CRISPR

CRISPR mekanismen slik den kan fungere.

CRISPR (et akronym for clustered regularly interspaced short palindromic repeats) er segmenter med DNA som gjentas i sekvenser. Hver repetisjon etterfølges av et lite segment av DNA fra tidligere møter med fremmed DNA, for eksempel fra et virus eller et plasmid. Små biter med cas (CRISPR-assosiert system) ligger ved siden av CRISPR-sekvensene.

CRISPR/Cas-systemet er en form for immunsystem som gir motstandsdyktighet mot fremmede genetiske elementer. Cas9 (protein 9) er et RNA-guidet enzym som sammen med syntetisk gRNA kan brukes til å klippe opp genomet på molekylnivå. Det gjør CRISPR/Cas9 til et kraftig verktøy for genmanipulasjon innen medisin og botanikk. Bruken av CRISPR/Cas9-gRNA ble kåret til årets gjennombrudd i 2015 av American Association for the Advancement of Science og magasinet Science.

Historie

Den første beskrivelsen av det som siden ble CRISPR kom fra universitet i Osaka i 1987. I Nederland fant man i 1993 ut at mycobacterium tuberculosis inneholdt repeterende sekvenser med DNA som var litt forskjellige i forskjellige stammer. Samtidig i Spania kom Fransisco Mojica og Ruud Jansen med akronymet CRISPR som et samlebegrep for forskjellige metoder i litteraturen. I 2005 kom tre uavhengige studier frem til at CRISPR kunne inneholde fragmenter av DNA fra virus og ha betydning for immunsystemet i bakterier. I 2007 kom de første eksperimentelle studiene som viste at CRISPR var et tilpasningsdyktig immunsystem, i 2008 ble det vist at CRISPR påvirket DNA og ikke RNA, og i 2010 ble det vist at CRISPR-Cas kan dele DNA med stor presisjon. I 2011 fant man mekanismen bak CRISPR-Cas9 og i tiden etter kom det flere studier som viste hva CRISPR kunne brukes til. I 2015 gjorde kinesiske forskere forsøk med CRISPR på 86 menneskelige embryo. Det hadde lav suksessrate og teamet fant «et overraskende antall uforventa mutasjoner», og forsøket ble stoppet tross etisk godkjenning. Både Kina og USA tillot i 2016 medisinske forsøk med CRISPR på mennesker i kreftbehandling. I 2018 fikk Emmanuelle Charpentier, Jennifer Doudna og Virginijus Šikšnys Kavliprisen i nanoteknologi for oppdagelsen av CRISPR/Cas9.

I 2015 ble CRISPR/Cpf1 systemet fra bakterien Francisella novicida beskrevet. Egenskapene til Cpf1, også kalt Cas12a , gir den noen fordeler sammenlignet med Cas9, som at den er billigere og kan endre mer komplekse strukturer.

Bruk

CRISPR antas å ha svært mange bruksområder innen forskning, medisin, landbruk og næringsmiddelindustrien. Kreft, HIV, blindhet, arvelige blodsykdommer og andre sykdommer der selve cellene i kroppen trenger behandling, antas å kunne behandles med CRISPR. Planter og sopp kan gis immunitet mot sykdommer eller resistens mot tørke. Melkekyr i USA har fått endret et gen så de ikke får horn. Gen-drivere kan brukes til å gjøre mygg ikke kan spre malaria, eller gjøre mygg infertile og effektivt utrydde hele populasjoner.

I løpet av de første 10 årene med CRISPR fant man ut hvordan man kan kartlegge og redigere gener, deaktivere gener hos mus, og å gi planter nye egenskaper.

Etikk

Metoden er enklere, billigere og hurtigere enn tidligere gen-behandling, men dette gjør den vanskelig å regulere. Genetiske og biologiske våpen kan fremstilles enklere, og USA har satt CRISPR på listen over mulige masseødeleggelsesvåpen.

CRISPR kan føre til at uforutsette effekter skal gå i arv. Menneskelige egenskaper som intelligens eller fysisk prestasjonsevne skyldes normalt et samspill mellom flere gener, og er ikke enkle å redigere med CRISPR, men genetisk doping for «forbedring» av mennesker er ikke lette å skille fra forebygging av sykdommer. Enkelte frykter også at enkel genmanipulasjon kan gi rom for en «rasjonell» eller markedsstyrt eugenikk, der både de «rene» og de «forbedrede» kan bli tapere. Samtidig åpner teknikken for å hjelpe enkelte syke slik at det kan være uetisk å la være.

Metoden er spesielt kontroversiell i bruk på menneskelig embryo ettersom egenskapene da vil gå i arv og påfører en tredje-part (barnet) og hele dens fremtidige slekt potensiell uopprettelig skade. På den annen side kan potensielt arvelige sykdommer fjernes fra hele den framtidige slekten.

Gendoping innen idrett

Fra 2018 innførte WADA oppdaterte retningslinjer for gendoping innen idrett. I 2003 kom det forbud mot genterapi som fremmer prestasjoner, mens det fra 2018 også er forbudt å endre på gensekvenser slik CRISPR gjør. Ingen vil si hvordan WADA skal skille redigerte gener fra naturlige mutasjoner. Skiløperen Eero Mäntyranta testet positivt i 1972, men viste seg å ha en naturlig mutasjon (PFCP) som gav ham et vesentlig høyere oksygenopptak enn konkurrentene. En slik endring kan kanskje gjøres med CRISPR og gjør det svært vanskelig å skille mellom naturlige avvik og gendoping.