Forskare vid Karolinska institutet har för första gången lyckats blockera effekten av en gen hos friska mänskliga embryonala stamceller med det genetiska verktyget CRISPR/Cas9, som gör att man kan gå in på ett förutbestämt ställe i den genetiska koden och skriva om den. CRISPR är en billigare, snabbare, mer lättillgänglig och enklare metod att använda jämfört med tidigare tekniker för genmodifiering, och den nya tekniken kan innebära nyckeln till flera svåra genetiska sjukdomar. Kritikerna menar dock att utvecklingen riskerar leda till plastkirurgiska metoder för att tilldela ofödda barn nya egenskaper, men också att genetisk manipulation oavsiktligt eller medvetet kan leda till ärftliga mutationer. 

Forskargruppen som leds av utvecklingsbiologen Fredrik Lanner vid Karolinska institutet har med hjälp av det kraftfulla genverktyget CRISPR-Cas9 lyckats programmera om generna hos två dagar gamla embryon donerade av par på en svensk IVF-klinik. Till skillnad från tidigare internationella försök så har man nu för första gången lyckats ändra DNA i livskraftiga mänskliga embryon. CRISPR-Cas9, även känt bara som CRISPR, har varit en mycket omtalad genmodifieringsteknik de senaste fyra åren då dess nya funktion upptäcktes vid Umeå Universitet, och så sent som förra året utnämndes den till årets genombrott i vetenskapstidskriften Science.

CRISPR är både billigare, snabbare, mer lättillgängligt och enklare att använda i jämförelse med tidigare tekniker för genmodifiering. Forskarnas syfte med att ändra generna i embryon är att avgöra vilka gener som är väsentliga för embryotisk tillväxt. I framtiden hoppas man kunna behandla patienter med diabetes, Parkinsons, blindhet, infertilitet med mera.

Två etiskt kontroversiella forskningsområden i samma paket
Att använda embryonala stamceller och att ändra i genomet är var för sig etiskt diskuterade och ifrågasatta forskningsområden, men forskarna menar sig ha stort stöd från de donerande föräldrarna, samtidigt som man bara alternerar genomet under den första veckan. Embryona kasseras efter lagstadgade 14 dagar, innan de skulle ha fäst sig vid livmoderväggen. I detta tidiga skede är embryona inte större än ett sandkorn och består av cirka 200 celler. Kritik saknas dock inte. På plussidan är att man kan potentiellt kan stoppa mänskliga genetiska förändringar som går i arv till kommande generationer, men även möjligheten att skapa genmodifierade grödor och göra djur mer motståndskraftiga mot sjukdomar. Detta skulle kunna få stor betydelse inte minst i utvecklingsländer, men på minussidan brukar kritikerna ta upp risken för att ärftliga mutationer skapas, oavsiktligt eller medvetet. Det finns också farhågor att tekniken i framtiden ska användas för att designa genetiskt modifierade barn där föräldrarna kan välja egenskaper som längd, styrka, intelligens eller liknande. Om detta ens kommer bli möjligt är dock oklart, då tekniken fortfarande befinner sig i ett väldigt tidigt skede.

Att genetiker, utvecklingsbiologer och andra forskare trots allt använder CRISPR/Cas9-tekniken, beror på de framsteg som gjorts på sistone, då t.ex. forskarteam har lyckats avlägsna HIV från humana immunceller. Förhoppningen är att tekniken också ska kunna användas till att ändra humana T-celler för att bekämpa cancer. Exakt hur det fungerar vet man dock ännu inte, men det finns en tydlig potential för att spelplanen för hur sjukdomar kan besegras har förändrats. Att svenska forskare nu har lyckats styra saxliknande proteiner till riktade delar av DNA i en embryotiska celler, och sedan redigera dem, är inte bara billigare och snabbare än de gamla teknikerna, den nya tekniken är dessutom tillräckligt effektiv för att man ska kunna studera enskilda geners funktion under embryots utveckling, något som inte var möjligt tidigare.

Den svenska forskargruppens prioritet är att försöka lösa gåtan med ofrivillig barnlöshet
De svenska forskarna med Fredrik Lanner i spetsen vill utöka kunskapen kring embryoutvecklingens mest kritiska vecka. Under denna korta period bildar det befruktade ägget en så kallad blastocyst bestående av tre celltyper: trofoblast- (framtida moderkaka), hypoblast- (framtida fosterhinnor och gulesäck) och pluripotenta epiblastceller som ger upphov till det framtida embryot. Ofrivillig barnlöshet är ett utbrett problem som drabbar 10-15% par, men då de bakomliggande orsakerna till barnlöshet ofta är ouppklarade menar forskarna att det finns ett stort behov att utöka vår kunskap kring de molekylära och cellulära mekanismerna som styr embryoutveckling och framgångsrik graviditet. Teamets förhoppningar kring stamcellsbaserad regenerativ medicin är stora, men för att använda pluripotenta stamceller på ett säkert och effektivt sätt kommer all kunskap kring hur dessa celler normal uppkommer och regleras i det tidiga embryot vara värdefull, menar de. Nuvarande kunskap kring tidig embryoutveckling har till absolut största delen utforskats med hjälp av möss, medan mänsklig embryoutveckling på molekylär och cellulär nivå är närmast outforskad och de få tillgängliga studierna pekar på fundamentala skillnader.

Clustered Regularly-Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR)
CRISPR, som står för clustered regularly-interspaced short palindromic repeats, är en typ av DNA-sekvenser som är naturligt förekommande i bakteriers immunförsvar. Tillsammans med små bitar av RNA och proteinet Cas9 bildar CRISPR ett komplex som söker upp och oskadliggör virus-DNA i bakterien genom att klippa sönder det skadliga DNA:t. Forskare har modifierat CRISPR-Cas9 så att det numera inte bara kan klippa sönder, utan även fungera som en sök-och-ersätt-funktion, som både kan ta bort och lägga till DNA. Exakt var i DNA:t som det ska klippas styrs av RNA-biten. Genom att framställa och infoga annat RNA, kan CRISPR-Cas9 styras att redigera var som helst i genomet. Proteinet Cas9 är kopplat till CRISPR-systemet i bakterien Strepto­coccus pyogenes, som kan orsaka allt från svinkoppor och halsfluss till barnssängsfeber och infektioner med mycket hög dödlighet som så kallad köttätande sjukdom.

Klicka här eller på bilden nedan för att se Science korta video om CRISPR. 

crisprvideo

Prenumerera på BioStocks nyhetsbrev