Visste du att CRISPR-tekniken har botat en 13-årig flicka från leukemi – eller att en kinesisk läkare dömdes till fängelse efter att ha använt CRISPR på tvillingfoster?
Ta reda på mer om CRISPR–läkarnas geniala "gensax" som har namnet emot sig men framtiden för sig.
Vad är CRISPR?
I naturen är CRISPR speciella dna-sekvenser som spelar roll i exempelvis bakteriers immunsystem. Baserat på bakteriers CRISPR har forskare utvecklat CRISPR-metoden till ett genetiskt verktyg.
När ett virus i naturen angriper en bakteriecell skickar det in sitt eget dna i cellen. För att försvara sig mot det invaderande viruset gör bakteriecellen en kopia av en viss bit av fiendens dna.
Cellen skriver in virusets dna i sitt eget dna – i "CRISPR-biblioteket". Virusets dna ligger nu som mellanrum, eller "spacers", inuti bakteriens arvsmassa.
Bakterien angriper inte virusets dna-kopior i sitt eget genom, men om det invaderande dna:t matchar dna:t i CRISPR-biblioteket identifieras den som en fiende och cellen går till attack.
Så fungerar CRISPR
Spårhund styr saxen rätt
Med CRISPR-rna (blått) kan forskare spåra sig fram till en specifik plats i en cells dna. Detta specialdesignade artificiella rna matchar exakt den sekvens i dna som behöver redigeras.
Enzymsax klipper av dna-strängen
Enzymet Cas9 (gul) fungerar som en sax som kan klippa i dna. När CRISPR-rna har styrt saxen till rätt plats i dna-sekvensen klipper Cas9 av dna-strängen där forskarna vill ta bort en gen.
Mall levererar ny kod
Om en ny bit dna med speciella egenskaper behöver infogas kan CRISPR infoga en mall som passar in i dna-strängen. Cellen använder sedan den nya mallen till att infoga en ny kod i dna.
Så kallade Cas-proteiner (CRISPR-associerade proteiner) skär det invaderande dna:t i bitar och förhindrar därmed att viruset förökar sig och sprids till andra celler.
CRISPR-tekniken i laboratoriet fungerar på samma sätt. Med CRISPR-metoden kan forskare sätta in en bit konstgjord CRISPR-rna som fäster sig i arvsmassan och identifieras som en fiende.
På så sätt kan man få cellen att skära oönskade gener i bitar.
När upptäcktes CRISPR?
CRISPR upptäcktes i mitten av 1980-talet av en grupp japanska forskare ledda av molekylärbiologen Yoshizumi Ishino som märkte några upprepningar i dna-sekvenser i bakterier.
Termen CRISPR uppfanns dock först 2002, då molekylärbiologen Francisco Mojica upptäckte att de speciella dna-sekvenserna är viktiga för bakteriers immunförsvar.
Tio år senare publicerade biokemisten Jennifer Doudna och mikrobiologen Emmanuelle Charpentier en banbrytande vetenskaplig artikel om CRISPR. Här beskrev de hur CRISPR kan användas för effektiv genredigering i celler.
Doudna och Charpentier betraktas i dag som de främsta personerna bakom utvecklingen av CRISPR-tekniken, och de har sedan dess fått flera utmärkelser och erkännanden för sitt arbete med CRISPR – bland annat Nobelpriset.
VIDEO: CRISPR:s moder dyker ner i sin uppfinning
År 2012 uppfann Jennifer Doudna genverktyget CRISPR. Hör henne berätta om gensaxens många möjligheter och de etiska dilemman som metoden medför.
Hur fungerar CRISPR-tekniken?
CRISPR-tekniken imiterar naturliga CRISPR-dna-sekvenser och använder dem som genetiska verktyg.
Till att börja med hittar forskarna den exakta koden för genen de vill manipulera. Sedan gör de ett speciellt genetiskt verktyg som matchar just den genen.
Verktyget består av ett artificiellt "spårämne" som fäster på cellen. Det är kopplat till en bit artificiell CRISPR-rna som är designad att rikta in sig på den exakta gen som behöver redigeras.
När detta artificiella CRISPR-rna fäster sig på cellens dna identifierar enzymet Cas9 att detta dna är en fiende och skär det i bitar. På så sätt elimineras den oönskade genen.
Det är också möjligt att designa en CRISPR-gen och sätta in den precis där Cas9-saxen klipper i dna:t.
Det kan röra sig om en CRISPR-gen som gör växter mer motståndskraftiga mot exempelvis torka, eller en gen
som ger foster en viss ögonfärg.
I naturen använder bakterier CRISPR till att bekämpa inträngande virus.
Om CRISPR-metoden används i till exempel ett befruktat ägg kommer det att resultera i ett genetiskt modifierat foster som har de egenskaper som bestäms av de artificiella CRISPR-generna.
Vad står CRISPR för?
Den kryptiska förkortningen CRISPR är namnet på en speciell gensekvens som är en naturlig del av den genetiska sammansättningen hos många bakterier.
Förkortningen CRISPR står för "clustered regularly interspaced short palindromic repeats", vilket på svenska kan översättas till "grupperade korta palindromiska repetitioner med regelbundna mellanrum".
CRISPR är alltså en speciell genetisk sekvens i en cells dna. De karakteristiska upprepningarna av dna-sekvenser separeras av olika korta dna-sekvenser som kallas "spacers" – mellanrum.
CRISPR-mellanrummen är immunsystemets bibliotek av främmande dna, exempelvis från ett virus som bakterierna ska bekämpa.
Det är just dessa speciella egenskaper som forskare drar nytta av när de använder CRISPR som ett verktyg för att förändra gener hos växter, djur och människor.
Vad kan CRISPR användas till?
CRISPR:s förmåga att manipulera dna – ta bort oönskade gener eller lägga till nya – gör det till ett extremt effektivt verktyg. CRISPR har exempelvis potential att neutralisera fruktade sjukdomar som aids.
En liten andel av befolkningen i dag har en gendefekt som gör dem immuna mot hiv. Hiv är viruset som orsakar aids.
Normalt får hiv tillgång till kroppens celler genom en receptor på cellen och utvecklas sedan inne i cellerna, men hos de som är immuna är receptorn defekt vilket gör att hiv kan inte tränga igenom.
Immuniteten beror på en genetisk defekt, vilket alltså innebär en fördel. Med CRISPR kan alla få det genfel som gör dem immuna och därmed skyddas de mot att få aids.
CRISPR kan också användas i de fall där en genetisk defekt orsakar en sjukdom. Här kan CRISPR-tekniken ersätta den defekta genen med en frisk version och därmed eliminera sjukdomen.
CRISPR kan alltså användas mot exempelvis cancer. År 2022 behandlade läkare bland annat en 13-årig flicka med CRISPR-tekniken.
"Med CRISPR är det möjligt att skapa designade bebisar utan ärftliga sjukdomar och som har precis de egenskaper som föräldrarna vill ha."
Flickan hade drabbats av en annars obotlig form av leukemi, en blodcancer orsakad av ett fel i immunförsvaret, men några veckor efter att läkarna satt in CRISPR-celler utan genfelet kunde cancern inte längre upptäckas i hennes kropp.
Vilka etiska dilemman uppstår?
CRISPR är en potentiellt sett en mycket effektiv teknik som kan råda bot på allt från ärftliga sjukdomar till matbrist – men tekniken innebär också svåra etiska dilemman.
Konsekvenserna av att använda CRISPR-metoden kan vara omöjliga att bedöma på lång sikt.
Vad betyder det för kommande generationer att vi till exempel ändrar en liten mängd i generna på en växt så att den bättre tål torka? Kanske ingenting, eller så kan det få ödesdigra konsekvenser för ett ekosystem om en växtart plötsligt är nästan odödlig och kan tränga undan alla andra arter.
He Jiankui dömdes till tre års fängelse för oetiska experiment med CRISPR.
Möjligheten att förändra det mänskliga genomet med CRISPR väcker också stora frågor.
Med CRISPR-tekniken är det teoretiskt möjligt att till exempel skapa designade bebisar som inte bara saknar ärftliga sjukdomar, utan också får precis de egenskaper som föräldrarna vill ha – exempelvis en speciell hårfärg, en önskvärd fysik eller speciella kognitiva förmågor.
2018 deklarerade den kinesiske CRISPR-forskaren He Jiankui att han var den första i världen som hade ändrat generna hos två tvillingflickor med hjälp av CRISPR medan tvillingarna bara var encelliga organismer.
Ingreppet fördömdes över hela världen och 2020 dömde kinesiska myndigheter He Jiankui till tre års fängelse för "olaglig medicinsk praxis". Men kanske tar andra forskare vid där He Jiankui slutade.
Kan grisar bli organdonorer?
Organtransplantationer räddar tusentals liv varje år, men listan över patienter som väntar för att få en ny njure, lunga eller hjärta är lång och många patienter dör innan de fått ett donerat organ.
2022 var amerikanen David Bennett den första någonsin att få ett hjärta från en gris. Hjärtat modifierades genetiskt med CRISPR-teknik.
I framtiden kan bristen på organdonatorer upphöra tack vare CRISPR.
I nuläget undersöker forskare möjligheten att använda grisar som organdonatorer för människor med hjälp av CRISPR.
Människo- och grisorgan påminner i mångt och mycket om varandra, och tanken på att till exempel infoga ett friskt grishjärta i en människokropp är inte ny.
Problemet är dock att vårt immunförsvar stöter bort grisorgan. Detta beror på att immunförsvaret uppfattar griscellerna som främmande eftersom deras yta innehåller andra proteiner.
Med CRISPR kan forskare göra griscellerna "osynliga" för vårt immunförsvar.
Man räknar med att minst 13 000 förändringar måste ske i grisens dna innan den kan fungera som organdonator för människor.