Ny klippeteknologi vil revolutionere biotek

For blot et par år siden var Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats – kendt under forkortelsen Crispr – ikke noget, forskere inden for felter relateret til biotek havde hæftet sig synderligt ved. Det er der i den grad blevet lavet om på. I dag er Crispr det nok mest omtalte emne inden for biotek, og forskere er gået fra at spørge sig selv om anvendelsesmulighederne for Crispr til at kigge på, hvad teknologien vil gøre ved hele deres forskningsfelt.

Raymond McCauley var med til udvikle dna-sekventering hos biotekgiganten Illumina og leder nu biotekafdelingen hos tænketanken Singularity University i Silicon Valley – og hans vurdering er klar:

»Crispr vil, sammen med en række andre grundlæggende teknologier, ændre biotek fra at være styret af store multinationale selskaber til at være en industri fuld af mindre virksomheder,« siger Raymond McCauley, der er en af oplægsholderne på IDAs konference ‘Driving Technology’ 19. og 20. maj.

Samme effekt som app-industrien

»Den vil være ligesom app-industrien for smartphones. Den vil samtidig føre til en lang række nye opdagelser og på længere sigt gøre det muligt at finde gen-kure for en lang række sygdomme, som der i dag mangler økonomisk grundlag for at forske grundigt i,« siger han.

Raymond McCauley er langtfra den eneste, der er fascineret af Crispr og teknologiens muligheder. Hos non-profit-organisationen Add­gene, der fungerer som et forskningsbibliotek og en delingscentral for plasmider, er forespørgslerne på Crispr fra de 2.000 laboratorier, de tæller som klienter, eksploderet.

»For to år siden var der ingen, der havde brug for Crispr-plasmider (små, cirkulære dna-molekyler, som ikke er knyttet til et kromosom, red.). Sidste år sendte vi 12.000 til laboratorier rundt om i verden, og i år har vi allerede rundet 6.000. Det drejer sig blandt andet om biotekværktøjer og plasmider til modificering af planter, bakterier og pattedyr. Der er bogstaveligt talt ingen grænser for, hvad de bliver brugt til,« siger Matthew Ferenc fra Addgene.

Bakterier svinger saksen

Crispr tager udgangspunkt i den måde, hvorpå et immunforsvar ‘husker’ tidligere angreb. Det er for eksempel grunden til, at vi kun får mæslinger én gang, og at vi over tid opbygger et forsvar mod virusser.

Mens det var et kendt fænomen hos biologisk komplekse skabninger såsom mennesker og andre dyr, var man indtil for nylig ikke klar over, at det samme gjorde sig gældende for bakterier.

Når en bakterie nedkæmper et virus, gemmer den bagefter dele af det angribende virus’ dna i sit eget dna, så den kan genkende og hurtigere bekæmpe virusset, hvis det skulle angribe igen.

For at kunne gemme dna’et klipper bakterien så at sige sit eget dna op og kommer stykker af det angribende dna ind som en form for skabelon. Før og efter skabelonerne finder man en spacer-sekvens, der adskiller skabelonen fra resten af bakteriens dna.

I 2007 viste en international forskergruppe under Danisco, at det var muligt at anvende denne forsvarsmekanisme til at klippe i bakterier og indsætte sekvenser i bakterier brugt i osteproduktionen, der gjorde dem resistente over for bakteriofager – en form for virus, der reproducerer sig selv ved hjælp af bakterier, og som kan give problemer i produktionen.

Cas9-enzymet

Den rigtige eksplosion i interessen for Crispr kom dog først i 2012, da et hold ledet af Emmanuelle Charpentier fra Umeå Universitet i Sverige og Jennifer A. Doudna fra University of California, Berkeley, viste, at man ved hjælp af det såkaldte Cas9-enzym kan skræddersy Crispr til at klippe i helt specifikke dele af gener. Året efter viste en undersøgelse, at det kunne gøres i gener hos dyr og mennesker.

Cas9 sættes sammen med et ‘guide-RNA’, som indeholder en gensekvens, der matcher dna’et præcis der, hvor det skal skæres over. Cas9 skærer begge dna-strenge over og giver mulighed for at indsætte yderligere dna og så ‘knappe til’ igen ved hjælp af Cris­pr.

Det indsatte dna kan enten deaktivere egenskaber eller tilføje nye til det specifikke gen.

Et af de områder, som nyder godt af Crisprs evne til at aktivere eller deaktivere dele af dna, er sygdomsbehandling. For eksempel har forskere på Hubrecht Institut i Holland vist, at det ved hjælp af teknologien er muligt at foretage en målrettet behandling af den muta­tion, der skaber cystisk fibrose.

»Vi har taget stamceller ud af voksne og repareret mutationen i dem ved hjælp af Crispr. Dernæst har vi fået de reparerede stamceller til at vokse i petrikulturer. Næste skridt er at føre aktive, helbredte stamceller tilbage i patienten. Der mangler stadig en del for at nå til det stadie, men vi er fortrøstningsfulde,« fortæller professor Gerald Schwank, der leder forskningen i cystisk fibrose ved instituttet.

Skruer op for tempoet

Hos Addgene har man set mange andre eksempler på, at Crispr skruer gevaldigt op for tempoet.

»Hvis du for eksempel vil udvikle en gruppe laboratoriemus med specifikke mutationer for at forske i sygdomme, har det tidligere taget flere år. For nylig viste en forskergruppe, at de ved hjælp af Crispr kunne skabe en musepopulation med den ønskede mutation i løbet af tre uger,« fortæller Matthew Ferenc.

Han advarer dog om, at der stadig er problemer med Crispr.

»Dna tæller milliarder af par. At finde præcis de steder, som skal rammes, er ikke ligetil. Det kræver avanceret software. Samtidig er der stadig risici ved Crispr. Metoden har vist sig at være effektiv, men der er stadig risiko for at ramme ved siden af og skabe uønskede mutationer ved at klippe de forkerte steder,« vurderer han.