Kapittel 8 – bioteknologi og genteknologi

 

Opplæringsmål:

- Forklare begrepet krysning og genmodifisering og hvordan bioteknologien brukes til foredling av planter og dyr.

- Gi en oversikt over ulike former for medisinsk bru av bioteknologi.

- Vurdere informasjon om og drøfte etiske spørsmål knyttet til bioteknologi.

 

8A Bioteknologi og genteknologi – levende organismer og DNA blir verktøy

 

Bioteknologi – teknologi med levende celler

Bioteknologi = er all teknologi som bruker levende celler til å alge produkter. Eksempel: brødbaking (gjær – sopp) øl og vingjæring og til å lage surmelksprodukter.

 

Genteknologi – bioteknologien får nye muligheter

Genteknologi = er teknikker der man isolerer arvemateriale, karakteriserer det, klipper ut og flytter deler av arvestoffet i DNA (gener) fra en organisme til en annen og får dem til å virke der.

Genmodifisert organisme = organismer som har fått forandret på genene sine eller fått satt inn nye gener.

Transgene organismer = organismer som har fått gener fra en annen art.

 

Insulin er et protein, og oppskriftene på et protein ligger i genene. Forskere har klippet ut insulingenet fra mennesker og satt det inn i bakterier. Bakteriene bruker insulingenet som oppskrift til å produsere insulin. Dette insulinet brukes som medisin for diabetikere.

 

8B genmodifiserte organismer – resultat av at gener spleises

 

Genspleisingens verktøy – plasmider, enzymer og bakterier

Plasmider = små, selvstendige DNA-molekyler som finnes i bakteriecellene i tillegg til bakteriens eget kromosom.

 

Gener sette sinn i plasmider i bakterier

Forskere kan ta plasmidene ut av bakterier og ”spleise” fremmede gener inn i dem. Bakteriene tar så opp seg de genspleisede plasmidene, og når de deler seg, blir de nye genene kopiert sammen med cellens DNA. Det nye genet kan fungere som oppskrift på et produkt som bakteriene lager.

 

Enzymer klipper og limer DNA

For å kunne ”klippe” og ”lime” DNA bruker forskerne spesielle restriksjonsenzymer. De ulike enzymene kjenner igjen og klipper DNA ved spesielle basesekvenser. De dobbelttrådede DNA-molekylene blir kuttet skjevt, slik at bitene får limaktige ender. Når et plasmid-DNA og et menneske-DNA er klippet med samme enzym, vil disse endene finne hverandre ved baseparing etter at bitene blandes. Et såkalt ”lime-enzym” lir tilsatt for å binde bitene sammen. Resultatet blir at en del av plasmidene inneholder genet til et menneske. Dette kalles genspleising.

Genspleising = Ved hjelp av spesielle enzymer kan man fjerne gener i arvematerialet hos en art og sette inn nye gener fra en annen art.

 

Genspleising i plante- og dyreceller – mikroinjeksjon, virus og genpistol

 

Mikroinjeksjon - Gener sprøytes inn i kjernen til en celle. Her er sjansen for at genene tas opp i kjernen små.

 

Bruk av spesielle virus – genene som gjør viruset farlig blir fjernet før nye gener settes inn i virusets eget DNA. Når viruset angriper kjernen, kan virus-DNA sette seg inn sammen med cellens eget DNA og tilføre nytt genmateriale.

 

Genpistol – gener blir overført til planteceller. Genene blir festet til mikroskopiske kuler av gull og skytes inn gjennom celleveggen til plantene. Dette er en lite presis og effektiv måte, men etter mange forsøk kan man være heldig.

 

Genspleising og genmodifiserte organismer – nyttig i forskning, landbruk og industri

 

Genmodifiserte mikroorganismer - produksjon av nyttige stoffet

Genmodifiserte mikroorganismer har hatt størst praktisk betydning i produksjon av nyttige stoffer.

 

Genmodifiserte planter – moderne planteforedling

Et stort problem i alt landbruk er tap av avlinger på grunn av plantesykdommer, sakdedyr eller forhold som skyldes klima og vær. Derfor ønsker man å lage planter som er motstandsdyktige mot sykdommer og skadeinsekter, som vokser raskt, og tåler varmt, tørt eller kaldere klima. Man har ønsket å gi planter bedre holdbarhet, lukt, smak og næringsinnhold. Disse målene er de samme uansett om det blir brukt tradisjonelle metoder for planteforelding eller genmodifisering. Det er bare metodene som er ulike. Genteknologi gir muligheter for raskere og mer presis overføring av egenskaper, og man håper dette vil bidra til å sikre mat til den stadig voksende befolkningen.

 

Genmat – ikke i Norge enda

Genmat = mat som består av eller inneholder produkter som er framstilt av genmodifiserte mikroorganismer, planter eller dyr.

Man er usikker i dag på om genmat inneholder genprodukter som giftstoffer eller stoffer som kan gi allergi. En annen innvending mot genmodifiserte planter er frykt for at de skal krysse seg med slektninger i naturen og overføre gener (for eksempel motstandsdyktighet mot ugrasmidler) til disse.

 

Genmodifiserte dyr – medisinfabrikker og ikke mat

Når det gjelder husdyrbruk og fiskeoppdrett ønsker man for eksempel å gjøre dyrene motstandsdyktige mot sykdommer, få dem til å vokse raskere eller få dem til å produsere mer melk. Dessverre er forsøk på å genmodifisere dyr vært mindre vellykket enn tilsvarende forsøk på planter. Noen genmodifiserte dyr har fått praktisk betydning for produksjon av medisiner. Et eksempel på dette er en sau som har gener for å produsere melk med et protein som mennesker med cystisk fibrose mangler.

 

8C Embryoteknologi – kunstig befruktning og behandling av befruktede egg

Metodene som benyttes danner et grunnlag både for kloning av dyr og mennesker og for testing og sortering av befruktede egg.

Embryoteknologi = omfatter kunstig befruktning og behandling av forskning på befruktede egg.

 

 

Assistert befruktning på mennesker

Assistert befruktning = en felles betegnelse for ulike metoder som blir brukt til p hjelpe par som ikke kan få barn uten medisinsk hjelp. Metoden blir også kalt prøverørsmetoden og er befruktning utenfor kroppen. Eggceller blir tatt ut av eggstokkene og plassert i en skål med næringsoppløsning. Der befruktes eggcellen med sæd fra mannen. Etter at det befruktede egget har delt seg noen ganer, blir den lille celleklumpen, embryoet, ført inn i livmoren til den samme kvinnen som egget ble hentet fra.

 

Moderne embryoteknologi i husdyravl

Kunstig inseminasjon = nedfryst sæd fra en avlsokse brukes til å befrukte kuen. Når eggene er befruktet, men før de settes fast i livmoren, blir de små embryoene skylt ut av livmoren og samlet opp i en skål.

Eggtransplantasjon = egg fra en egnet ku befruktes med sædceller fra en avlsokse. De befruktede eggene settes inn i livmoren til andre kuer, som føder kalvene med de ønskede egenskapene.

 

8D Kloning – genetisk kopiering

 

Kloning foregår i naturen hele tiden

Poteter fra samme potetplante gir opphav til nye potetplanter som har de samme genene som morpotetene.

Kloning – betyr å lage kopier av et gen, en celle eller et individ.

 

Kloning av gener

Klning av DNA kan skje i en PCR-maskin. PCR = polymerasekjedereaksjon. Originalbitene til DNA-et plasseres inn i maskinen sammen med byggesteiner til DNA som inneholde nitrogenbasene A, T, C og G.

En annen måte å klone gener på er å sette dem inn i plasmider. Her deler bakteriene seg mange ganger og danner millioner av bakterier, som alle inneholder en kopi av det samme genet.

 

Kloning av dyr og mennesker?

 

Reproduktiv kloning

Reproduktiv kloning = er å lage et helt nytt individ med de samme genene som et annet individ. Dette ble gjort med sauen Dolly hvor de fjernet kjernen i en eggcelle fra en sau og erstattet den med kjernen fra en celle som kom fra juret til et voksent dyr. Deretter ble egget stimulert til å dele seg og satt inn i sauens livmor. Dolly ble derfor genetisk lik den sauen kjernen kom fra. Dette er reproduktiv kloning hvor hensikten er å lage et nytt individ.

 

 

Kloning ved embryosplitting

Et egg tas ut av en ku og befruktes med sæd fra en okse. Når egget har delt seg og er blitt til åtte celler (et lite embryo), skiller man cellene fra hverandre og putter dem inn i livmoren til hver sin fostermor. Cellene, som opprinnelig skulle bli til ett nytt individ, blir i stedet til åtte ny helt identiske dyr (kloner). Kloning ved embryosplitting er mye lettere å få til en ved reproduktiv kloning.

 

Terapeutisk kloning – stamceller som framtidens mirakelkurer?

 

Stamceller kan utvikle seg til alle celletyper

Stamceller = celler som kan utvikle seg til mange forskjellige celletyper. En befruktet eggcelle er en stamcelle som kan danne alle celletyper. Stamceller kan gi store forhåpninger om å kunne lage nye celler og kanskje hele organer som kan erstatte organer som er syke.

 

Terapeutisk kloning – forskerne laget stamceller

Terapeutisk kloning = ved terapeutisk kloning lages det stamceller med pasientens eget arvestoff. De kan benyttes ved behandling av sykdommer. Det som skjer er at kjernen i en eggcelle blir erstattet med kjernen fra en celle hos et menneske som er sykt. Ved terapeutisk kloning blir embryocellene dyrket i laboratoriet. Cellene blir genetisk lik pasientens egne. Derfor blir de ikke angrepet av immunsystemet når cellevevet eller organet transplanteres til pasienten.

 Men er det riktig å bruke de første stadiene av et menneskeliv til forskning?

 

8E DNA-testing og genterapi – medisinsk bruk av genteknologi

DNA-molekylene dine inneholder ca 30.000 gener.

 

DNA-profiler bestemmer identiteten din

DNA-analyse – ved DNA-analyse lages det DNA-profiler som kan gi sikker identifikasjon av en person eller en annen organisme. En DNA-profil dannes ved å klippe opp DNA-et ved hjelp av enzymer. Deretter blir bitene skilt fra hverandre med en metode som kalles elektroforese. Disse DNA-bitene danner et spesielt mønster som blir som et DNA-fingertrykk eller en DNA-profil.

 

Gentester gir informasjon om arveegenskaper

Gentester = kan påvise arvelig sykdom, det vil si om du er bærer av et sykdomsgen som kan gjøre deg syk senere, eller som barna dine kan arve.

Genetiske tester eller gendiagnostikk er tester der hensikten er å gi informasjon om arveegenskapene til et individ. Vi deler gentestene inn i fire typer:

   1. Tester for å stille sikker sykdomsdiagnose – diagnose hos allerede syke individer. Dette an sette i gang riktig og viktig behandling på et tidelig stadium.

   2. Tester for å påvise om en frisk person er bærer av et sykdomsgen

   3. Tester for å påvise gener for arvelig sykdom hos friske personer (prediktiv test) – Eksempel: Huntingtons sykdom – dominant gen som bryter ut i 40-årsalderen.

   4. Tester for å påvise sykdomsgener der også miljøfaktorer er viktige for utvikling av sykdom.

Genterapi kan helbrede arvelige sykdommer

Genterapi = går ut på å erstatte syke gener med friske gener som fungerer.

Gener kan overføres til celler i lunger eller lever ved hjelp av genmodifiserte virus. En annen måte å overføre friske gener på er å sprøyte dem direkte inn i et organ, i blodet eller i celler som er tatt ut av kroppen. Genene må tas opp i de riktige cellekjernene i de riktige cellene.

Et spørsmål er om genterapi kan føre til utvikling av andre sykdommer på lengre sikt. Dette er mye omstridt ettersom genene ikke bare overføres til alle etterkommere.

 

8F Etikk – det handler om hvor grensene går

Etikk betyr morallære og er et hjelpemiddel til å tenke omkring vanskelige moralske spørsmål. Etiske vurderinger trengs på alle områder der handlinger får konsekvenser.

 

Genteknologiloven og bioteknologiloven regulerer moderne bioteknologi

Genteknologiloven = regulerer framstilling og bruk av genmodifiserte organismer.

Bioteknologi loven = regulerer blant annet bruk av humanmedisinsk bioteknologi.

 

Genmodifiserte organismer – farlig for miljøet?

En positiv innvirkning av genmodifiserte planter som er motstandsdyktige mot ugrasmidler, er at det kan føre til mindre bruk av sprøytemidler.

 

En viktig innvending mot genmodifiserte planter har vært frykten for konsekvensene i tilfelle genmodifiserte planter skulle krysse seg med slektninger i naturen og overføre denne motstandsdyktigheten mot ugrasmiddel til dem. En annen innvending er at hvis genmodifiserte planter lager en gift som skadeinsektene ikke tåler, kan man ikke utelukke at giften også kan være farlig for andre insekter og dyr i naturen.

 

Genmat – farlig å spise?

Vi spiser gener til hvert eneste måltid. Men genmodifisert mat kan tenkes å inneholde andre stoffer som vi ikke kjenner innvirkningene av. Eksempel: tomat med fiskegen tåler mer frost, er det farlig å spise denne tomaten?

 

Patent på gener?

Patent = tidsbegrenset (max 20 år) enerett på å utnytte en oppfinnelse økonomisk. Man kan ikke få et patent på et gen, men bruken av det i produksjonen. Man kan heller ikke få patent på en plante eller et dyr, men på en bestemt plantesort eller dyrerase som er framkommet ved for eksempel genmodifisering.

 

Er det riktig å flytte gener mellom dyr og mennesker?

Å lage genmodifiserte dyr, for eksempel griser, med et menneskegen vil ikke gi noen fabelorganisme. Noen vil hevde at vi ikke skal akseptere flytting av gener mellom ulike arter i det hele tatt.

 

Gentesting – på vei til et sorteringssamfunn?

Det er bare personen selv som kan be om en gentest, og som har tilgang til resultatet.

 

Tester på embryoer og fostre er spesielt utfordrende

Vi kan foreta tester på morkake eller fostervann. Skal vi vrake alle individer med store eller små genfeil? Alle mennesker har rett til et liv uansett hvilken sykdom man kan komme til å påvise, og alle liv har sin egen verdi.

 

Genterapi – løsningen på alle problemer?

Genterapi er foreløpig på forsøksstadiet. Teknikkene gjør det mulig å overføre gener til kjønnsceller eller til befruktede egg før de settes inn i livmoren. Disse mulighetene skaper etniske problemstillinger ettersom de nye genene ikke overføres til alle etterkommere.

 

Ved terapeutisk kloning står man ovenfor dilemmaer hvor man enten kan behandle og hjelpe syke mennesker med alvorlige sykdommer, eller ødelegge en eggcelle som er muligheten til et liv.