Ein revolusjon har skjedd innan genetikken og molekylærbiologien sidan metoden CRISPR-Cas9 blei oppdaga i 2012 (sjå faktaboks). Omstendelege og kostbare prosessar har brått vorte rimelege og raske.

Forskarar har fått eit kraftig verktøy til å forstå korleis genane til organismane på kloden fungerer og til å klippe og lime i dei.

– Å gjere endringar i DNA er veldig mykje enklare enn det var. Våre eksperiment går på halve tida og har blitt mykje billegare, seier Eivind Valen, forskar og gruppeleiar ved Institutt for informatikk ved Universitetet i Bergen.

Han brukar CRISPR-Cas9 i grunn­forsking, til å undersøke korleis genar blir regulert (slått av og på) i ulike organismar. Gruppa var blant dei første til å bruke metoden på sebrafisk og har også jobba med menneskeceller.

– Det kjem til å skje

– Snakkar vi om garasjeteknologi?

– Med grunnleggande kunnskap om molekylærbiologi og laboratoriearbeid er det nok mogeleg å sette dette opp i garasjen, ja. Det er enkelt å lære metoden til ein bachelorstudent, men det kan vere meir krevjande å faktisk få han til å fungere slik du vil, seier Valen.

I Noreg og over 40 andre land er genterapi på menneskelege foster og befrukta egg forbydd.

– Det kjem til å skje likevel. Enten når ein blir einige om at teknologien er moden og inngrepa etisk forsvarlege, eller i eit land som ikkje bryr seg så mykje om den internasjonale semja og frårådinga frå forskingsmiljøet, seier Valen.

Ei gruppe kinesiske forskarar blei fordømt av mange etter ein forskingsartikkel publisert i mai i år. Artikkelen viste korleis dei hadde brukt CRISPR-Cas9 til å gjere genetiske endringar i menneskeembryo. Rett nok var det ikkje levedyktige embryo, for dei kom frå egg befrukta av to sædceller. Andre meiner denne typen forsking ikkje er så farleg. Det går rykte i forskarmiljøa om at liknande prosjekt er undervegs.

Ikkje presist nok

– Dersom vi ser moral og etikk over historisk tid, skjer det store endringar i kva vi oppfattar som normalt eller greitt. Vi veit ikkje kvar vi kjem til å gå, men det er viktig å ha ein debatt om kvar vi vil, seier Valen.

Er det mogeleg eller ønskeleg for det internasjonale miljøet å halde attende alle forsøk på til dømes å fjerne arvelege sjukdommar som cystisk fibrose, sigdcelleanemi eller Huntingtons frå ei slektslinje for godt?

Uansett viser forskinga at metoden ikkje er presis nok til å bli brukt på menneske enno. Av og til bommar den molekylære saksa og kuttar ein annan plass enn den skal. Det kan få alvorlege konsekvensar. Samtidig er det intens forskingsaktivitet på feltet, og metodar som bygger på CRISPR-Cas9, blir stadig meir presise og effektive.

Skal sjå over lovverket

– Vi er ved eit vegskilje. No kjem genterapien for fullt. Vi er i ferd med å få metodar som fungerer, og som blir tryggare. Vi ventar ein auke i genterapeutiske utprøvingar og tilbod, seier Sigrid Thoresen, seniorrådgjevar i Bioteknologirådet og tidlegare kreftforskar ved Oslo universitetssykehus.

I samsvar med dagens lov kan genterapi berre nyttast ved alvorleg sjukdom. Så langt er det berre eitt genterapiprodukt som er godkjent i Europa, men på verdsbasis er meir enn 2000 kliniske utprøvingar i gong – over halvparten mot kreft.

– Kvar går grensa for alvorleg sjukdom? Må det vere livstruande eller er det tilstrekkeleg med vesentleg svekking av livskvaliteten? Mange er redde for at vi skal gå for langt i å betre fysiske attributt. Kva for tilstandar skal vi kunne redigere vekk? spør Thoresen.

Ho fortel at medlemmene i rådet snakkar mykje om CRISPR-Cas9 for tida, fordi metoden vil få stor innverknad på bioteknologien og bruken av han. Utover hausten skal rådet evaluere kapittel seks i bioteknologilova, som tek for seg genterapi.

– Ein uttale vil kome – både om genterapi generelt og om genmodifisering i menneskeembryo, seier Thoresen.

ELSA

– Vi ynskjer å jobbe saman med naturvitarar for å ta denne teknologien fram på ein etisk og forsvarleg måte og gå inn i dei sosiale og filosofiske aspekta, seier forskar Dorothy Jane Dankel ved Senter for vitenskapsteori ved Universitetet i Bergen (UiB).

Senteret er involvert i den obligatoriske ELSA-delen i to store prosjekt i Forskningsrådet sitt program BIOTEK2021. ELSA står for etiske, rettslege og samfunnsmessige aspekt.

– Det ville vere for dumt for vitskapen om nokre forskarar som bevisst strekkjer det etiske regelverket for eiga æra, skulle øydelegge for heile verda. Det er slik eit ufrivillig moratorium på å bruke CRISPR-Cas9 kan bli utløyst, seier ho.

Ei framståande forskargruppe frå USA har allereie oppfordra til eit slikt opphald i forskingsaktivitet når det gjeld forsøk på å skape genetisk endra born. Ei anna gruppe har gått lenger og oppfordrar til å avstå frå å gjere genetiske endringar i menneskelege reproduktive celler.

Vil lage steriliseringsvaksine

Dankel samarbeider med Anna Wargelius ved Havforskningsinstituttet, som står i spissen for prosjektet SALMOSTERILE, finansiert gjennom BIOTEK2021. Her er målet å forstå funksjonen til ulike protein i laks, for å lage ein vaksine som kan gjere oppdrettsfisken steril. Det vil minske skaden på populasjonar av villaks ved rømming.

– Vi har arbeidd i mange år med funksjonelle studiar i laks, og det har vore veldig vanskeleg. Med CRISPR-Cas9 kan vi brått lage modelldyr som gjer at vi forstår korleis fisken fungerer, seier Wargelius.

Forskarane i prosjektet var først ute med å bruke teknikken på laks.

– Våre første fiskar som fekk enkelte genar slått av, er to år og to kilo no, fortel Wargelius.

Sjølv om denne laksen har fått genane endra på laboratoriet, har ikkje prosjektet noko mål i seg sjølv om å lage genmodi­fiserte fisk.

Ukjende signalvegar

– Det er stor skilnad på å bruke CRISPR-Cas9 til å studere biologien i laboratoriet, for å forstå korleis organismar fungerer genetisk – og å bruke metoden for å endre genane, seier Dankel.

Ho understrekar at genar fungerer på ekstremt samansette måtar. Enkelte genetiske system kjenner vi godt. Andre kjenner vi dårleg.

– Eitt gen kan vere involvert i mange ulike system. Ein må difor vere sikker på at endringane ein gjer, ikkje har utilsikta konsekvensar, seier Valen.

– Dersom folk knyttar CRISPR-Cas9 til designarbabyar og gen­manipulering på enklaste nivå, trur eg ikkje dei vil forstå kor stort dette framskrittet er for forskinga generelt, seier Dankel.

– Mogelegheita for genmodifiserte menneske er ubehageleg. Det håper eg ein klarer å setje ein stoppar for. For oss som arbeider med biologiske prosessar, er dette eit fantastisk verktøy, seier Wargelius.

Slitasjegikt (osteorthritis) er den vanligste formen for leddgikt, og det anslås at mellom 10 og 15 prosent av befolkningen lider av sykdommen.

Det er en kompleks tilstand med flere overlappende lidelser. Den kommer ofte snikende på pasienten og er av ulike årsaker vanskelig å diagnostisere på et tidlig stadium.

Mange føler smerte eller begrenset bevegelighet i måneder og år, og det koster både pasienten og samfunnet store summer. Det er heller ikke uvanlig å bli arbeidsufør.

Ukjent årsak

– Slitasjegikt forekommer oftest hos eldre mennesker, men kan også ramme folk helt ned i 20-årsalderen som et resultat av skade eller overforbruk av leddene, sier forsker Rajesh Kumar ved Institutt for fysikk på NTNU.

– Det er en av de vanligste årsakene til funksjonsnedsettelse. Til tross for grundige undersøkelser de siste tiårene er den nøyaktige årsaken til at sykdommen inntreffer fortsatt uklar.

Kumar har lang erfaring innenfor optikk og fotonikk og har viet de siste tre årene til forskning på slitasjesykdommer.

Sammen med kolleger har han tatt i bruk en relativt ny og avansert teknikk kalt ikke-lineær optisk mikroskopi.

• Les også: Mikrobilder gir svar om gikt

Oppdager viktige tegn

Teknikken gjør det mulig å få et klart, høyoppløst bilde av leddbrusk som gradvis slites ned når sykdom utvikler seg. Bildene viser seg å ha et stort potensial når man ser etter tegn på en leddsykdom, inkludert slitasjegikt.

I tillegg gir 3D-bildene forskerne bedre innsikt i hva som faktisk skjer med leddbrusk under utviklingen av slitasjegikt.

– I en frisk og normal tilstand gjør den jevne og glatte overflaten på brusken at leddet beveger seg friksjonsfritt. Slik er det ikke for personer med som er berørt av slitasjegikt. Her har brusken riper, mikroskopiske sprekker og andre ujevnheter i leddet, sier Kumar.

– Disse er kun synlige ved hjelp av ikke-lineær optisk mikroskopi.

Og nettopp derfor er teknologien viktig. Disse tegnene er avgjørende for å kunne stille riktig diagnose.

Bein mot bein

Hos personer med slitasjegikt vil leddbrusk etter hvert slites vekk, og det blir ingen beskyttelse igjen mellom beina i leddet. Dermed vil beina gnisse mot hverandre under bevegelse. Dette kan forårsake store smerter og føre til nedsatt bevegelighet i leddet.

– Ofte kommer pasienten til legen med smerter, og etter flere runder blir det fastslått at gikten har kommet langt. Da kan tilstanden ha vært under utvikling i lang tid, men det blir vanskelig for legen å si noe om forløpet eller når utviklingen startet på grunn av mangel på synlige symptomer.

– En langsom, gradvis utvikling og mangel på nøyaktige karakteriseringsverktøy er noe av det som forhindrer tidlig diagnostisering. Flere undersøkelser trenger å bli gjort for å forstå de underliggende mekanismene i sykdommen, forklarer Kumar.

For lite informasjon

På grunn av mangel på nøyaktighet, reproduserbarhet og høy oppløsning, er nåværende verktøy som røntgen, MR, CT og ultralyd, ikke effektive nok.

– Røntgen blir ikke spesifikt eller sensitivt nok til å kunne oppdage bruskskader. Det gir informasjon om avstanden mellom to ledd, men det gir ingen spesifikk informasjon om brusken som ligger i det aktuelle leddet.

– MR gir litt informasjon om brusk, i hvert fall bedre enn røntgen og CT, men gir ikke høyoppløselige bilder på mikrometernivå, slik ikke-lineær optisk mikroskopi gjør, sier Kumar.

Kumar har mottatt tre millioner kroner fra Helse Midt-Norge. Han vil sammen med sine kolleger fortsette sitt arbeid i minst tre år til og vil etter hvert utføre studien på en større gruppe mennesker.

Tidlig fase

Per i dag finnes det ingen behandling eller noen form for kur for sykdommen – kun symptomlindring. Selv om NTNU-forskernes funn ikke endrer på det, kan det likevel være en viktig puslespillbrikke i arbeidet med å forstå sykdommen bedre.

– Vårt arbeid er i en tidlig fase, men dette er et viktig steg mot en bedre forståelse av sykdommen. Det kan muligens lede til tidlig diagnostisering og derfor bedre behandling av slitasjegikt, konkluderer forskeren.

Referanse:

Rajesh Kumar mfl: Nonlinear optical microscopy of early stage (ICRS Grade-I) osteoarthritic human cartilage. Biomedical Optics Express, april 2015, doi: 10.1364/BOE.6.001895.