Aarhus-forsker har fundet ud af hvordan man kan ’fjernstyre’ et gen

Metoden er effektiv og skånsom.

Og så giver den, ikke mindst, mulighed for at studere arvemasse, DNA, på en helt ny måde: For nu kan man pludselig – uden at ty til destruktive former for manipulation – studere et enkelt gen, mens det arbejder.

”Det betyder, at vi i laboratoriet kan studere enkelte geners naturlige funktion i celler, blandt andet i forbindelse med sygdomsforskning”, siger lektor Rasmus O. Bak fra Institut for Biomedicin ved Aarhus Universitet (AU).

Rasmus O. Bak – der er Lundbeckfonden-fellow fra 2017 - har stået i spidsen for det hold af forskere fra AU og fra det østrigske Medizinische Universität Grasz, som har udviklet den nye metode.

Opdagelsen, som blandt andet er støttet af Lundbeckfonden, er netop offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Genome Research.

Metoden er overordnet baseret på mRNA-teknologien, som også ligger bag de nye Covid-19 vacciner.

Den stækkede gen-saks

Den metode, det dansk-østrigske forskerhold beskriver i deres videnskabelige artikel i Genome Research, handler om en videreudvikling af gen-redigeringsteknikken CRISPR – der kan bruges til genetisk manipulation i både dyr, planter og bakterier.

CRISPR kaldes også for gen-saksen, fordi den kan anvendes til målrettet at ødelægge et enkelt gen i en organismes arvemasse, DNA’et - eller til at indsætte kopier af et gen i arvemassen. Hvilket i begge tilfælde kan bruges af forskere, blandt andet hvis de vil studere specifikke processer i arvemassen – fx for at udvikle ny medicin.

Gen-saksen kan beskrives som en mikroskopisk værkstøjsplatform. Den består af en ’GPS’, som kan finde vej til præcis det gen, forskerne ønsker at manipulere – og af selve saksen.

Men i virkeligheden er ’GPS’en et lille molekyle, der kan dirigere saksen – og saksen er et protein, som kan klippe i arvemasse.

Det er smart, og CRISPR har siden årtusindskiftet i stigende grad åbnet muligheder for at udvikle alt fra ny medicin til ’skræddersyede’ grøntsager ved hjælp af genetisk manipulation.

”Men CRISPR er i visse henseender også lidt upraktisk, og det er det, vi har prøvet at forbedre”, fortæller Rasmus O. Bak:

”Når man laver en genetisk manipulation i laboratoriet ved hjælp af CRISPR – enten ved at destruere et gen eller ved at indsætte kopier af et gen – introducerer man nemlig samtidig en varig forandring i de celler, man arbejder med. Og det er her, vores version af CRISPR skiller sig ud - for den har bevaret ’GPS’en, men har ingen saks. I stedet for saksen får vores mikroskopiske værktøjsplatform hægtet tre molekyler på, og når de molekyler er afleveret på det gen, der skal undersøges, får de genet til at arbejde på højtryk. De speeder ligesom genets naturlige aktivitet op, og mens genet knokler, kan vi studere det”.

Ønsker Rasmus O. Bak og hans kolleger at slukke for aktiviteten i et gen, kan det også lade sig gøre med den nye metode, fortæller han:

”Vi har udviklet et andet molekyle, der fungerer som en sluk-knap, og det molekyle kan vores mikroskopiske værktøjsplatform også transportere hen til et gen, der skal kigges nærmere på. På den måde kan vi studere et gen, når det slet ikke laver noget, det kan nemlig også være relevant. Og hvad enten vi vælger at speede et gen op eller at slukke for det, så holder det kunstige aktivitetsniveau, vi introducerer, i nogle få dage. Det giver god tid til at arbejde, og først derefter går de gener, vi har studeret, tilbage til deres naturlige niveau”.

Også til sygdomsbehandling

Når man i laboratoriet kan ’fjernstyre’ gener i cellekulturer, hvor langt er springet så til at bruge metoden til at ’fjernstyre’ gener hos patienter?

Det er ikke lige om hjørnet, men på sigt vil det med al sandsynlighed blive forsøgt, siger Rasmus O. Bak:

”I de forsøg, som ligger bag artiklen i Genome Research, viser vi nemlig, at vores version af CRISPR også kan bruges til at påvirke celleudvikling. Med vores værktøjsplatform lykkedes det os at manipulere blodstamceller. Disse stamceller udvikler sig naturligt til forskellige former for blodceller – og i en vis udstrækning kunne vi faktisk styre denne udvikling, så vi fik flest af en bestemt type blodceller”.

Den styringsmekanisme, forskerne her kunne vise, peger frem mod cellebehandlinger som går ud på at påvirke – ’fjernstyre’ - generne hos en patient. Fx ved at give patienten ’GPS’-styrede molekyler, der skal få bestemte gener til at igangsætte produktion af et stof, som vedkommende mangler.

”Det er logisk at tænke i disse baner, men før man når dertil, venter der virkelig mange forsøg”, siger Rasmus O. Bak.
 

Læs også: