CRISPR revolutionerande
genteknik
Magnus Lundgren
Uppsala Universitet
[email protected]
Magnus Lundgren
• Född 1975 i Malmö
• Uppväxt i Malmö, Ockelbo, Gävle
• Bor med sambo & barn i Uppsala
• Studerat och jobbat med biologi
sedan 1996
Vad är jag egentligen?
• 20-25 tusen gener
• 1000 miljarder mänskliga celler
(och 10 ggr. så många bakterier)
• 40 års livserfarenhet
Vad säger mina gener om mig?
• Fräknig, blå ögon, rött hår
• Tål alkohol (nåja)
• Laktostolerant
• Nyser i starkt ljus
• Låg känslighet för svettlukt
• Hög känslighet för blodproppsmedicin (Waran)
• Inga kända anlag för monogena sjukdomar
• 2.7% Neandertalare
Vi står som första art på jorden
inför möjligheten att skriva om
våra (och andra arters) gener,
med hjälp av CRISPR-tekniken
Ändra DNA i celler - varför?
• Verktyg i biologisk och
medicinsk forskning
• Modifiera organismer för
industri och jordbruk
• Behandling av sjukdomar
Hur fungerar CRISPR-tekniken?
• Cas9-proteinet har programmerbar DNA-klyvning
• DNA-reparation leder till genetisk förändring
Specifik
DNA-skada
DNA repareras, men
med liten slumpmässig ändring
Cas9 hittar
måltavlan
Icke-homolog sammanfogning
Bild från ”Framtidens Mat” (Mistra Biotech)
Hur fungerar CRISPR-tekniken?
• Cas9-proteinet har programmerbar DNA-klyvning
• DNA-reparation leder till genetisk förändring
Specifik
DNA-skada
Cas9 hittar
måltavlan
mallDNA
Introducerat
mall-DNA
Homologi-baserad reparation
Bild från ”Framtidens Mat” (Mistra Biotech)
DNA-skadan
lagas med
mallen,
specifik
förändring
Hur görs en ny viktig upptäckt?
• Bakterier utsätts
för virus
Virus-DNA
• CRISPR-Cas ett
immunsystem som
sparar bitar av
virus-DNA
• Kopia av sparade
bitar styr Cas9
Cas9
CRISPR-RNA
1
cas-gener
2
3
4
5
6
CRISPR
7
8
9
Utveckling av Cas9
• Upptäckt 2007
• Grundläggande mekanism
upptäckt 2010
Philippe Horvath
Rodolphe Barrangou Sylvain Moineau
• Förenkling av systemet 2012
• Genförändring av mänskliga
celler 2013
Jennifer Doudna
Barrangou et al. (2007)
Garneau et al. (2010)
Jinek et al. (2012)
Mali et al. (2013)
Cong et al. (2013)
George Church
Emanuelle Charpentier
Feng Zhang
Genförändring med CRISPR
• Effektivare, snabbare, enklare och
billigare än tidigare tekniker
• Alla typer av genförändringar kan göras
• Kan även användas för att reglera gener
• Förbättring av tekniken pågår
Exempel på arter där Cas9 har använts
Människor Andra primater
Fisk
Poppel
Fjärilar
Backtrav
Grisar
Möss och råttor
Flugor
Maskar
Vete
Majs
Boskap
Salamandrar
Ris
Getter
Grodor
Jäst
Cas9 i industri, jordbruk och naturvård
• Skapa genmodifierade organismer, nuvarande
GMO-regler inte tillämpbara
• Möjliggör förändring/bekämpning av
sjukdomsbärande insekter och invasiva arter
Aedes aegypti-mygga
Rhinella marina (agapadda)
Arion vulgaris-snigel
Gendrivare
• Gör att utvald gen ärvs mer än andra gener, kan användas
exempelvis för att förhindra att en insekt bär smitta
Vanlig ärftlighet
Gendrivare
• Gör att utvald gen ärvs mer än andra gener, kan användas
exempelvis för att förhindra att en insekt bär smitta
Ärftlighet med standard-gendrivare
Burt (2003)
Esvelt et al. (2014)
Gantz och Bier (2015)
Gendrivare
• Kan slå ut arter som t.ex. sprider sjukdom eller skadar
ekosystem
Ärftlighet med suppressions-gendrivare
Burt (2003)
Esvelt et al. (2014)
Medicinsk potential för Cas9
• Analysera gener för deras påverkan på
sjukdomar och behandling
• Kombination med stamcellsteknik
• Bota bakterieinfektion
• Avlägsna antibiotikaresistens hos bakterier
• Behandling av virusinfektion
• ”Vaccinering” mot virus (t.ex. HIV)
• Behandling av ärftliga sjukdomar
Rath et al. (2015)
Genterapi
Många sjukdomar orsakas/påverkas av gener
• 8000 kända monogena sjukdomar (tex. cystisk
fibros, sicklecellanemi, PKU)
• Komplexa sjukdomar – flera samverkande
faktorer (genetik/miljö)
Typer av genterapi
Somatisk
• Behandling av barn/vuxna
• Många celler måste förändras
• Lokal förändring i kroppen
• Förändring ärvs inte
Könsceller
• Endast en cell behöver förändras
• Alla celler i kroppen påverkas
• Förändringen ärvs
• Alternativ används
Riktlinjer för forskning
Varför inte genmodifiera människor?
• Fel ändring kan ge nya sjukdomar
• Oförutsedda sidoeffekter av rätt ändring
• Kan förändra synen på människan och våra egenskaper
• Inget medgivande från kommande generationer
Bota/förhindra
sjukdomar
Bättre syn, knän,
minne, osv.
“Det sluttande planet”
Längd,
ögonfärg,
hårfärg
Sammanfattning CRISPR
• Revolutionerande verktyg för
genförändring
• Upptäcktes genom grundforskning
på bakteriers virusförsvar
• Har potential som kräver etiska
överväganden
