Genredigering – CRISPR
CRISPR står for «Clustered Regularly Interspaced Short Palendromic Repeats». Prinsippet er kort sagt at man kan endre gener ved å fjerne, bytte ut eller legge til DNA. Denne metoden er utviklet til å bli særs presis, slik at den treffer akkurat på den posisjonen på genet som er ønskelig.
Avlsforsker i Geno
cecilie.odegard@geno.no
Figur 1. Figuren illustrerer hvordan CRISPR fungerer. Et RNA-molekyl binder seg til en matchende DNA-sekvens, og deretter klipper enzymet Cas9 i DNA-tråden på det bestemte punktet. Bruddet repareres av cellen selv, og dermed kan man ta vekk, bytte ut eller legge til ønsket DNA. Hentet fra www.bioteknologiradet.no/temaer/genredigering-2/.
CRISPR-teknikken etterligner naturlige mutasjoner som oppstår i DNA-et. Ved bruk av CRISPR der man ikke setter inn fremmed DNA fra andre arter eller raser, kan man i praksis ikke skille det fra naturlige mutasjoner.
Naturlige mutasjoner
Naturlige mutasjoner i en art eller populasjon skjer hele tiden. Det er slik vi har drevet avlsarbeid siden vi startet å domestisere dyr. Når en mutasjon oppstår kan den vise seg å være gunstig i forhold til egenskapene vi ønsker å avle på. Ved seleksjon av de dyra som har den spesielle og ønskete mutasjonen vil frekvensen av denne øke.
Cellens jobb
Når DNA-et blir ødelagt eller ved celledeling (der DNA-et skal kopieres), brukes den ene DNA-tråden som mal for å lage den andre. Dette gjøres ved at den ene DNA-tråden leses av og tilhørende DNA-tråd med motsatte baser dannes. Det er baseparene som gjør det mulig å reparere og kopiere DNA-tråden, fordi det alltid er de samme basene som er bundet til hverandre. A (adenin) og T (thymin) danner alltid et basepar, og tilsvarende med C (cytosin) og G (guanin). På den måten, når det blir et brudd i den ene DNA-tråden vil alltid cellen kunne reparere den ved å lese av basene på den motsatte DNA-tråden.
Hva er CRISPR
CRISPR utnytter denne informasjonen som vi har tilegnet oss for hvordan naturlige mutasjoner skjer, og hvordan DNA-et vårt kan reparere seg selv når det blir ødelagt.
Som figur 1 illustrerer, vil et RNA-molekyl, kalt gRNA (guide-RNA), binde seg til en DNA-tråd på et bestemt punkt på DNA-et. Enzymet Cas9 klipper opp DNA-tråden på det bestemte punktet og lager et brudd på DNA-tråden. I bruddet kan man velge å fjerne DNA, bytte ut DNA eller legge til DNA. Dette gjøres ved hjelp av cellen selv, når cellen reparerer bruddet i DNA-tråden.
Denne metoden kan brukes i alle celler og organismer, og kan brukes blant annet i medisinsk behandling for å bedre immunforsvaret eller i avlsarbeidet for å få fram nye, ønskede egenskaper hos dyr eller planter.
Økt kollethet
Et eksempel innen storfe er genet for kollethet. Dette finnes i noen storfepopulasjoner, og er en naturlig mutasjon som har oppstått en gang i historien. I tradisjonell avl ønsker vi å øke frekvensen av kollethet (hornløs) i populasjonen. Dette tar tid, fordi det ikke er den eneste egenskapen, og slett ikke den viktigste, som vi legger vekt på. Ved å bruke genredigering kan frekvensen av kollethet øke mye raskere, som figur 2 illustrerer. Ved hjelp av CRISPR vil man lage et brudd på DNA og bytte ut genet for horn med genet som koder for kollethet. Dette gjøres dermed uten at det går på bekostning av avlsframgangen på andre egenskaper.
Kan denne type teknologi bedre dyrehelsa?
Det kan argumenteres for at kollethet bedrer dyrehelsa ved at kalvene ikke trenger å avhornes. Hos svin er det funnet et gen som påvirker om et dyr får den alvorlig sykdommen PRRS, som gir nedsatt fruktbarhet, redusert vekst og død, eller ikke. Ved genredigering har man kunne gjort griser resistente mot denne sykdommen, dermed holder dyret seg friskt, og det gir god dyrevelferd. I tillegg slipper dyret å medisineres, som vil reduseres antibiotikaforbruket.
Figur 2. Figuren viser hvordan vi gjennom tradisjonell avl og genredigering kan endre genetiske egenskaper. Eksempelet viser at det er en stor forskjell i tidsaspektet ved endring av hornstatus ved bruk av tradisjonell avl med utkrysning og genredigering. Med genredigering beholdes de ønskede genene (markert med blått), mens kun det ønskede genet for hornløshet endres (markert med rødt). I motsetning til tradisjonell avl med utkrysning/seleksjon der man vil få innblandet gener (markert med rødt) som ikke er ønskelig i populasjonen når man krysser inn et dyr som har genet for hornløs/kollethet (hornløs, blandet bakgrunn). Hentet fra www.bioteknologiradet.no/temaer/genredigering-2/.
Forskjell på CRISPR og GMO
Forskjellen mellom CRISPR og den første GMO-teknologien som kom (som er mye debattert), er at CRISPR lager endringer i arvestoffet som har oppstått eller kan oppstå naturlig. Dette er i motsetning til den første GMO-teknologien, der det ble satt inn fremmede gener som ikke finnes naturlig i den dyre- eller plantearten som ble genmodifisert.
Konkurransekraft
I Norge og EU er det er ikke avgjort om CRISPR skal gå under bestemmelsene for GMO eller ikke. Man kan tenke seg at konkurransekraften kan svekkes om det tar for lang tid før dette avgjøres. I USA er allerede teknologien tatt i bruk for eksempel hos melkekyr for å øke frekvensen av kollethet. Dette er noe Geno har lagt vekt på i lang tid hos NRF, og vi ser nå at frekvensen av kollethet i populasjonen øker. Men om andre raser tar i bruk genredigering og bytter ut genet for horn med genet for kollethet, kan NRF miste et konkurransefortrinn. Dette kan også overføres til andre egenskaper der NRF over lang tid, gjennom vårt avlsarbeid, har fått et fortrinn som raskt kan krympe inn hvis andre land tar i bruk genredigering. Det er derfor viktig at vi også er med på debatten rundt dette og vurderer ulike scenarioer for framtiden, for at vi fortsatt skal kunne være konkurransedyktig på markedet med en rase som skiller seg ut genetisk fra andre. Uansett om vi tar i bruk den nye teknologien eller ikke.
Referanse: Mesteparten av informasjonen er hentet fra Bioteknologirådet sine hjemmesider http://www.bioteknologiradet.no/. Her finnes mye mer informasjon for dem som er interessert i å lese mer.