Från Umeålabbet ut i världen – så används gensaxen i dag

Emmanuelle Charpentier, tidigare forskare och gästforskare vid Umeå universitet. Hon är hedersdoktor vid Medicinska fakulteten.

BildHallbauer&Fioretti

”Crispr crispr”. Så lät det när den franska forskaren Emmanuelle Charpentier tog sina första steg i ett vintervitt Umeå 2008 och hon sa: ”Det är ett kall, jag måste komma hit och gå på CRISPR”.

Så blev det. Hon erbjöds en tjänst vid Umeå universitet som gruppledare vid MIMS, Laboratory for Molecular Infection Medicine Sweden, och det var med det teamet som hon upptäckten den sista avgörande pusselbiten till det banbrytande genredigeringsverktyget CRISPR-Cas9, även kallad gensaxen. 

Mycket enkelt beskrivet kan man säga att gensaxen gör det möjligt att beställa mutationer i DNA, för att exempelvis inaktivera eller byta ut gener, eller korrigera enstaka bokstäver i den genetiska koden, ungefär som när vi ändrar felstavningar i ett ordbehandlingsprogram. 

Så funkar gensaxen

CRISPR är en förkortning för ”clustered regularly interspaced short palindromic repeats” och är en samling DNA-fragment. Cas9 är ett enzym som klipper av DNA-kedjor. Se denna pedagogiska film för att förstå mer om hur den funkar.

Efter en publicering i tidskriften Science, av Emmanuelle Charpentier och Jennifer A. Doudna vid University of California, sommaren 2012 exploderade intresset bland genforskare, och sedan gick det fort. Redan under första halvåret 2013 användes CRISPR-Cas9 i laboratorier runt om i världen för att förändra gener hos allt från bakterier, jäst och gröna växter, till zebrafiskar, bananflugor, möss, råttor och mänskliga celler. Senare samma år konstaterade Science att det rådde ”CRISPR-yra” och vid årets slut kom CRISPR-Cas9 med på ”tio-i-topp-listorna” i både Science och Nature över det gångna årets viktigaste vetenskapliga framgångar. Upptäckten fick flera priser och utmärkelser.

Så det kanske inte var så konstigt att Umeå universitet började göra sig redo vid de årliga Nobelprisutnämningarna. År 2020 blev det verklighet, då Emmanuelle Charpentier och Jennifer A. Doudna tillsammans fick ta emot Nobelpriset i kemi för upptäckten av verktyget gensaxen CRISPR-Cas9.  

Bidrar till samhällelig påverkan

Vid MIMS har man nyligen sammanfattat gensaxens utveckling med fokus på bidrag till samhällelig påverkan. Bara ett decennium efter upptäckten börjar individer som lider av annars obotliga genetiska sjukdomar att uppleva stora fördelar med gensaxen, då de första gen-CRISPR-terapierna nu har godkänts och fler än 100 befinner sig för närvarande i kliniska prövningar för många olika sjukdomar, från cancer till diabetes och virusinfektioner.

Inom jordbruk och växtbioteknik används tekniken för att förbättra grödor och bland annat göra dem motståndskraftiga mot mögel, skadedjur och torka. Den används också för att på kort tid förändra sällsynta grödor eller vilda arter i syfte att främja global livsmedelssäkerhet och minska fattigdomen.  

Många andra CRISPR-tillämpningar undersöks också för närvarande, bland annat i syfte att kontrollera myggpopulationer eller göra myggor oförmögna att överföra sjukdomar, som exempelvis malariamyggor.  

CRISPR nämns i ungefär 80 000 patent och 2024 uppskattas CRISPR-marknaden till ett värde av tre miljarder amerikanska dollar. Värdet förutspås växa kraftigt i takt med att nya diagnostik- och behandlingsmetoder når marknaden. 

Umeåforskare med gensaxen som verktyg

Forskare världen över använder sig av gensaxen på olika sätt i sitt arbete. Bland dem finns så klart flera forskare vid Umeå universitet. Exempelvis Barbara Sixt som är docent vid Institutionen för molekylärbiologi samt gruppledare vid MIMS. Hon och hennes forskargrupp studerar hur sjukdomsframkallande bakterier, särskilt patogenen som orsakar den sexuellt överförbara sjukdomen klamydia, kan undvika mänskliga cellers inneboende försvarsmekanismer.

Barbara Sixt, docent vid Institutionen för molekylärbiologi, samt gruppledare vid MIMS. 

BildMattias Pettersson

Gensaxen har inneburit en mycket enklare och mångsidig process i deras arbete och bidragit till att de upptäckt viktiga saker. 

– Genom att använda gensaxen som en upptäcktsmetod har vi avslöjat en viktig strategi som gör det möjligt för klamydiapatogenen att gömma sig från våra cellers försvarsmekanismer. Vår förhoppning är att denna nya kunskap kommer att göra det möjligt för oss att utveckla bättre behandlingar av exempelvis klamydia, säger hon.  

Behandling av Skelleftesjukan

Ett annat exempel där man hoppas att gensaxen ska bidra till lösningar på mänskligt lidande är behandling av den så kallade Skelleftesjukan, eller ärftlig transtyretinamyloidos som den heter på fackspråk. Vid Umeå universitet pågår det en studie där ett gensaxbaserat läkemedel används på drabbade människor. Än så länge är forskningsprojektet i ett tidigt skede, men det ser lovande ut. 

– Det skulle kunna vara bli en bra behandling av sjukdomen, säger Björn Pilebro, biträdande lektor med kombinerad klinisk tjänstgöring vid Institutionen för folkhälsa och klinisk medicin, som är en av de drivande i studien.  

Björn Pilebro, biträdande universitetslektor, kombinerad med klinisk tjänstgöring vid Institutionen för folkhälsa och klinisk medicin.

BildMattias Pettersson

Det finns redan i dag läkemedel för Skelleftesjukan, men ett problem med dem är att de är väldigt kostsamma, det rör sig om miljoner kronor per patient varje år. Ett nytt läkemedel skulle sätta konkurrenspress på andra. Man hoppas också att samma teknik ska kunna användas på andra sjukdomar. 

– Transtyretinamyloidos är av flera orsaker en väldigt ”enkel” sjukdom att behandla genom modulering av genuttryck. Det vi använt gensaxteknik till är att ”stänga av” en gen. I närtid kommer sannolikt liknande teknik att provas ut för att minska risk för vanligare sjukdomar, som hjärtinfarkt till exempel. Teoretiskt kan man i framtiden reperera gener där varianter leder till sjukdom, säger Björn Pilebro, men betonar att detta nog ligger åtskilliga år in i framtiden. 

– Det är svårt att sia om hur fort utvecklingen kommer att gå. 

Effektivt för växtforskning

Vid Umeå universitet används gensaxen även vid forskning på växter. Stefan Jansson är professor vid Institutionen för fysiologisk botanik och arbetar framför allt med grundforskning om växter, speciellt träd. Två frågor som hans forskargrupper försöker svara på är: ”hur vet en asp att det är höst? och ”hur kan granar och tallar ha gröna barr över vintern?”. 

– För att svara på sådana frågor är det viktigt att kunna skapa växter där till exempel ett visst protein saknas, för att förstå vilken funktion det har. För detta använder vi gensaxen CRISPR-Cas9. Tidigare använde vi andra metoder, men det går i de flesta fall lättare och snabbare med CRISPR, säger Stefan Jansson. 

Stefan Jansson professor vid Institutionen för fysiologisk botanik, enhet: Umeå Plant Science Centre, UPSC. 

BildMattias Pettersson

Inför framtiden hoppas Stefan Jansson att vissa regelverk ska ändras, så att nya växter med hjälp av gensaxen ska komma ut i praktiskt bruk. 

– Detta har redan börjat ske utanför EU, men eftersom EU ännu betraktar alla ”CRISPR-växter” som genetiskt modifierade och de därmed hanteras efter ett regelverk som i realiteten är ett förbud, är användningen här stoppad. Det är givetvis ett mycket stort problem inte bara vad gäller konkurrenskraft utan också för hälsan och den gröna omställningen; växter som till exempel klarar sig med mindre bekämpningsmedel eller som ger nyttigare mat skulle vara till gagn för alla, säger han.

Forskning på etiska dilemman

Vid Umeå universitet bedrivs det även forskning kring just de etiska konsekvenserna av gensaxen. Madeleine Hayenhjelm är lektor vid Institutionen för idé- och samhällsstudier och forskar inom risketik inom moralfilosofi.

– Jag har bland annat intresserat mig för hur man kan fatta ansvarsfulla beslut kring nya tekniker, så att man kan förhindra katastrofala samhälleliga konsekvenser å ena sidan, och inte förhindra utveckling och framsteg å den andra. Jag tittar på om det finns någon slags moralisk princip som kan vägleda denna typ av beslut, säger hon. 

Hon har exempelvis forskat om olika etiska aspekter på just gensaxen och har bland annat undersökt den etiska litteraturen kring kontroversiella tillämpningar, såsom könscellsredigering och radikal ”förbättring” på människan. 

– En samförfattad monografi är på gång, den ger en översikt och ingång till de huvudsakliga argumenten i den litteraturen, säger hon. 

Madeleine Hayenhjelm, universitetslektor i filosofi vid Institutionen för idé- och samhällsstudier.

BildMattias Pettersson

Inför framtiden ser hon en rad aspekter som det är viktigt att titta närmare på när det gäller gensaxen.  

– Gendrivare och ”hemmaexperiment” är riskfaktorer som är viktiga att bevaka. Även de höga kostnaderna för genterapier, som är en rättvisefråga som påverkar vilka som får tillgång och inte. Ett annat område är genredigering som viktigt led i klimatanpassning – inte minst rörande livsmedelsförsörjning. Ur ett etiskt perspektiv är jag särskilt nyfiken på i vilken mån man lyckas utveckla könscellsredigering så att den kan göras icke-ärftlig och/eller reversibel och i vilken mån det skulle påverka moraliska slutsatser, säger hon. 

Detta är bara några exempel på forskning som bedrivs med hjälp av och om gensaxen vid Umeå universitet, och i världen. Det finns all anledning att fortsätta hålla sig uppdaterad och följa utvecklingen av ett av genteknikens skarpaste verktyg. 

Mer information och kontakt med Umeåforskarna

Barbara Sixt Forskare

E-post

090-785 67 42 090-785 25 95

Björn Pilebro Biträdande universitetslektor, kombinerad med klinisk tjänstgöring

E-post

090-785 00 00

Stefan Jansson Professor

E-post

090-786 53 54

Madeleine Hayenhjelm Universitetslektor

E-post

090-786 70 33