CRISPR har været overalt i nyhederne i de sidste par år og med grund. Dette genredigeringsværktøj gør genredigering lettere og hurtigere end nogensinde, og de muligheder, det har åbnet, går langt ud over menneskers sundhed.
du har måske hørt om det enorme potentiale CRISPR kunne have i behandling af sygdom. Teknologien fremskynder allerede forskningen om de underliggende årsager til alle mulige menneskelige forhold. Desuden er kliniske forsøg, der bruger genredigeringsværktøjet til behandling af sygdomme, der spænder fra kræft til blindhed og AIDS, i gang.
de medicinske anvendelser af CRISPR har taget rampelyset, især efter den intense kritik, der steg, efter at en kinesisk videnskabsmand afslørede for verden fødslen af ‘CRISPR-tvillinger’, de første mennesker, der blev født fra et genredigeret embryo. Men teknologien tilbyder uendelige (og mindre moralsk tvivlsomme) muligheder ud over dens anvendelser inden for menneskers sundhed.
når jeg talte med flere spillere i CRISPR-arenaen, samlede jeg en liste over usædvanlige anvendelser af CRISPR, der tydeligt viser det potentiale, som genredigeringsteknologien har til at påvirke mange forskellige slags industrier.
avlsdyr
Pet ejere er altid opsat på at drage fordel af de nyeste teknologier til at hjælpe deres kæledyr. Genetiske testtjenester til test af katte og hundes sundhed og race er steget i de sidste par år, og CRISPR-teknologi kan snart følge.
genredigeringsværktøjet er blevet foreslået som en måde at fjerne de genetiske sygdomme, der findes i rene racerhunde. Et godt eksempel er Dalmatinere, som ofte bærer en genetisk mutation, der gør dem tilbøjelige til at lide af blæresten. En hund opdrætter i USA har lavet en plan for at fastsætte Dalmatinere, selvom dyrene bliver nødt til at gå gennem FDA gennemgang, før de kan sælges.
andre projekter, der bruger CRISPR til avl af kæledyr, inkluderer oprettelse af miniaturegrise og af koi karper med brugerdefineret størrelse, farve og mønstre.
allergivenlige fødevarer
fødevareallergier påvirker en stor procentdel af befolkningen og kan i nogle tilfælde være livstruende. Med CRISPR kan det være muligt at fremstille mælk, æg eller jordnødder, der er sikre for alle at spise. “Der er fire proteiner i æggehvide, der forårsager allergi,” forklarede Tim Doran, forsker ved Australiens CSIRO, i en podcast. “Vi omskriver i det væsentlige de regioner i genet, der genkendes af immunsystemet og forårsager en allergisk reaktion.”
Dorans egen datter er allergisk over for æg. “Vis mig et barn, der ikke vil have en fødselsdagskage på deres fødselsdag. Det ville være målet – en dejlig stor fødselsdagskage, som hun kunne have, der smager ret godt.”
en anden forskningsgruppe i Holland bruger CRISPR-Cas9 til at modificere Hvedens DNA for at fjerne gluten, hvilket gør det velegnet til cøliaki. EU ‘ s strenge regulering af brugen af CRISPR-genredigering i planter kan dog gøre det vanskeligt for dette projekt at se lyset, i det mindste i Europa.
DNA ‘båndoptagere’
forskere ved Harvard har brugt CRISPR til at skabe et molekylært værktøj kaldet kamera — forkortelse for CRISPR-medieret analogt multi-event optagelsesapparat. Værktøjet fungerer som en optager af begivenheder i en celles levetid, såsom eksponering for antibiotika, næringsstoffer, vira og lys.
for at opnå dette blev CRISPR programmeret i celler, så en specifik DNA-redigering kun blev foretaget i nærvær af signalet. Ved at tælle redigeringshastigheden kan de endda bestemme varigheden og styrken af udløseren. Systemet fungerer i både bakterielle og humane celler, og det er muligt at få det til at registrere flere slags signaler samtidigt.
på lang sigt kan denne udvikling hjælpe forskere med at opdage miljøforurenende stoffer i marken eller spore signalerne, der bestemmer, om stamceller vokser til at være neuroner, muskelceller eller en anden celletype.
koffeinfri kaffebønner
et firma i Storbritannien kaldet Tropic Biosciences har skabt et genredigeret udvalg af kaffebønner, der er naturligt koffeinfri. Ved hjælp af CRISPR har virksomheden været i stand til at slukke for de gener, der får bønnerne til at producere koffein.
denne sort kan have en positiv indvirkning på smag, ernæring og omkostninger ved koffeinfri kaffe. I øjeblikket kræver produktion af koffeinfri kaffe en dyr og aggressiv proces, hvor bønnerne gennemblødes og dampes.
“hvis du dyrker bønnerne uden koffein eller med en lavere mængde koffein til at begynde med, kan du opnå et slutprodukt, der er meget tættere på smag til normal kaffe, og du kan opretholde et større indhold af de meget sunde forbindelser, der naturligt findes i kaffe,” sagde administrerende direktør Gilad Gershon i en samtale.
grønnere brændstoffer
genredigering kunne forbedre algernes produktion af biobrændstoffer. Ved hjælp af CRISPR-Cas9 har virksomheden Synthetic Genomics skabt stammer af alger, der producerer dobbelt så meget fedt, som derefter bruges til at producere biodiesel. Især tillod genredigeringsværktøjet forskere at finde og fjerne gener, der begrænser produktionen af fedtstoffer.
indtil nu producerede alger ikke højt nok fedtindhold til at gøre produktionen af biodiesel økonomisk levedygtig. Med denne ændring er deres effektivitet, der omdanner CO2 til biobrændstof, meget højere. Virksomheden arbejder nu sammen med olieselskabet for at nå målet om at producere 10.000 tønder algebiobrændstof om dagen inden 2025.
krydrede tomater
forskere i Brasilien og Irland bruger CRISPR til at skabe den første tomat, der er naturligt krydret. Det viser sig, at tomaten allerede bærer mange af generne til at producere capsaicin, den forbindelse, der gør chili peber krydret. Med justeringer fra CRISPR kunne forskerne give dem de manglende gener for at gøre dem krydrede.
Chili peber er svært at dyrke. De kræver meget specifikke forhold, producerer inkonsekvente niveauer af varme og har et meget lavere udbytte end tomater. Takket være CRISPR ville det være lettere at få den krydrede capsaicin ved at dyrke den i tomater. Forskerne har allerede skabt en første hybrid af tomat og chili, og snart nok bruger vi dem måske til at lave krydret salsa.
udryddelse af skadedyr
CRISPR kunne hjælpe os med at kontrollere antallet af dyrearter, der overfører smitsomme sygdomme, eller som er invasive i et bestemt økosystem. Genredigeringsteknologien kan bruges til at skabe ‘gendrev’, der sikrer, at en genetisk modifikation vil blive arvet af alle afkom og spredes gennem en dyrepopulation gennem flere generationer.
sidste år beviste forskere ved Imperial College London, Storbritannien, at denne teknologi kunne bruges mod de myggearter, der er ansvarlige for spredningen af malaria. De introducerede et gen, der, når deres to forældre bærer det, forhindrer hunner i at lægge æg. I et forsøg med burede myg blev befolkningen udslettet så snart 7 generationer efter gendrevet blev introduceret.
forskere over hele verden planlægger nu at teste, om en lignende tilgang kan tjene til at bekæmpe invasive rotter, der skaber kaos på økosystemet på øer med truede arter — og endda for at begrænse skaden på vildkatte i Australien. Der er imidlertid kontroverser om, hvorvidt brugen af gendrev er etisk, og om de skal forbydes.
hurtigere væddeløbsheste
Det Argentinske firma Kheiron-Biotech Redigerer genomet til raceheste for at fremstille racer, der er hurtigere, stærkere og bedre jumpere. Takket være CRISPR var forskere ved virksomheden i stand til at ændre genet, der koder for myostatin, et protein, der er afgørende for muskelvæksten. De har produceret sunde embryoner, og de forventer, at de første heste bliver født i år.
i 2013 ophævede International Federation for ridesport et forbud mod at forhindre klonede heste i at konkurrere i internationale konkurrencer. Siden da har klonede heste deltaget og vundet på sportsgrene som polo, og med genredigering forventer nogle at se dem deltage i OL i fremtiden.
mere nærende fisk
genetisk modificeret laks, der vokser dobbelt så hurtigt, er normal laks produceres allerede i Canada. Med fremkomsten af CRISPR-genredigering kunne forskere gå endnu længere. En forskningsgruppe i Norge har brugt CRISPR-Cas9 til at producere steril laks, hvilket får dem til at vokse bedre og være mindre tilbøjelige til at blive syge. Det forhindrer også laksen i at avle, hvis den formår at undslippe akvakulturfaciliteterne.
forskerne undersøger nu træk, der kunne forbedres ved hjælp af CRISPR. “Vi er interesserede i at forbedre genetikken for Bedre velfærd for Fiskene, herunder sygdomsresistens,” fortalte Anna Vargelius, leder af forskningsgruppen. I fremtiden kunne teknikken også bruges til at forbedre fiskens omega-3-indhold for at gøre det sundere og mere nærende.
udryddelse
selvom udtrykket lyder som om det kommer fra en science fiction-roman, er det ikke. Forskere arbejder allerede på at bringe uddøde dyr tilbage. Den første kandidat er passagerduen, engang en beboer i nordamerikanske skove.
ved hjælp af CRISPR-teknologi planlægger forskere at introducere gener fra passagerduerne i sin moderne slægtning — band tail pigeon. Hybriderne vil blive opdrættet i flere generationer, indtil afkomets DNA svarer til den uddøde art. Den første generation af ‘genoplivede’ duer forventes at klække i 2022.
ikke længe efter kunne mammuter følge. En gruppe på Harvard arbejder nu på at bringe den uldne mammut tilbage, der uddøde for tusinder af år siden.
Cover illustration af Elena Resko. Billeder via . Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort i marts 2019 og er siden blevet opdateret for at afspejle ændringer i feltet.