Annonceinfo

Kunstig dna vækkes til live

It’s alive! For første gang har forskere brugt kunstig dna til at skabe en levende organisme. Næste skridt: specialdesignede superbakterier, som kan redde verden.

Den menneskeskabte bakterie er første skridt på vejen mod at skabe kunstige organismer, som kan rense atmosfæren for CO2, skabe nye lægemidler og producere brint og biobrændsel. (På billedet: Staphylococcus aureus. Foto: Janice Haney Carr)

Hvis man tror på, at der findes en religiøs skaberkraft et sted i universet, så er mennesket godt i gang med at udfordre Gud på hjemmebanen.

Amerikanske forskere har for første gang skabt en levende organisme baseret på et stykke dna, som de selv har bygget, og selvom den simple bakterie ikke er nogen Frankenstein, så er det et stort gennembrud på vejen mod at skabe kunstigt liv.

I fremtiden vil teknikken med specialdesignet dna kunne bruges til at skabe nyttige superbakterier.

"Der er tale om en virkelig skelsættende bedrift," siger professor Steen Rasmussen, som er leder af Center of Fundamental Living Technology ved SDU, der arbejder med at skabe kunstigt liv.

Opskriften på en kunstig celle

Det er den amerikanske professor Craig Venter, som sammen med et hold af forskere har skabt en celle med et kunstigt genom, det vil sige en hundrede procent menneskeskabt arvemasse. Resultatet er netop offentliggjort i tidsskriftet Science.

Opskriften på den kunstige bakterie lyder umiddelbart simpel: Man bygger et kunstigt genom ved at efterligne arvemassen hos en simpel bakteriecelle. Derefter putter man det kunstige dna ind i cellen, som man har renset for sine naturlige gener.

Voila: Et styk kunstig celle, som er levedygtig og i stand til at reproducere sig.

På grænsen af det menneskeligt mulige

Fakta

TO INDGANGSVINKLER

At skabe kunstigt liv - fra bunden eller toppen?

Der findes to forskellige udgangspunkter i arbejdet med at skabe kunstigt liv.

Craig Venter og hans forskerhold kommer fra molekylærbiologien, og de forsøger at skille celler ad og skabe nyt liv ud fra naturens principper. Dette udgangspunkt kan kaldes 'Top Down'

Steen Rasmussen er professor i fysik og centerleder på 'Center of Fundamental Living Technology' ved SDU. Her stjæler man ikke fra naturen, man efterligner den knap nok.

I stedet forsøger man at skabe det mest simple liv overhovedet, baseret på nye kemiske designprocesser. Det kaldes 'Bottom Up'.

Man kan sige, at 'Top Down'-folkene skaber software til celler, mens 'Bottom Up'-folkene bygger hardware op fra bunden.

I praksis var det ikke så ligetil. Processen krævede talrige forsøg og mange kontroller, og det tog Craig Venter og hans kolleger 15 år at skabe den kunstige celle.

Hvis man spørger professor Steen Rasmussen, hvordan det kan være så svært, svarer han med et smil: "Hvorfor er det så svært at flyve til Mars?"

Han uddyber:

"Det kræver en meget dyb forståelse af molekylær biologi, og det kræver beherskelse af mange svære teknikker. De har opnået noget på grænsen af, hvad der er menneskeligt muligt, med den viden og den teknologi vi har til rådighed i dag," siger han.

Ikke en helt syntetisk celle

Men selvom Steen Rasmussen taler begejstret om amerikanernes bedrift, så pointerer han også, at der efter hans mening ikke er tale om en egentlig kunstig bakterie.

For selvom Craig Venters forskerhold nok har konstrueret det kunstige genom, så har de brugt den fysiske beholder fra en almindelig celle.

De har, så at sige, lavet nyt software til cellen, mens cellens hardware er cytoplasma fra en naturlig celle.

citatDe har opnået noget på grænsen af, hvad der er menneskeligt muligt, med den viden og den teknologi vi har til rådighed i dag.
- Steen Rasmussen

"De har kun udskiftet en procent af cellens vægt. Det meste af cellen er naturlig, og deres metode begrænser sig derfor til at skabe og ændre liv, som vi kender det fra naturen," forklarer Steen Rasmussen.

En pointe, som han også fremhæver i den kommentar, han er blevet bedt om at skrive til tidsskriftet Nature.

Specialdesignede superorganismer

Kunstig celle eller ej, så er der tale om en milepæl for den syntetiske biologi, fortæller Steen Rasmussen.

Og det er en milepæl, som åbner op for en verden af nye muligheder. For hvis man kan få et kunstigt genom til at styre en celle, så kan man sandsynligvis også designe sine helt egne genomer og på den måde programmere celler til at gøre, som man vil.

"På sigt kan man designe mikroorganismer, som er skræddersyet til særlige formål. For eksempel til at omdanne atmosfærens CO2 til grus," forklarer Steen Rasmussen.

Det er også muligt, at specialdesignede mikroorganismer vil kunne producere brint, biobrændsel og skabe energi gennem kunstig fotosyntese.

Håb og skrækscenarier for den levende teknologi

Den kunstige celle giver håb om at bekæmpe forurening, skabe renere energi og lave ny medicin.

citatDet er et afgørende øjeblik for den syntetiske biologi. Det kan sammenlignes med dengang, man kortlagde det menneskelige genom.
- Steen Rasmussen

Men idéen om specialdesignede mikroorganismer kan også vække mareridt om biologiske våben og farlige bakterier, der ikke kan slås ihjel.

Steen Rasmussen forsikrer om, at vi ikke umiddelbart skal frygte de kunstige celler.

"Forskerne er meget påpasselige med at ikke at arbejde med virulente organismer. Og mikrobiologiske våben kan desværre laves på langt simplere måder," siger han.

Nødvendigt at tænke på fremtiden

Men selvom vi ikke skal frygte en ny Frankenstein eller ustoppelige dræberbakterier lige med det samme, så er det alligevel vigtigt at diskutere og forstå mulighederne for den levende teknologi - også uden for fysikerne og molekylærbiologernes laboratorier, mener Steen Rasmussen.

Derfor har han været med til at grundlægge Initiative for Science, Society and Policy (ISSP), som er en tænketank på SDU, hvor et af fokuspunkterne er de langsigtede konsekvenser af den levende teknologi.

"De fleste anvendelser af levende teknologi ligger ikke lige om hjørnet, men vi er nogle, der bliver nødt til at tænke på, hvad det kan føre til, allerede nu."

Sådan laver du din helt egen bakterie

Idéen er simpel.

1: Byg et kunstigt genom ved hjælp af kemiske processer.

2: Skræl al arvemassen ud af en celle.

3: Tag genomet og sæt det ind i den tomme cellemembran.

Så har du en levedygtig celle, med dit helt eget dna. Når cellen deler sig, bliver den kunstige arvemasse givet videre til andre celler.

Det er tidligere lykkedes forskere at bygge et kunstigt genom, og det er også lykkedes at fjerne genomet fra en celle. Men at få det hele til at lykkes samtidig var en kompliceret proces.

Først skulle forskerholdet skabe et kunstigt genom fra bunden.

De efterlignede genom fra den simple M. mycoides, men indbyggede også et par bevidste afvigelser i det kunstige genom. Ved hjælp af disse vandmærker kunne de bagefter tjekke, at det var 'deres' genom, der blev reproduceret.

Der findes maskiner, som kan samle dna-strenge ved hjælp af kemiske processer, men maskinerne kan kun samle relativt korte stykker dna.

Derfor måtte forskerne lave en masse korte strenge, og derefter sætte dem ned i gær, hvor særlige enzymer reparerede dna'en og satte stykkerne sammen.

Så fik man nogle længere strenge, som måtte sættes ind i en bakterie, og derefter ned i gæren igen, så de kunne samle sig. Efter tre runder havde forskerne produceret et helt genom.

Ved hjælp af kemi lykkedes det forskerne at tage al dna ud af en anden bakteriecelle, M. capricolum, og derefter kunne de transplantere det syntetiske genom ind i den tomme celle.

Undervejs blev enkelte af cellens gener slettet eller forstyrret, men bakterien lignede en normal M. mycoides-bakterie og producerede M. mycoides-proteiner.

Biologiske Våben

Jeg syntes lige der er 2 forglemte pointer for dem som er bange for biologiske våben lavet med denne teknologi.
Den første er at de nationer som vi er bange for vil bruge det til sådanne våben ikke kan bruge teknologien på nuværende tidspunkt, for slet ikke at snakke om at vi kan bruge det til dette indenfor de næste 10-20 år.
Den anden point er at den teknologi vil formindske mængden af folk et biologisk våben rammer siden at man nu kan designe dem til at være taktiske. Det kunne foreksempel være at formindske antallet af celledelinger den kan udføre.

DNA skrives med store bogstaver.

Kære Cecilie Cronwald.
Tak for dine artikler om videnskabelige emner, som jeg synes du behandler på en rigtig fin måde. Men jeg synes at det skæmmer at skrive DNA med to eller tre små bogstaver. Jo, det ikke kun skæmmer dine artikler, men det er fremmedgørende for et vigtigt biologisk, medicinsk, kemisk, biokemisk, genetisk emne, og
det er også i modstrid med den globale konvention. Fejltagelsen stammer fra Dansk Sprognævn, der mener at danskerne ikke skal følge den internationale og videnskabelige konvention, men skal skrive dna og Dna … det sidste er da et misfoster af høj rang!
Har du læst en lærebog eller et leksikon eller ordbog der skriver DNA med småt? jeg har ikke kunnet finde nogle, og jeg er frustreret over at medierne, Politiet og Folketinget ikke kan finde ud af at gøre det entydigt.
Vil du svare mig på om du og Videnskab.dk vil gå over til at følge den globale konvention for DNA?
Med venlig hilsen, Thorkild C. Bøg-Hansen, underviser og pensioneret forsker

Hvem kommer først...

Alene formuleringen "Steen Rasmussen forsikrer om, at vi ikke umiddelbart skal frygte de kunstige celler. Forskerne er meget påpasselige med at ikke at arbejde med virulente organismer." er nok til at få mine advarselslamper til at blinke.
Det indikerer med al tydelighed, at det er potientielt farlige sager der er tale om.
Lad os håbe, at det kun bliver brugt i det godes tjeneste, for dér er der mange anvendelsesområder. Også! 

Illusion og Virkelighed,

'Kunstigt liv', 'artificial biology', er dybest set en illusion, og skal tages med passende forbehold, nøgle-begreberne til forståelse af dette, er Programmering og Kopiering. 'Kunstig intelligens' er et andet begreb for 'programmering', og en 'kunstig tand' er kopiering af princippet 'tand'. Forskere er kommet endnu et skridt videre, i forstålsen af 'biologisk programmering'. Det eneste nye, er at det er det sidste nye.

Vildt spændende udvikling

Jeg synes det er sindssygt spændende de gennembrud der er begyndt at komme på dette område. Der er virkelig muligheder for at løse nogle af verdens store problemer
Jeg synes som sådan heller ikke man skal frygte udviklingen, selvom den på mange måder er grænseoverskridende. Som udgangspunkt er syntetisk liv som er designet til en konkret funktion fuldstændig ukonkurrencedygtigt overfor "naturligt" liv, der har gjort sig fortjent til at være her igennem milliarder af år. Hvis en bakteriestamme der brugte al sin energi på at producere biobrændstof var mere konkurrencedygtig end den øvrige bakterieflora, havde evolutionen formentlig også skabt den selv
Hvad angår faren for visse "slyngelstaters" eventuelle aktiviteter med hjemmedesignede bakterier, så tror jeg heller ikke det er noget man skal frygte. Som det også bliver sagt i artiklen, så er der såmænd væsentligt nemmere måder at lave biologiske våben på. Eksempelvis lever bacillus antracis (miltbrand) i jorden og kan ganske nemt kultiveres. Muligheden for hjemmelavede bakterier øger derfor i mine øjne ikke risikoen for biologisk terror væsentligt, selvom man da selvfølgelig skal passe på med denne såvel som med andre teknologier

lidt mere om syntetiske biologi:

Her fortæller Craig Vinter omkring hvad det er han har og arbjeder med, film er fra 2008 men det er jo stadig en gode bagrunds forstålse om hvad han laver:
http://www.ted.com/talks/lang/eng/craig_venter_is_on_the_verge_of_creati...
Hvis man gære vil vide mere omkring syntetiske biologi muligehed og riciko så er der 3 film om det fra Singularity University:
Omkrig hvad syntetiske biologi:
http://singularityu.org/videos/2009/11/andrew-hessel-intro-to-synthetic-...
http://singularityu.org/videos/2010/01/dr-daniel-reda-on-biotechnology-f...
Muligehederne og ricko:
http://singularityu.org/videos/2009/12/andrew-hessel-on-the-future-of-sy...
Håber det er nogle likes i kan bruge, nogen gang er det bare nemere at forstå, når det er på film syntes jeg. Og syntes at det er et viklige spænde med, den udvikling der er inden for den del af biologien i dag.

Hvem kommer først...

Som med alt andet udbredes tilgængeligheden som tiden går og udviklingen forenkler metoderne. Kontrol over udvikling og anvendelse er umulig, hvilket jo aktuelt ses i tilfældet Iran og deres ønsker om a-kraft (våben) og tidligere bl.a. Indien, Pakistan og Israel.
Så mon ikke det blot er et spørgsmål om, hvem som tager det første skridt til at anvende det som våben - det være sig på nationalt, ekstremistisk eller kriminelt plan.
Derfor bør der allerede nu på internationalt niveau (hvis det ikke allerede foregår udenfor rampelyset) tages initiativ til at mindske risikoen for tilsigtet misbrug. Og så bare håbe på det bedste, men måske især se på kommercielle begrænsninger :)
 

Log ind eller opret konto for at skrive kommentarer

Seneste fra Miljø & Naturvidenskab

Det læser andre lige nu

Spørg Videnskaben

Abonner på vores nyhedsbrev

Når du tilmelder dig, deltager du i konkurrencen om lækre præmier.

Mest sete video

Seneste kommentarer

Seneste blogindlæg