Forskere overvejer for første gang at slippe dommedagsgener ud i naturen

I en vestafrikansk landsby gemt inde i et laboratorium bag to metaldøre bevogtet alle døgnets timer flakser en sværm rundt med potentialet til at udgøre det mest gavnlige – eller skadelige – biologiske forsøg i dette årti.

Myggesværmen i laboratoriet i byen Bana i Burkina Faso skal udslette en særlig art af myg og dermed reducere en af de mest dødbringende plager i vor tid, malaria.

Det skriver biotekmediet Statnews. For i Burkina Faso har regeringen netop givet forskere fra Institut de Recherche en Sciences de la Sante (IRSS) grønt lys til at slippe 10.000 modificerede myg ud i naturen i bestræbelserne på at bekæmpe malaria.

Cirka 99 procent af den modificerede sværm består af sterile hanmyg. Men udsættelsen er egentlig bare et feltstudie og en forløber for det egentlige forsøg: at vende evolutionen på hovedet ved senere at udsætte myg med såkaldte gene drives. Eller på svensk drivende gener, gendrivere og dommedagsgener. (Vi anvender herfra termen gen-driver).

Perspektivet med disse gen-drivere inden for genteknologi har været kendt længe, men takket være gensaksen Crispr fik de deres gennembrud i 2015, da gen-drivere blev bevist i praksis med gær i et laboratorium.

Udslet myg

En gen-driver går kort fortalt ud på hurtigt at drive et gen ud til alle individer i en population af en organisme, f.eks. en myg. Det kan være, man ønsker at fjerne en bestemt egenskab i et arveanlæg eller gøre en organisme ude af stand til at reproducere sig selv. På den måde kan man udslette hele populationer af en organisme i naturen.

Den store reduktion hænger sammen med, at gener normalt nedarves med en sandsynlighed på 50 procent, men det er muligt at få gener til at følge et såkaldt super-mendelsk arvemønster, hvor genet videreføres med næsten 100 procent sandsynlighed.

Det kan ske, fordi genet formår at kopiere sig selv til det helt samme sted i genomet, men nu på det andet kromosom i et kromosompar.

Når de to kromosomer i et par bliver skilt ad ved dannelse af kønsceller, vil alle kønsceller have en kopi af genet. Nu vil alt afkom arve genet frem for kun halvdelen.

Dette er, hvad vi forstår ved en gen-driver. Genet breder sig i en population på bekostning af den normale genvariant, fordi de løbende, i hver generation, kan lave normale gener om til dårlige gener.

Gen-drivere har hidtil fået mest omtale offentligt som et våben imod malaria-myg. Forskerne håber, at man ved indsætte en gen-driver, der gør hun-myggene ufrugtbare, kan være med til at mindske den store plage i Afrika og Asien.

Forskerhold i Burkina Faso, Mali og Uganda udfører grundforskningen i, hvordan og hvorvidt myg med gen-drivere skal udsættes i den frie natur. Burkina Faso er længst fremme, blandt andet takket være en støtte på 70 millioner dollars fra Bill og Melinda Gates-fondens Target Malaria-projekt. Oveni kommer samarbejde om udviklingen af gen-drivere med universiteter i England og Italien.

Pionerforskning med omfattende effekt

Ingen organisme – hverken pattedyr, insekt eller plante – er nogensinde før blevet sat ud i naturen med gen-drivere. Men ifølge Statnews er den afsides by Bana i Burkina Faso et godt bud på epicentret for denne pionerforskning. En by, hvis indbyggere end ikke har et ord for gener, men som ikke desto mindre virker velvalgt til dette forsøg.

Burkina Faso huser i forvejen et af Afrikas mest velansete laboratorier for forskning i malaria, og Bana er plaget af sygdommen, som reelt er en parasit.

Globalt set har halvdelen af Jordens befolkning en risiko for at få denne malariaparasit i blodet. Lægerne skønner, at der hvert år er over 200 millioner tilfælde af malaria i verden, og flere end 420.000 mennesker dør af sygdommen. Børn er de hårdest ramte. Der dør et barn af malaria hvert andet minut.

Stikmyggen Anopheles gambiae er den eneste myg, som bærer malariaparasitten med sig, og som kan smitte mennesker ved deres stik. Forskningsarbejdet med malaria og gen-driverne koncentrerer sig derfor om Anopheles gambiae.

Genetikere ved Imperial College London fokuserer på to typer angreb mod denne særlige stikmyg:

Enten at reducere antallet af babyhunmyg, eftersom det kun er hunmyggene, der stikker og dermed spreder parasitten, eller ved helt overordnet set at forhindre Anopheles gambiae i at få noget afkom.

Ifølge Austin Burt, professor i evolutionærbiologi og Charles Godfray, professor i populationsbiologi, begge fra Oxford University og tilknyttet Bill og Melinda Gates-fondens Malaria-projekt, kan reduktionen muligvis opnås via en såkaldt 'X shredder'.

Det er en gen-driver, der ødelægger X-kromosomet i sæden, hvilket betyder, at alle nye myg bliver hankøn. En anden metode kan være at skabe gener, der gør begge køn af myggene sterile.

Begge tilgange vil føre til massive kollaps i bestanden inden for to år, men uden at insekterne uddør, anslår de to forskere. Indgrebet vil kun reducere bestanden af Anopheles gambiae tilstrækkeligt til at stoppen spredningen af malaria.

»Fonden er ikke interesseret i udslette Anopheles-myg. Vi er interesserede i at udrydde malaria,« siger direktør for malaria-forsking for Gates-fonden, professor Scott Miller til Statnews.

Der er fortsat masser af ubekendte faktorer forbundet med, hvorvidt forskerne får lov til at udsætte sværme af myg med gen-drivere i Bana eller en anden vestafrikansk by. Forskerne skal have opbakning fra landsbyens beboere, og internationale organisationer såsom WHO har stadig hovedbrud med at udforme retningslinjer for introduktion af gen-drivere i dyr.

Der er da også tale om en kontroversiel teknologi. USA's militære forskningsagentur, Darpa, er i dag økonomisk set den største bidragyder til udviklingen af vores viden om gen-drivere og deres konsekvenser. Og sidste sommer undersøgte den hemmelighedsomgærdede forskergruppe kaldet Jason gen-drivere, der foruden at udrydde malaria også hastigt kan sprede smitte i befolkningsgrupper og ødelægge økosystemer.

Undslupne gen-drivere

Jason, som er finansieret af Darpa, er ukendt for mange selv i videnskabelige kredse. Når de 30-40 medlemmer ved sjældne lejligheder omtales i offentligheden, sker det ofte som 'en uafhængig gruppe af forskere, der vejleder den amerikanske regering i spørgsmål om videnskab og teknologi'.

»Dog tror jeg nok, at Jason til tider har været naive med hensyn til den kontrol, som de mente, de havde over konsekvenserne af deres arbejde,« har videnskabshistorikeren Finn Aaserud udtalt til Ingeniøren.

Det begrænsede indblik, som i dag eksisterer i gruppens virke, baserer sig først og fremmest på et forskningsprojekt af Finn Aaserud, som i dag er leder af Niels Bohr Arkivet på Blegdamsvej i København, samt en bog af journalisten Ann Finkbeiner fra 2006.

Jason blev første gang omtalt på dansk i 2009, hvilket skete i en artikel her i Ingeniøren.

Gruppen er selvsupplerende, og der findes ingen officiel medlemsliste. Ingen har kendskab til gruppens arbejdsmetoder ud over det, som enkelte medlemmer selv ønsker eller har lov at fortælle. Jason er enestående ved, at gruppen på egen hånd vælger sine medlemmer og selv bestemmer, hvad den vil studere.

Og her er det værd at hæfte sig ved, at Jason for tiden mestendels er optaget af gen-drivere. Det afslørede nogle af dens medlemmer sidste år over for tidsskriftet Nature.

»For enhver kraftfuld teknologi er et spørgsmål om national sikkerhed,« sagde Kevin Eswalt til Nature.

Han er såkaldt evolutionsingeniør ved Massachusetts Institute of Technology og har modtaget økonomisk støtte fra Darpa til at undersøge, hvordan man kan hindre spredningen af uønskede gen-drivere.

Bekymrende bio-fejl

Kevin Eswalt fortæller, at han deltog i Jasons sommermøde. Her beskrev han, hvordan bio-terrorister kan anvende gen-drivere som våben. En trussel, han ikke går i detaljer med over for Nature. Men hvis man studerer de projekter, som Darpa har valgt at finansiere, får man en anelse om skadesvirkningerne ved gen-drivere.

Darpa finansierer eksempelvis forskning i særlige gen-drivere til rundorme. Forhåbningen er at ændre et eller flere gener i en rundorm og sprede denne særlige genetiske ændring i et lokalt miljø, hvorefter genvarianten dør ud efter et vist antal generationer.

Andre forskere arbejder også på denne form for gen-drivere, der skal fungere som en kontrolmekanisme, så en gen-driver, der ikke fungerer efter hensigten, undgår at blive spredt til andre områder og forvolde skade.

Kevin Eswalt fra MIT nedtoner risikoen for gen-drivere til biologiske krigsførelse. Han mener, at det er vigtigere at sikre sig, at forskere utilsigtet slipper forsøgsorganismer med gen-drivere løs i naturen.

»Bio-fejl er det, der bekymrer mig,« understreger han over for Nature.

Hans bekymring bliver delt af Det Etiske Råd. I 2017 løftede rådet sløret for, hvorfor vi bør holde øje med gen-driverne.

»Der er det, man kunne kalde for 'den menneskelige faktor' – altså at brugen af gene drive 'opfører sig' uforudset, fordi mennesker ikke altid træffer perfekte eller rationelle beslutninger. Ville gene drives kunne bruges af terrorister?« lød det retorisk fra Det Etiske Råd i februar 2017.

I denne video fortæller Andrew Hammond fra Imperial College London om udfordringerne ved at modificere myg med gen-driver-sekvensen.