å gjøre målrettede endringer i genene som allerede finnes i kroppen, ved såkalt genredigering. For eksempel kan man tilpasse de genetiske egenskapene til immunceller slik at de blir bedre til å angripe kreftceller, eller man kan fjerne gener som gjør dyr og planter sårbare for sykdom.

Det finnes ulike metoder for genredigering. De fleste baserer seg på enzymer som kutter DNA på helt spesifikke steder, som en slags «gensaks». Zinkfinger- og TALEN-teknologiene var de første som ble utviklet, men de er kostbare og tidkrevende å bruke. I 2012 utviklet forskere en ny metode, kalt CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palendromic Repeats), som er enklere og billigere enn andre metoder for genmodifisering. CRISPR virker i alle typer celler og organismer, og man kan i prinsippet endre de genene man måtte ønske ved å fjerne, bytte ut eller legge til DNA. CRISPR kan også brukes til å slå av og på gener uten å kutte i arvestoffet.

CRISPR-metoden har raskt blitt tatt i bruk i biologisk og biomedisinsk forskning, og utvikles hele tiden for å øke presisjonen. Dette har gitt nye muligheter for å forstå hvordan gener fungerer i mennesker og andre arter, både normalt og ved sykdom. I tillegg forventes det at teknologien kan få stor betydning for blant annet medisinsk behandling av mennesker, og for utvikling av planter og dyr med nye, ønskede egenskaper innen landbruk og næringsmiddelindustrien.

 

Fremtidens mat?

De siste årene har genteknologi blitt brukt til å utvikle flere nye typer planter og dyr, med et bredt spekter av egenskaper. I tillegg til å kunne bruke dem i industrien, for eksempel til produksjon av biodrivstoff og medisiner, prøver mange forskere å fremstille nye varianter til mat og fôr, tilpasset en verden preget av klimaendringer og økt matbehov.

Planter og sopp
Tradisjonelt har utviklingen av genmodifiserte organismer (GMO) i stor grad vært drevet av store, internasjonale selskaper, og markedet har vært dominert av planter som er resistente mot sprøytemidler og skadeinsekter (se temaside om genmodifiserte planter og mat). Nå har flere av de store selskapene imidlertid begynt å bruke de nye metodene til i større grad å utvikle planter med andre egenskaper. For eksempel har det blitt fremstilt en mais med et inaktivert gen som gjør at den vokser raskere, lik en annen maissort der denne genvarianten forekommer naturlig.

Gris

Forskere har brukt genredigering for å lage griser som er resistente mot PRRS, en sykdom som tar livet av mange griser i store deler av verden hvert år. (Foto: Shutterstock)

Det er også et økende antall små og mellomstore selskaper og akademiske grupper som utvikler genredigerte dyr og planter. Blant annet arbeider forskningsgrupper med å inaktivere gener for å øke holdbarheten i matprodukter, for eksempel sjampinjong. Andre forskere ønsker å lage allergivennlig mat, ved å fjerne genene som koder for allergifremkallende proteiner i blant annet peanøtter og egg. Mange arbeider også med å gjøre planter mer resistente mot tørke og sykdom. Et eksempel er meldugg-resistent hvete, som har blitt laget av kinesiske forskere ved å inaktivere et gen. Mutasjoner som inaktiverer dette genet har så langt ikke blitt funnet naturlig i hvete, og kan derfor ikke fremskaffes ved tradisjonell avl.

Genredigering har også blitt brukt til å øke produktiviteten i planter, i håp om å kunne produsere mer mat på mindre areal etter hvert som matbehovet øker i takt med befolkningsveksten. Blant annet er det i Japan igangsatt feltforsøk med ris som produserer flere og større korn per plante.

Dyr
Genredigering blir i økende grad også tatt i bruk på dyr, blant annet for å forebygge sykdommer, noe som kan øke både dyrevelferden og lønnsomheten i landbruket. For eksempel har amerikanske forskere ved hjelp av CRISPR gjort griser resistente mot et virus som forårsaker Porcinte Respiratorisk og Reproduksjonssyndrom (PRRS), en sykdom som tar livet av mange griser i store deler av verden hvert år. På Roslin Institute i Edinburgh er det laget griser som er motstandsdyktige mot afrikansk svineinfluensa. Grisene har fått endret et gen slik at det tilsvarer en genvariant som finnes i villsvin, og som gir beskyttelse mot viruset. CRISPR er også blitt brukt til å få frem griser som ikke blir syke av smittsom mage-tarm sykdom (TGE), som også er forårsaket av et virus. (Les nyhetsartikkel her).

I USA har også genredigerte melkekyr kommet til verden. Disse har fått endret et gen slik at de ikke utvikler horn, en egenskap som forekommer naturlig hos flere typer storfe. Dette fjerner behovet for avhorning, en prosess som kan medføre smerter for dyrene. Undersøkelser viser at mange som driver med oppdrett av melkekyr i USA ønsker genvarianten som gir hornløse kyr, men vegrer seg for å krysse den inn, siden det vil ta lang tid (anslagsvis 20 år) å krysse ut andre uønskede genvarianter som følger med. Figur 2 sammenligner prosessene med å fremskaffe melkekyr med den hornløse genvarianten gjennom tradisjonell avl og ved genredigering. Samme prinsipp vil gjelde for andre naturlig forekommende genvarianter i andre organismer. Dersom en genvariant ikke finnes naturlig vil det imidlertid ikke være mulig å oppnå egenskapen gjennom tradisjonell avl.

I Norge er ikke genredigering tatt i bruk utenfor forskningslaboratorier, men det gjøres blant annet forsøk på laks ved Havforskningsinstituttet. Der har de ved hjelp av CRISPR lyktes med å lage steril laks uten kjønnsceller ved å fjerne deler av et gen. Forskerne bak arbeidet ønsker også å forske på hvordan genredigering kan brukes til å gjøre laks motstandsdyktige mot lakselus og virussykdom.

Det er fortsatt for tidlig å si hvilke av prosjektene som eventuelt vil resultere i produkter på markedet, men det investeres betydelige ressurser i forskning og utvikling på genredigerte dyr og planter i store deler av verden. Det forventes derfor at vi vil se en rekke nye varianter i tiden som kommer.

Teksten fortsetter under figuren.

Figur som viser bruk av CRISPR for å remskaffe organismer med ønskede genetiske egenskaper.
Figur 2. Ulike måter å fremskaffe organismer med ønskede genetiske egenskaper: En genvariant som gir hornløse kyr kan krysses inn gjennom tradisjonell avl, etter mange generasjoner med utkryssing av andre uønskede genvarianter. Det vil imidlertid være vanskelig å krysse ut alt av den uønskede genetiske bakgrunnen. Alternativt kan genvarianten målrettet settes inn med genredigeringsteknologi i første generasjon.

 

 

En mer nyansert debatt?

Den tradisjonelle GMO-debatten er svært polarisert. Forskning viser i all hovedsak at de GMO-ene som finnes på markedet er trygge å spise. Mange er likevel bekymret for hvilke konsekvenser det har for helse og miljø når man setter fremmede gener inn i en organisme. Nå håper mange at vi med genredigering kan få en mer nyansert og konstruktiv debatt omkring bruken av genteknologi i fremtidens matproduksjon. Teknologien gir blant annet mulighet til å lage endringer i arvestoffet som tilsvarer dem som oppstår naturlig, og mange av de dyrene og plantene som utvikles kan ha egenskaper som bidrar til en mer robust og effektiv matproduksjon. Dette har også ført til en diskusjon om hvorvidt dagens lovregulering av genredigerte organismer er hensiktsmessig. Et hovedspørsmål er om enkelte genredigerte organismer bør reguleres som GMO eller ikke.

 

Lovregulering
Lovene som regulerer GMO-mat både i Norge, EU og i andre deler av verden ble utformet i en tid da genteknologien var tidlig i utviklingen og stort sett begrenset til å sette inn fremmede gener på tilfeldige steder i arvestoffet. Genredigering utfordrer derfor prinsippene som ligger til grunn for lovverket. (Se faktabank om juridiske aspekter).

Det er for tiden mye debatt globalt om hvilke regler som bør gjelde, spesielt for organismer hvor det ikke er satt inn fremmed DNA i arvestoffet. Noen er blant annet bekymret for utilsiktede effekter, og ønsker derfor at alle genredigerte organismer skal reguleres som GMO. Andre mener det ikke er større grunn til bekymring enn for andre organismer fremstilt med tradisjonelle metoder, og mener det vil være uheldig og unødvendig å regulere dem særskilt.

I USA har myndighetene besluttet at planter som er endret med genredigering på en slik måte at de også kunne ha blitt utviklet med konvensjonelle metoder skal unntas fra GMO-regelverket. I EU er situasjonen motsatt; alle dyr og planter som har fått arvestoffet sitt endret ved hjelp av genteknologi skal regnes som GMO, bestemte EU-domstolen sommeren 2018 etter mange års diskusjon. Dette gjelder også i Norge. Diskusjonen dreier seg imidlertid ikke bare om hvordan dagens regelverk skal fortolkes, men også om hvilke regulatoriske rammer som er mest hensiktsmessige, siden de teknologiske mulighetene er vesentlig annerledes nå enn da lovverket ble utarbeidet.

I desember 2018, etter et års en omfattende samfunnsdialog, kom Bioteknologirådet med en uttalelse om hvordan fremtidens GMO-regelverk kan se ut. Et enstemmig råd mente organismer fremstilt med genteknologi i hovedsak bør reguleres som GMO, men flertallet mente kravene bør nivådeles etter hvilken type genetisk endring som er gjort.

 

 

Medisinsk behandling av mennesker

Det er også mange som utforsker muligheten for å bruke genredigering for å behandle sykdom i mennesker, enten ved å reparere sykdomsgivende genfeil, eller ved å endre gener slik at cellene blir bedre til å motstå eller bekjempe sykdom (se temaside om genterapi).

Høsten 2016 ble de første utprøvende CRISPR-behandlingene på mennesker igangsatt. Først ut var lungekreftpasienter i Kina, der pasientenes immunceller ble endret slik at de skulle bli bedre til å gjenkjenne og drepe kreftceller. I USA har myndighetene gitt klarsignal til å bruke CRISPR til å behandle genetisk øyesykdom som gir blindhet. Og i Europa skal CRISPR prøves ut på pasienter med blodsykdommen beta-talassemi. Felles for disse sykdommene er at cellene som skal behandlesendres, for eksempel i blodet eller i øyet, er enkle å komme til eller kan hentes ut av kroppen. Genredigering av celler inni kroppen er mer teknisk utfordrende, men også her gjøres det fremskritt . Flere sykdommer har vist seg mulig å behandle i dyreforsøk.

Imunceler andriper

Forskere i flere land arbeider med å bruke CRISPR-teknologien til å endre pasientenes immunceller (grå) slik at de blir bedre til å gjenkjenne og drepe kreftceller (oransje). (Foto: iStock)

Det finnes mange sykdommer som forårsakes av medfødte genfeil, og som potensielt kan behandles ved hjelp av genredigering. Et eksempel er den alvorlige sykdommen Duchennes muskeldystrofi, der en enkelt genfeil gjør at musklene gradvis forsvinner. Sykdommen rammer rundt 1 av 4000 gutter, og det finnes foreløpig ingen behandling. Muskelceller er vanskelige å behandle, men forskere har vist i dyreforsøk at man ved hjelp av CRISPR kan rette opp genfeilen i stamceller, som så kan dyrkes frem til nye, friske muskelceller. Mus som fikk de nye muskelcellene transplantert inn ble friskere. Også hunder med Duchennes fikk gjenopprettet funksjonen i opptil 92 prosent prosent av muskelvevet da de ved én måneds alder fikk CRISPR sprøytet inn i blodbanen. Helt kurert ble de riktignok ikke, og det er foreløpig uvisst om en slik effekt vil vare livet ut.

Med CRISPR-teknologien kan man imidlertid potensielt forebygge alvorlig sykdom før den oppstår. CRISPR kan nemlig brukes til å endre gener i kjønnsceller, befruktede egg og embryoer (fosteranlegg). Da forskere reparerte genfeilen som gir Duchennes muskeldystrofi i mus da de kun var på embryostadiet, ble avkommene født uten genfeilen. Det var dermed langt mer effektivt enn å gjøre behandlingen på voksne mus. Men dette endrer ikke bare genene til enkeltindivider — endringene vil også gå i arv til alle deres etterkommere. Dette stiller oss overfor store etiske dilemmaer i spørsmålet om man skal tillate slik behandling i mennesker.

 

Genterapi på kjønnsceller og embryoer
Lenge var det ikke teknisk mulig å gjennomføre genterapi på kjønnsceller og embryoer, fordi man ikke hadde metoder for å få nye gener inn i disse cellene. Dette endret seg med oppdagelsen av CRISPR. Våren 2015 ble metoden for første gang brukt i genterapiforsøk på menneskeembryoer, av en gruppe kinesiske forskere. Men da forskerne undersøkte embryoene, viste det seg at bare noen få av dem hadde fått den riktige genendringen, og mange hadde fått kutt andre steder i DNA-et. Dersom embryoene hadde fått utvikle seg, og barn var blitt født, kunne slike uønskede effekter fått katastrofale følger for helsen til barna. Da ville alle kroppens celler vært påvirket, og genfeilene ville også gått i arv til fremtidige generasjoner dersom de fikk barn.

Store deler av verden ble forferdet over at forskerne i Kina hadde forsøkt å genmodifisere menneskeembryoer, selv om de bevisst hadde valgt embryoer som ikke var levedyktige. Å utvikle metoder for å gjøre genetiske endringer som kan gå i arv i mennesker, er nemlig en kontroversiell grense å krysse. Likevel har forskningen på feltet fortsatt i raskt tempo.

I 2017 ble det publisert flere studier der CRISPR ble brukt på menneskeembryoer. Særlig én studie fikk mye oppmerksomhet, av flere årsaker. For det første var den gjennomført av amerikanske forskere. For det andre konkluderte forskerne at CRISPR effektivt kan reparere en genfeil som gir alvorlig hjertesykdom. For det tredje hadde de brukt levedyktige embryoer som teoretisk kunne bli til mennesker. Og for det fjerde konkluderte de med at det ikke hadde oppstått noen utilsiktede endringer.

Denne gangen var det imidlertid få reaksjoner på at det hadde blitt gjort genmodifisering av menneskeembryoer, og det er bred enighet i de internasjonale vitenskapelige miljøene om at denne typen forskning er akseptabelt og viktig, så lenge det foregår innen rammene for embryoforskning. Det store stridspunktet er imidlertid om hvorvidt vi også skal tillate å ta metoden i bruk utenfor laboratoriet for å lage genredigerte barn.

Det tok ikke lang tid før også denne etiske grensen ble overskredet. I november 2018 sprakk nyheten om at en kinesisk forsker hadde genredigert et tvillingpar for å gjøre dem resistente mot hiv. Dataene han presenterte tyder imidlertid på at redigeringen hadde vært upresis. Det er derfor uvisst om disse barna er resistente mot hiv eller ikke.

Verden reagerte med sjokk og fordømmelse av forsøket. Forskeren fikk kritikk for å ha vært uansvarlig, fordi han utsatte barna for stor risiko. De hadde heller ikke et reelt medisinsk behov, siden de ikke hadde noen høyere risiko for hiv eller annen sykdom enn vanlige mennesker. At forsøket hadde foregått i hemmelighet kom det også sterke reaksjoner mot.

På et mer overordnet nivå handler debatten om hvorvidt vi bør tillate å lage genetiske endringer som går i arv til våre etterkommere i hovedsak om tre momenter: risiko, usikkerhet og etikk.

 

Arvelige genetiske endringer – en vitenskapelig og etisk debatt

Bruk av molekylærmedisinske metoder innebærer alltid en grad av risiko for at noe går galt eller for uønskede bieffekter, for eksempel ved at genredigering kan være upresist. Mange mener imidlertid at teknologien snart vil være presis nok til å gjøre genetiske endringer i menneskeembryoer med en akseptabelt lav risiko for andre, uønskede genetiske endringer, slik den amerikanske studien indikerte.

Selv om man klarer å gjøre de ønskede genetiske endringene med stor presisjon, er det likevel usikkerhet rundt hvilke biologiske, helsemessige og sosiale følger arvelige endringer vil ha på sikt. Vi vet for eksempel lite om hvordan ulike gener påvirker hverandre. Å fjerne et sykdomsgen kan kanskje medføre uønskede konsekvenser, både for individet og for menneskeheten. Kanskje genet var viktig for en annen biologisk prosess? Å ha en genvariant som gir resistens mot hiv, slik en betydelig andel av verdens befolkning har naturlig, og slik det ble forsøkt laget i de genredigerte tvillingene, gir økt sårbarhet for andre infeksjonssykdommer. Mange mener at de langsiktige konsekvensene av arvelige genetiske endringer vil være umulige å forutsi, fordi menneskets biologi er så kompleks. Hvor sannsynlige konsekvensene er, er imidlertid omdiskutert og vil også avhenge av hvilke genetiske endringer det er snakk om. Å reparere en genfeil som gir Huntington’s sykdom (en alvorlig hjernesykdom) er antagelig trygt, så lenge endringen er presis. Å endre ett av de over 100 genene som er koblet til Schizofreni, en sykdom som antas å være forårsaket av uheldige kombinasjoner av normale genvarianter, er vanskeligere å forutsi utfallet av.

Embryo med nål

Genredigering gjør det mulig å endre genene i menneske-embryoer. Men bør vi tillate det? (Foto: iStock)

Det finnes også etiske argumenter mot å lage arvelige genetiske endringer. En vanlig innvending er at det er uholdbart å gjøre endringer i arvestoffet som påvirker kommende generasjoner og utsetter dem for risiko uten deres samtykke. Dette baseres blant annet på tanken om at man ikke skal styre framtidige menneskers livsbetingelser, særlig når det gjelder deres grunnleggende genetiske forutsetninger. Man kan snakke om vår plikt til å sikre etterkommere en åpen framtid. På den annen side vil noen mene at det er uetisk å ikke forhindre alvorlig genetisk sykdom hos et menneske dersom vi har muligheten. I et slikt perspektiv vil det være medisinsk, etisk og praktisk lite hensiktsmessig å behandle alle påfølgende generasjoner for den samme lidelsen hvis det er mulig å fjerne sykdommen én gang for alle. Dette vil hindre fremtidig lidelse for individene og kostnader for samfunnet. Noen mener også at det å gi bærere av genetisk sykdom mulighet til å få eget, frisk avkom er et argument for å tillate genterapi på kjønnsceller og/eller befruktede egg.

I mange tilfeller vil preimplantasjonsdiagnostikk (PGD), hvor man ved hjelp av gentesting velger ut embryoer som ikke har anlegg for den sykdommen det blir undersøkt for, kunne hindre at en alvorlig arvelig sykdom overføres til et barn (se temaside om PGD). Eksempler på dette er sykdommer som skyldes feil i ett enkelt gen, som Huntingtons sykdom, eller kjønnsbundne sykdommer. Likevel finnes det enkelte begrensninger for PGD, blant annet fordi det er begrenset hvor mange egg man har å velge mellom. Dersom foreldrene har mer enn én genfeil som gir sykdom, er sjansen for å finne et friskt embryo liten. Det gjør at PGD ikke egner seg så godt for sykdommer som forårsakes av flere gener, eller i tilfeller der mor og far er bærere av gener for ulike sykdommer. Med CRISPR-teknologien er det i prinsippet mulig å gjøre flere genetiske endringer parallelt. Å fjerne en genfeil som forårsaker sykdom i kjønnsceller eller befruktede egg, enten ved PGD eller genredigering, kan redusere behovet for abort.

I 2017 anbefalte National Academy of Sciences i USA, en av verdens ledende vitenskapsinstitusjoner, at man bør tillate endringer i kjønnsceller og embryoer i nettopp de tilfellene der det er eneste mulighet til å unngå alvorlig arvelig sykdom. De satt imidlertid forbehold om at metoden er trygg og underlagt streng regulering. Også andre institusjoner, som European Society of Human Genetics og det britiske bioetikkrådet Nuffield Council, har sagt det samme. Dette viser hvor raskt debatten utvikler seg.

 

Sorteringssamfunn og «designerbabyer»?
Kan genredigering lede oss nedover skråplanet i retning av det såkalte «sorteringssamfunnet»? Én bekymring er at når metodene for å endre på våre egenskaper blir stadig tryggere, billigere og mer tilgjengelige, vil terskelen for å endre på egenskaper som ikke har noe med sykdom å gjøre bli lavere. Aktuelle eksempler kan være endring av egenskaper som utseende, intelligens og fysisk prestasjonsevne. Noen mener likevel at denne frykten er overdrevet fordi slike egenskaper vil være vanskelige å endre. De påvirkes nemlig ofte av komplekse samspill mellom mange gener, og mellom gener og miljø, på måter vi ikke ennå helt forstår (se temaside om arv og genetikk). Hvor den moralske grensen for hva vi ønsker å tillate, bør gå, er noe samfunnet må diskutere fortløpende etter hvert som teknologien utvikles.

 

Spørsmål til diskusjon:

 

  • Norsk lov krever at organismer som har fått satt inn fremmed DNA i arvestoffet sitt merkes som genmodifisert (GMO). Bør genredigerte organismer der man bare har tatt bort DNA også merkes som GMO?
  • Er det akseptabelt å endre dyrs gener ved hjelp av genteknologi dersom det bidrar til økt dyrevelferd?
  • Bør man kunne endre fremtidige barns gener uten samtykke for å forhindre alvorlig sykdom?
  • Er det forsvarlig å ikke gjøre genterapi på et embryo dersom dette kan hindre alvorlig sykdom hos barnet?

 

Innholdet på denne siden ble sist oppdatert i mai 2019

Send oss en e-post om du har kommentarer eller spørsmål til innholdet.

Siden ble opprettet: 17.08.2017. Siden ble oppdatert: 13.05.2019

© 2019 Bioteknologirådet. | Design: Tank - Utviklet av: Spekter