Bioteknologi - fra øl og gærkulturer til gensplejsning
1800-tallets gæringsvidenskab var begyndelsen på bioteknologien, der i dag stadig er i rivende udvikling.
DNA bioteknologi

DNA-molekylet blev først identificeret af den schweiziske forsker Friedrich Miescher (1844-1895) i 1860’erne. James Watson (født 1928) og Francis Crick (1916-2004) opdagede i 1953, at DNA’s opbygning ligner en lang tredimensionel dobbeltspiral eller dobbelthelix. (Illustration: Shutterstock)

I 1875 oprettede brygger J.C. Jacobsen (1811-1887) Carlsberg Laboratorium, hvor lederen af Fysiologisk Afdeling Emil Chr. Hansen (1842-1909) udviklede en metode til rendyrkning af gær.

Hansens ven og studiekammerat Alfred Jørgensen (1848-1925) var varm fortaler for den nye gæringsteknik og startede sin egen virksomhed, der handlede med rene gærkulturer og udviklede instrumenter til industriel fremstilling af rengær.

Jørgensen var også konsulent for bryggerier som Tuborg og Wiibroe.

Han etablerede sit eget laboratorium til at rendyrke mikroorganismer, og han stod bag det første tidsskrift for den nye tekniske gæringsvidenskab.

Omkring århundredeskiftet var Danmark verdens førende inden for gæringsvidenskab og Den Polytekniske Læreanstalt (nu Danmarks Tekniske Universitet) oprettede det første professorat i gæringsfysiologi og landboteknisk kemi allerede i 1908.

Bioteknologiens skiftende betydninger

Betegnelsen bioteknologi blev opfundet i 1919 af en ungarsk landbrugsingeniør, Károly Ereky (1878-1952). For ham betød bioteknologi primært en mekanisk bearbejdning af naturlige råprodukter.

Ereky havde besøgt Danmark og var imponeret over landbrugets teknologiske niveau. Han ønskede at skabe en ungarsk landbrugsrevolution, der matchede den danske.

Erekys bøger var skrevet på tysk, og ordet bioteknologi vandt hurtigt stor udbredelse i Tyskland, men i en lidt anden betydning end Ereky havde forestillet sig. Her blev bioteknologi koblet tæt sammen med biologisk teknologi i den danske gæringsvidenskabelige tradition og brugt i sammenhæng med mikrobiologisk forskning og industri.

Gennem 1900-tallet havde begrebet bioteknologi skiftende betydninger. I 1930’erne forbandt mange forskere og ingeniører bioteknologi med en slags ingeniørmæssig forbedring af planters, dyrs og menneskers biologiske egenskaber – og ofte med forbindelse til racehygiejne.

Efter 2. Verdenskrig tog man afstand fra racehygiejne, og bioteknologi fik en ny mening. Nu var det igen den biokemiske ingeniørkunst baseret på mikrobiologi, der var i fokus, eksemplificeret ved udviklingen af lægemidler som penicillin og poliovaccine, men også industriel fremstilling af enzymer og proteiner.

Begyndelsen på gensplejsning

Opdagelsen af DNA’s dobbelthelix struktur i 1953 medførte stor interesse for at undersøge sammenhænge mellem bestemte DNA-sekvenser og biokemiske reaktioner i forskellige organismer. Der skulle dog en række opfindelser i 1970’erne til, før opdagelsen fik praktiske anvendelsesmuligheder i form af for eksempel genteknologi.

Teknikker til bestemmelse af afgrænsede gensekvenser blev i 1970-1973 udviklet af et forskerhold ved Cornell University. Paul Berg (født 1926) ved Stanford University opfandt i samme periode en metode til at splejse eller rekombinere forskellige stykker DNA. Metoden er i dag kendt som gensplejsning.

Sammen med andre forskere fremstillede Berg verdens første genetisk modificerede organisme (GMO). Det var en bakterie, der havde fået indsat en DNA-streng, der gjorde den modstandsdygtig over for et bestemt antibiotikum. Det nye gen gjorde det muligt for forskere at se, om deres gensplejsning havde frembragt levedygtige celler.

Når de behandlede cellekulturen med det pågældende antibiotikum, var det nemlig kun de gensplejsede bakterieceller, der overlevede.

Stort kommercielt potentiale i gensplejsning

I 1973 skabte Rudolf Jaenisch (født 1942) ved Massachusetts Institute of Technology verdens første genetisk modificerede (transgenetiske) dyr - en mus med et kræftfremkaldende DNA-virus, SV40.

knockout teknik hårfarve mus gener DNA

De lysere mus i midten er de såkaldte 'knockout-mus', hvor et eller flere gener med relation til hårfarve er blevet inaktiveret (knockoutet). Knockout-teknikken blev opfundet i 1980’erne og er nu meget anvendt inden for biomedicinsk forskning. (Foto: Shutterstock)

Den nye genteknologi havde stort kommercielt potentiale. Stanford Universitet søgte i 1974 om patent på Boyers og Cohens gensplejsningsmetode. Patentet blev givet i 1980.

I mellemtiden havde Boyer startet virksomheden Genentech sammen med Robert A. Swanson (1947-1999), der stillede risikovillig kapital til rådighed for den bioteknologiske satsning. Genentech udviklede verdens første lægemiddel produceret med genteknologi, et insulinprodukt, som blev markedsført under licens af det amerikanske medicinalfirma Lilly.

I 2009 købte det schweiziske Hoffman-La Roche Genentech for anslået 46,8 milliarder US dollars – det svarer til cirka 14 procent af Danmarks bruttonationalprodukt på samme tidspunkt.

Store risici forbundet med genteknologi

Genteknologiens pionerer så også store risici forbundet med anvendelsen af genteknologi. Paul Berg var interesseret i at forstå SV40-virussets molekylære biologi ved hjælp af gensplejsning. Han opgav dog forsøgene af frygt for, at organismerne kunne undslippe laboratoriets sikkerhedsforanstaltninger og sprede kræftvirusset til omgivelserne.

Berg var en af initiativtagerne til en vigtig konference om gensplejsning, afholdt i 1975 ved Asilomar-konferencecentret i Californien. Her vedtog forskerne en række sikkerhedsforanstaltninger, der skulle minimere risikoen ved forsøg med gensplejsning.

Asilomar-konferencen var en vigtig begivenhed i bioteknologiens historie, for den viste, at forskere var villige til at tage ansvar for deres egen forskning. Den var også med til at skabe offentlig debat om fordele og ulemper ved den nye bioteknologi baseret på genteknologi.

PCR-metoden gjorde hele processen hurtig

Mens forskere og andre var optagede af at diskutere bioteknologiens potentielle risici, gik den bioteknologiske udvikling hastigt videre. I 1983 opfandt Kary Mullis (født 1944), en amerikansk biokemiker med ansættelse ved biotekvirksomheden Cetus Inc., PCR-metoden (Polymerase Chain Reaction).

Ved hjælp af PCR kan man hurtigt opformere eller kopiere DNA-sekvenser. Før PCR tog det tid at fremstille hver enkelt DNA-sekvens. Med PCR kan man helt automatisk producere tusind- eller millionvis af de ønskede DNA-sekvenser. PCR er i dag en helt uundværlig teknik inden for forskning, retsmedicin og lægemiddelproduktion.

At PCR’s fulde potentiale ikke var indset, da opfindelsen blev gjort, afspejles af, at Cetus belønnede Mullis med (sølle) 10.000 US dollars for opfindelsen, men senere solgte patentet for 300 millioner US dollars til Hoffman-La Roche.

Mullis modtog dog Nobelprisen i 1993 for sit arbejde. Det er senere blevet diskuteret, om Mullis fortjener hele æren for opfindelsen af PCR, for en tilsvarende metode synes at være blevet beskrevet, men ikke udviklet, allerede i 1971.

GMO patenteres i 1980

I 1980’erne var bioteknologi baseret på de genteknologiske opfindelser i rivende udvikling, og det skyldtes ikke kun PCR. I 1980 fastslog den amerikanske højesteret i en berømt afgørelse i sagen Diamond v. Chakrabarty, at GMO’er kunne patenteres.

Den indiske bioingeniør Ananda Mohan Chakrabarty (født 1938) arbejdede for General Electrics og havde opfundet en bakterie, som kunne nedbryde råolie og derfor var anvendelig ved olieudslip. Chakrabarty og General Electrics fik med dommen lov til at udtage patent på den oliespisende bakterie.

I 1983 ansøgte den amerikanske biotekvirksomhed Advanced Genetic Sciences om tilladelse til markforsøg med en genmodificeret bakterie, der kunne beskytte planter mod frost. På grund af protester og sagsanlæg blev forsøgene først gennemført i 1987, hvor en jordbær- og en kartoffelmark i Californien blev sprøjtet med bakterien. Det var den første GMO, der blev sat ud i naturlige omgivelser, og forsøgsmarkerne blev straks forsøgt ødelagt af miljøaktivister.

gmo demonstration Monsanto

Demonstration mod Monsanto i Vancouver, 2013. Gmo møder modstand verden over, ikke mindst i Canada, Europa og USA. En undersøgelse foretaget i 2014 af ABC NEWS viste, at omtrent halvdelen af alle amerikanere mener, at gmo kan være farlig for helbredet. Over 90 procent støtter mærkning af gmo i fødevarer. (Foto: Rosalee Yagihara)

Genmodificerede planter blev et taleemne

Den første GMO-plante blev fremstillet i 1982, og de første forsøg på marker blev gennemført i 1986 i USA og Frankrig. Forsøgene blev udført med en genetisk modificeret tobaksplante, der var blevet gjort modstandsdygtig over for sprøjtemidler.

Den første GMO i handlen var FlavrSavr-tomaten, der i 1994 blev godkendt af de amerikanske myndigheder. FlavrSavr havde fået indsat en DNA-sekvens, der udsatte modningsprocessen, og den kunne derfor holde sig længere på supermarkedernes hylder.

Året efter blev Monsantos NewLeaf-kartoffel godkendt i USA. Den var blevet modificeret med en DNA-sekvens fra bakterien B. thuringiensis (Bt), som danner et naturligt giftstof mod insekter. Senere er der også udviklet Bt-transgen majs og bomuld.

GMO er i dag et stort marked

GMO udgør i dag et stort marked inden for landbrug og fødevarer. Siden 1996 er det samlede areal i verden til dyrkning af GMO-afgrøder vokset voldsomt. Væksten er størst i udviklingslande, og mange ser her bioteknologi som grundlaget for en ny grøn revolution.

Da den indiske landbrugsminister i 2014 åbnede et nyt forskningscenter for bioteknologisk jordbrugsforskning, sagde han:

»Der er et påtrængende behov for at tage nye bioteknologiske metoder i brug, hvis Indien skal udvikle et bæredygtigt landbrug, der kan brødføde en voksende befolkning.«

Også medicinalindustrien anvender i stigende grad bioteknologi. Med de første gensplejsningsteknikker udviklet i 1970’erne blev man i stand at fremstille medicin ved hjælp af GMO.

I 1978 producerede Genentech for første gang syntetisk insulin ved at splejse en DNA-sekvens, der koder for proteinhormonet insulin, og derefter indsætte genet i en bakteriecelle. Bakterien fungerede derved som en lille insulinfabrik. Andre medicinske anvendelsesmuligheder af bioteknologi er genterapi, dvs. indsættelse af nyt DNA-materiale direkte i patientens krop som behandlingsmetode, og gentests, hvor man undersøger patienters egne gener for spor efter kendte arvelige sygdomme.

genom gen DNA molekyle

I 2003 afsluttede forskere kortlægningen af det menneskelige genom, som er den genetiske information indeholdt i menneskets DNA-molekyler. Maskiner gjorde det teknisk muligt at undersøge de over 100.000 forskellige gener i genomet.

Den kommercielle interesse versus behov

Siden Asilomar-konferencen har spørgsmål om bioteknologiens potentielle risici og dens tiltagende kommercialisering været fast bestanddel i den offentlige debat. Der bliver forsket meget i miljø- og sundhedsmæssige konsekvenser af de nye gensplejsede fødevare- og medicinalprodukter.

Nogle frygter, at det kan være usundt for dyr og mennesker at spise genmodificeret mad. Andre nærer bekymring for, at nogle af de nye genmodificerede egenskaber kan sprede sig ukontrollerbart eller på anden vis have uønskede konsekvenser for naturens orden. Mange ser en fare for, at de stærke kommercielle interesser i bioteknologi helt vil overskygge hensynet til mennesker og miljø.

Delte meninger om GMO-fødevarer

Store videnskabelige organisationer som American Association for the Advancement of Science og EU’s direktorat for forskning og innovation har konkluderet, at GMO-fødevarer ikke medfører større miljø- og sundhedsrisici end konventionelle produkter.

ForskerZonen

Denne artikel er en del af ForskerZonen, som er stedet, hvor forskerne selv kommer direkte til orde. Her skriver de om deres forskning og forskningsfelt, bringer relevant viden ind i den offentlige debat og formidler til et bredt publikum.

ForskerZonen er støttet af Lundbeckfonden.

Det har dog ikke lukket debatten, nærmest tværtimod. I europæiske opinionsundersøgelser er det stadig godt halvdelen af befolkningerne i EU-lande, der siger, at de er imod GMO-afgrøder og ikke ønsker GMO-fødevarer i handlen.

Halvdelen angiver dog, at de er generelt optimistiske, hvad angår bioteknologiens og genteknologiens anvendelsesmuligheder, og en lidt større andel svarer, at de støtter udviklingen af genterapi og stamcelleforskning.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.