n BIOTEKNOLOGI Figur 2. Brugen af CRISPR-Cas9 i cellefabrikker til produktion af værdifulde stoffer. Både gær- og bakteriecellen indeholder generne (a og b), der koder for enzymer, som omdanner substratet (illustreret som en lysegrøn trekant) til et værdifuldt stof (mørkegrønne cirkel). Dog har begge disse organismer et enzym (kodet af gen c), som omdanner substratet til et uønsket biprodukt (blå firkant). For at undgå at producere mindre af det værdifulde stof, må enzymet, kodet af gen c, inhiberes. Genetisk redigering bruges derfor til at indsætte et stopsignal i gen c, så det ikke kan producere et aktivt enzym. a. (1) I gærcellen bruges CRISPR-Cas9 til at klippe i gen c, (2) og skaden repareres med et stykke erstatnings-DNA, hvor et stopsignal (fremhævet i rød) er indsat. (3) Med et inhiberet gen c (rødt kryds) producerer cellen mindre af biproduktet (pil ned ved blå firkant) og mere af det værdifulde stof (pil op ved mørkegrøn cirkel). Gærceller, som ikke har brugt erstatnings-DNA’et til reparation af skaden, kan f.eks. fikse skaden ved at klistre DNA’et sammen igen, men disse producerer lige så meget værdifuldt stof som den oprindelige celle. b. (1) I bakteriecellen bruges bestemte molekylære metoder til at indsætte et stopsignal i gen c, (2) og CRISPR-Cas9 bruges her til at fjerne de celler, som stadig har et funktionelt gen c. (3) Cellen med et inhiberet gen c producerer mere værdifuldt stof (pil op) og mindre af biproduktet (pil ned). Bakterieceller, som stadig har et funktionelt gen c, vil blive klippet i DNA’et og dø på grund af mangel på effektiv DNA-reparation (grå bakteriecelle). lettere finde de celler, som er blevet ændret. Som eksempel skal man uden CRISPR-Cas9-systemet søge 100 celler for at finde én celle, som er korrekt genetisk modificeret, hvorimod man med CRISPR-Cas9 kun skal lede 10 igennem eller færre [10]. I vores forskningsgruppe arbejder vi med bakterier og bruger CRISPR-Cas9-systemet, når vi laver genetisk redigering for at skabe bestemte bakteriestammer, hvor f.eks. et gen er inaktiveret. Dermed kan vi studere betydningen af enzymet, som netop dette gen koder for. Vi gør dette for at udvikle og teste nye molekylære værktøjer til brug i cellefabrikker samt for at studere gener, som kan være vitale for cellens evne til at mutere sit genetiske materiale for at tilpasse sig et bestemt nyt miljø. Hvad er næste skridt? Umiddelbart lyder CRISPR-Cas9-systemet til at have åbnet utallige døre inden for biologien. Systemet er veltestet i både bakterier, dyreceller samt gær, men bliver stadig optimeret og videreudviklet. Nu findes der sågar versioner af systemet, som kan bruges til at op- og nedregulere udtrykkelsen af bestemte gener uden at klippe dem, men hvor man udnytter den specifikke DNA-findende egenskab [11,12]. Udover brugen i cellefabrikker, kan man bruge CRISPR-Cas9-systemet til f.eks. at lave planter, der er mere robuste i ekstreme miljøer som tørke, mere næringsrige grøntsager der smager af mere samt undersøge grundlæggende spørgsmål vedrørende ældning, evolution og udviklingen af kræft [13]. Et af de mest omdiskuterede CRISPR-Cas9-baserede eksperimenter fra 2015 involverede en kinesisk forskningsgruppe, som formåede at fjerne et sygdomsgen i menneskeceller fra et tidligt fosterstadie i et reagensglas [14]. 16 dansk kemi, 98, nr. 8, 2017
Download PDF fil
Se arkivet med udgivelser af Dansk Kemi her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her