Rekombinant DNA-teknik

Med insikten att den genetiska koden hos alla organismer är uppbyggd av DNA, som fungerar på samma sätt förstod forskare under 1970-talet att det skulle gå att flytta DNA från en organism till en annan.

En organism vars genom innehåller nytt DNA från en annan art kallas för transgen. Forskare hade under 1970-talet utvecklat de molekylära verktyg som behövdes för att åstadkomma de första transgena organismerna (eller DNA-hybriderna): restriktionsenzymer och enzymet DNA-ligas. Tekniken kom att kallas rekombinant DNA-teknik, eller DNA-hybridteknik.

Läkemedel de första GMO-produkterna

Med hjälp av rekombinant DNA-teknik kunde forskare år 1978 föra in genen för insulin i bakterier och på så sätt framställa läkemedel till diabetessjuka personer. Insulin hade dessförinnan renats fram ur bukspottskörteln från gris eller kalv. Rekombinant insulin kom ut på marknaden 1982, för att ytterligare några år senare följas av tillväxthormon och koagulationsfaktorer framställda på liknande sätt.

Idag är odling av genetiskt modifierade mikroorganismer som bakterier och jästsvampar ett vanligt sätt att framställa proteiner som används inom exempelvis läkemedels- och livsmedelsindustrin.

Nya biologiska system med syntetiskt DNA

Med utvecklingen av tekniker för att syntetisera DNA växte ett nytt forskningsområde fram under början av 2000-talet som kallas syntetisk biologi. Syntetisk biologi är inte ett väl definierat begrepp, men innebär ofta att nya biologiska system byggs upp av syntetiskt DNA.

Syftet är dels att svara på grundvetenskapliga frågor om hur organismer fungerar, dels att än mer avancerat kunna förmå, främst mikroorganismer, att producera nya proteiner och andra ämnen. Ett stort steg togs 2010 när forskare kunde introducera ett helt syntetiskt genom till en mykoplasmabakterie.

Det är idag möjligt, om än kostsamt, att delvis eller fullständig designa nya syntetiska genom för mikroorganismer. Även delar av kromosomer har syntetiserats för jästsvamp och växter. Med utvecklingen av artificiell intelligens (AI) går forskningen inom syntetisk biologi snabbt och väntas leda till många olika biotekniska applikationer.

Genetisk modifiering av djur med virusvektorer

Den första transgena organism som såg dagens ljus var faktiskt inte en mikroorganism utan en laboratoriemus. Den togs fram redan år 1974. För att kunna föra in nytt DNA i däggdjurceller tog forskarna hjälp av en livsform som har förmågan att ta sig in i, och infektera, celler – det vill säga virus.

Virus för över sina egna gener till värdcellen och förmår den att framställa virusproteiner för tillverkning och spridning av nya virus. Forskare insåg att de kunde kapa den här förmågan hos virus och byta ut virusets gener mot den eller de gener man ville föra in i en cell. Samtidigt avväpnas viruset när de gener som det behöver för att spridas byts ut. De virus som används på det här sättet kallas för virusvektorer eller virala vektorer.

Genetiskt modifierade djur används idag mestadels inom forskningen som försöksdjur, framför allt möss, men även råttor och zebrafiskar. Till exempel modifieras möss genetiskt för att få en sjukdom som drabbar människor, för att man ska kunna studera mekanismerna bakom sjukdomen.

Ett fåtal genetiskt modifierade djur, som en allergivänlig gris och en snabbväxande lax, har under åren godkänts för att komma ut på marknaden och användas inom livsmedelsproduktion i USA och några få andra länder.

Genterapier baseras på genteknik

Genteknik används också för att behandla genetiska sjukdomar. Den hittills vanligaste formen är genterapi där en funktionell gen förs in i en patients celler med hjälp av en virusvektor för att kompensera för en sjukdomsorsakande gen.

Det senaste decenniet har genteknik också använts inom cancervården i form av kombinerade immun- och genterapier som kallas CAR-T-cellterapier. De går ut på att med genetisk modifiering utrusta patienters immunceller med en ny receptor som söker upp och dödar cancerceller. Inom EU har tjugotvå genterapier för olika sjukdomar godkänts varav sju är CAR-T-cellterapier.

Genetisk modifiering av växter med hjälp av en jordbakterie

Ett användningsområde för genteknik är som verktyg för växtforskning och i växtförädling. Ett vanligt sätt att modifiera växter genetiskt är att ta hjälp av en jordbakterie vid namn Agrobacterium tumefaciens.

På 1980-talet upptäckte växtforskare att bakterien kunde föra över sina egna gener i växters celler och integrera dem i växtens genom så att växten börjar tillverka ämnen som ger näring till bakterien.

Forskarna lärde sig att byta ut de gener som bakterien förde in i växten till gener som kodar för önskad egenskap och fick på så sätt ett verktyg för genetisk modifiering av växter. De första försöken gjordes 1983, på petunia och tobak. Den första kommersiella transgena grödan var en tomat som hade ökad hållbarhet, som kom ut på marknaden år 1994.

Idag finns odling av transgena grödor i 28 länder över mer än 200 miljoner hektar, främst i Nord- och Sydamerika. Vanligast är insektsresistent och/eller ogräsmedelstolerant soja, majs, raps och bomull, men det finns andra växter som kommit ut på marknaden i olika länder med andra typer av nya egenskaper.