Bioteknologi*

Teksten er fra Bios B (Gyldendal)

Vi har altid brugt bioteknologi

Bioteknologi er betegnelsen for den teknik, vi bruger, når vi benytter os af planter, mikroorganismer eller dyr til at udvikle produkter. Det kan være gensplejsede bakterier, der fremstiller medicin, eller det kan være gensplejsede planter, der kan tåle sprøjtegifte. Man benytter sig også af bioteknologi, når man tager celleprøver fra et foster og undersøger, om det har arvelige sygdomme.

En gammel kendt form for bioteknologi er fremstilling af yoghurt ved hjælp af mælkesyrebakterier. Når man bager brød ved hjælp af gærceller, er det også en form for bioteknologi. Vi har fra tidernes morgen benyttet os af levende organismer, når vi fremstillede nyttige produkter. Men i dag behersker vi nye teknikker som fx kloning.

Kloning

Kloning er ukønnet formering. Der sker fx kloning, når planter danner nye planter ved hjælp af rodskud eller udløbere.

Alle de små nye planter er magen til moderplanten. Mange planter danner kloner helt naturligt, fx danner kvikgræs og skvalderkål nemt kloner i vores haver ved hjælp af underjordiske stængler.

Der er ikke mange dyr, der kan lave kloner naturligt. Dog kan koraldyr danne kloner, og vandrende pinde, dafnier og bladlus kan også formere sig, uden at hunnernes æg bliver befrugtet. I dag kan vi med nye teknikker klone mange arter af planter og dyr.

Kloner af planter

Mennesket har klonet planter lige så længe, vi har haft landbrug. Man kloner, når man tager udløbere fra en særlig god jordbærplante og laver nye små planter. Man kloner også, når man tager kartofler fra en kartoffelplante og lægger dem i jorden, så de danner nye kartoffelplanter.

Når man kloner, får man nogle nye planter, der er genetisk helt magen til moderplanten. Det er de, fordi de en er en del af moderplanten. Men hvis planter stammer fra frø, er der sket en blanding af kromosomer fra fader- og moderplanten.

Ægcellen i frøet indeholder kromosomer fra moderplanten, og sædcellen fra pollenkornet indeholder kromosomer fra faderplanten.

Kloner af dyr

Nogle dyr kan også danne kloner, fx dafnier og bladlus. Hunnerne får om sommeren unger, uden at blive befrugtet af hanner. Alle ungerne er genetisk lig deres mor. Pattedyr kan ikke få unger uden befrugtning, og hver unge er en genetisk blanding af forældrene. Kun når der fødes enæggede tvillinger, har to individer ens gener.

Kloner i laboratoriet

Pattedyr kan ikke naturligt formere sig ved kloning, men i dag kan man med en særlig teknik lave kloner af dyr, fx mus, kvæg, katte, heste, får og svin. Hvis man har et dyr med gode egenskaber, fx en ko, der giver meget og god mælk, ønsker man sig måske flere dyr helt magen til denne ko.

Når man kloner, tager man fx celler fra koens yver (1). Desuden skaffer man et antal befrugtede ægceller fra andre køer (2).

Ægcellernes kerner bliver udskiftet med kernerne fra den værdifulde kos yverceller (3).

Så bliver hvert æg med de nye cellekerner lagt op i livmoderen på en rugeko (4). Efter normal drægtighedstid føder rugekoen en kviekalv genetisk magen til den værdifulde ko, man har klonet (5).

Hvorfor bruger man ikke originalkoen som rugemor? Fordi så går koen rundt og er drægtig (gravid) med kalven i stedet for at man hele tiden kan bruge koen som originalko.

Fremtidens muligheder

I Danmark er det forbudt at klone mennesker. Kloning på dyr er endnu på forsøgsstadiet. Der er problemer med at få sunde og levedygtige dyr ud af kloningen. Men man ved ikke helt, hvad der går galt. Teknikkerne og resultaterne bliver hele tiden bedre, og snart kan man måske få klonet sit elskede kæledyr, som jo kun har en begrænset levetid. Man kan måske også i fremtiden klone uddøde dyr som mammut, sabeltiger og dinosaur.

Gensplejsning

Man kan sætte nye gener ind i både planters og dyrs cellekerner. Den teknik kalder man gensplejsning. Man tager nogle gener fra én organisme og putter dem ind i DNA i en anden organisme. Man flytter altså gener fra et levende væsen til et andet. Man kan fx tage et gen, der naturligt beskytter en petunia-plante mod sprøjtegiften Roundup og flytte det til en sukkerroe-plante. Så kan sukkerroe-planten tåle at blive sprøjtet med Roundup uden at tage skade.

Bakterier bytter ofte gener

Gener kan bytte plads. Bakterier udveksler af og til gener med hinanden. Det sker ikke bare mellem bakterier af samme art, men også mellem bakterier af forskellige arter. På den måde kan en mutation, der gør bakterier modstandsdygtige over for penicillin, spredes til andre arter af bakterier.

Gensplejning på bakterier

Bakterier har ikke nogen cellekerne. Deres DNA findes i form af nogle ringformede DNA-kæder – kaldet plasmider.

Når man gensplejser en bakterie, indsætter man et stykke DNA (et gen) fra en anden organisme i bakteriens DNA. Hvis man vil have bakterien til at fremstille menneskeligt væksthormon, indsætter man det menneskelige gen, som koder for væksthormon.

Med specielle enzymer klipper man bakteriens DNA over, og ved hjælp af andre enzymer sætter man genet for væksthormon ind i bakteriens DNA. Nu vil bakterien være i stand til at producere væksthormon, som kan bruges i behandling mod dværgvækst.

Tidligere brugte man væksthormon udvundet af døde menneskers hypofyser til behandling af dværgvækst. I dag kan man i en tank på 500 liter med gensplejsede bakterier producere ligeså meget væksthormon, som man får fra 35.000 døde mennesker.

Det er lettest at gensplejse bakterier, men det er også lykkedes at indsætte fremmede gener i svampe, planter og dyr.

Mål==> at overføre det gen, som giver rosen rød blomst, til roen.

1. Genet bliver klippet ud af rosen vha. "biologiske sakse" (restriktionsenzymer)

2. Det isolerede gen sættes ind i jordbakterien Agrobacterium tumefaciens - i det såkaldte ”plasmid” (DNA-ring). Det er en del af pladsmidet, som bakterien tumefaciens kan indsætte i bl.a. roer.

3. Agrobacterium tumefaciens overfører genet til roen.

Gærceller producerer insulin

Insulin bruges til behandling af sukkersyge. Før i tiden udvandt man insulin af bugspytkirtler fra svin og kvæg, der var blevet slagtet. Nu produceres insulin af gensplejsede gærceller. Gær er en encellet svamp. Man har indsat genet for det menneskelige insulin i gærcellen. Derfor er den insulin, der laves, helt magen til den insulin, som menneskets bugspytkirtel laver. Denne insulin giver færre bivirkninger end insulin fra dyr.

Gensplejsning af planter

I landbruget kan det være en fordel at anvende gensplejsede planter. Det kan være planter, som er modstandsdygtige over for sprøjtegifte eller er giftige for skadelige insekter.

Når man skal gensplejse planter, foregår det i flere trin. Normalt kræver det hjælp fra en bakterie, som skal overføre det nye gen til plantens kromosomer i cellekernen. Det er så heldigt, at der i naturen findes en jordbakterie, som er specialist i at overføre sine gener til planter. Jordbakterien får planten til at danne svulster, som bakterien kan leve af. Bakteriens gener sidder på et såkaldt plasmid. Plamidet transporteres ind i plantens cellekerne. Her indsættes et stykke af plasmidet i plantens DNA. Det er det stykke, som indeholder koden til at lave svulster. Nu vil planten gå i gang med at lave en svulst til gavn for jordbakterien. Denne

bakterieart, som er naturens egen gensplejser, kan man bruge til at transportere andre gener ind i planteceller.

Planter bliver modstandsdygtige

I Danmark er der fremstillet flere typer gensplejsede sukkerroer. En type har fået indsat et gen, der gør den modstandsdygtig over for plantegiften Roundup, som normalt slår alle planter ihjel. Genet stammer oprindeligt fra haveplanten petunia.

På marker med disse sukkerroer kan man fjerne ukrudt ved at sprøjte med Roundup, uden at sukkerroerne dør. Man har også gensplejset raps, kartofler, tomater, tobak og sojabønner med dette gen, så de kan tåle Roundup.

Indenfor produktion af majs og bomuld er der problemer med insekter, der æder planterne. Her har man fundet en særlig bakterie, der danner et stof, som er giftigt for insekter. Men dette giftstof er dog ufarligt for andre dyr og mennesker. Genet for giftstoffet har man splejset ind i majs- og bomuldsplanter.

Derved bliver planterne giftige for insekterne, som dør, når de æder af planterne. På den måde behøver man ikke længere at sprøjte planterne. Man sparer både arbejde og penge, når man ikke skal sprøjte, og desuden skåner man miljøet for giftstoffer.

Er det farligt?

Hvad sker der, hvis de gensplejsede planter spreder sig i naturen? Kan vi overskue følgerne af de nye teknikker? Der er mange spørgsmål, som man ikke har svar på. Man kan måske godt holde styr på de planter, man har på markerne. De bliver, hvor de er. Men de nye gener findes også i planternes pollen, og det kan ikke styres:

Gensplejset raps blomstrer det første år, og dens pollen kan befrugte vild agerkål, som er et almindeligt ukrudt. Hvis modstandsdygtighed mod Roundup bliver almindelig hos agerkål, kan der blive problemer med at slå ukrudtet ihjel med dette middel. I dag skal man i Danmark have tilladelse til at dyrke gensplejsede planter udendørs. Men man laver forsøg med dem for at få mere at vide om, hvilke følger gensplejsning har for dyr og planter.

Genterapi

Nu, da man kan gensplejse, er det store ønske, at man kan reparere på generne. Tænk at kunne udskifte syge gener med raske!

Det kan man godt, men i praksis har der alligevel vist sig store vanskeligheder. Det er svært, at få det raske gen på plads det rigtige sted i kromosomet, så genet også virker. Et menneske består af mange milliarder celler. Hvis man skal gøre syge mennesker raske, kan det ikke nytte, at man kun udskifter det syge gen i nogle få celler. Hvis det er en lungesygdom, der skal kureres, skal generne repareres i alle

celler i lungerne, og det er endnu ikke muligt.

Et vellykket eksempel er behandlingen af en fire-årig pige, som led af en genfejl, der gjorde, at hendes immunforsvar ikke virkede. Hun blev hele tiden syg af alle mulige smitsomme sygdomme. En speciel type hvide blodlegemer, T-celler, fungerede ikke hos pigen. De døde, eller de blev ikke aktive, når der var brug for dem. Man tog, via en blodprøve, nogle T-celler fra pigen. Ved hjælp af en virus-transportør overførtes det raske gen til T-cellerne, og de blev sprøjtet tilbage i pigens blodårer. Efter syv behandlinger med 6-8 ugers mellemrum havde pigen dobbelt så mange raske T-celler og fik det bedre og bedre. Senere kunne hun følge en normal skolegang. Problemet med denne type behandling er, at den skal gentages med få måneders mellemrum, fordi kroppen ikke selv danner raske T-celler, men skal have dem tilført.

Bioteknologi i fremtiden

Man bliver stadig dygtigere til at anvende bioteknologi i industrien og i landbruget. Man kan også ved hjælp af bioteknologi finde flere og flere sygdomme hos ufødte fostre. Men der er etiske problemer i forbindelse med abort af fostre, som måske fødes med en fejl på generne. Hvornår er en genfejl for ubetydelig til, at det bør ende som en abort? Er det rimeligt, at et barn, hvis højde bliver lidt under gennemsnittet, og hvis intelligens måske bliver lidt lavere end hos gennemsnittet, ender som en abort? Endnu er der ikke mange eksempler på, at man har kunnet helbrede syge mennesker ved hjælp af genterapi. Der forskes meget inden for dette område, og der er store forventninger til, at man en dag kan helbrede sygdomme som fx kræft ved hjælp af genterapi.