Hvorfor virker ikke genmanipulering?

Hvordan reagerer en plante når man tukler med genene? Hvorfor virker ikke genmanipulering alltid slik som forventet? Studiene av det lille ugresset

GENMANIPULATOR: Professor Reidun Aalen med et genmanipulert eksemplar av planten Vårskrinneblom . Foto: Ståle Skogstad (©)

I kjelleren i Biologibygningen på Blindern står det flere brett med litt pjuskete planter beskyttet i tuber av plast. Det er ugresset Vårskrinneblom , kalt Arabidopsis thaliana på latin. Den unnselige veksten kan gi viktig informasjon om hva som skjer når planter blir genmanipulert. Til forskjell fra sine viltvoksende slektninger er laboratorieplantene i Oslo tilført et ekstra gen utenfra. Nå studerer forskerne hva som skjer med det fremmede genet.

– Tidligere hadde vi en ganske enkel forståelse av hvordan dette fungerte. Vi bare satte inn et ekstra gen og regnet med at det ville fungere uproblematisk sammen med de andre genene i arvematerialet. Men etter hvert oppdaget forskere at det ikke alltid gikk som forventet. Vi trodde at genet vi satte inn, skulle være ”skrudd på”, altså virke aktivt i forskjellige faser av plantens liv, men noen ganger skrus det nye genet ikke på i det hele tatt. Nå forsøker vi å finne ut hvorfor dette skjer, forteller professor Reidunn Aalen ved Biologisk institutt.

Hun er leder av forskningsprosjektet på det genmanipulerte ugresset.

Først i verden

Valget av Vårskrinneblom er ikke tilfeldig. Arabidopsis thaliana er den første planten i verden som har fått hele sitt arveanlegg ferdig sekvensert. Et stort antall laboratorier i en rekke land jobbet i fem år med å kartlegge plantens gener. I desember i fjor ble resultatet presentert i en artikkel i tidsskriftet Nature . Forskerne har altså fått tilgang til informasjon om hele plantens arvemateriale, det såkalte genomet . I stedet for å studere ett og ett gen, kan man nå se på samspillet av genene i hele genomet.

Forskning på Vårskrinneblom er en verdensomspennende aktivitet, fordi plantens arveanlegg er enestående godt dokumentert. Ved Biologisk institutt i Oslo forsøker man å finne en nisje innen denne forskningen ved å se på såkalt ”transgen inaktivering”. ”Transgen” henviser til det fremmede genet som planten blir tilført, og kjernespørsmålet er hvorfor det nye genet ikke blir aktivisert.

– Studier av ”transgen inaktivering” har ført til oppdagelsen av mekanismer i planten som beskytter genene mot annet arvestoff. I planten finnes det fra naturens side biter av DNA som hopper rundt fra sted til sted i genomet og kan ødelegge genene. Genene må beskytte seg og har egne mekanismer for inaktivering. Plantene har også mekanismer som beskytter dem mot innkommende arvemateriale fra virus. Det synes som om planten oppfatter det fremmede genet vi har satt inn, som en hoppende DNA-bit eller virusarvestoff og beskytter seg derfor mot ”nykommeren”, forklarer Aalen.

Disse mekanismene ser ut til å virke når flere enn én kopi av det fremmede genet er blitt overført til en plante. Men selv med bare en kopi av det fremmede genet er det ikke alltid det blir ”skrudd på”.

– Når vi studerer inaktivering, ser vi på hvor i genomet dette skjer. En hypotese er at genets posisjon blant plantens arveanlegg har betydning for inaktivering, forteller hun.

I tillegg er Aalens forskningsgruppe ute etter å identifisere gener i Vårskrinneblom som spiller en rolle når det gjelder frøutvikling og plantens stresstoleranse overfor salter og skadelige oksygenforbindelser.

Usikkerhet

Plantene som det forskes på i Oslo, blir genmanipulert ved hjelp av en bakterie. Bakterien utstyres med et gen som den "legger igjen" i plantens arvemateriale. Andre måter å genmanipulere på er å feste deler av arvestoff til små partikler av tungmetaller som gull eller wolfram, som deretter blir skutt inn i plantene.

– Det har vært stor skepsis til genmanipulering av planter: Vet vi egentlig hva som skjer når vi setter inn fremmede gener? Vår forskning vil forhåpentlig bidra til at vi i større grad vet hva vi gjør, sier Aalen.

Bokser med spirende gr�WIDTH=

SPIRER: I disse boksene vokser de genmanipulerte plantene fram. Foto: Ståle Skogstad (©)

Hun understreker at Vårskrinneblom er en modellplante. Den er valgt fordi organismen har gode egenskaper i forhold til forskning. Levetiden er kort og genomet lite. Men forskningsresultater fra Vårskrinneblom er allerede anvendt på nytteplanter. Fra det lille ugresset har genetikerne hentet kunnskap om hvordan hvete kan beskyttes mot sykdom, tomater modnes og hvordan rapsavlingene kan økes. Nå som hele genomet til planten er sekvensert, er det ventet at genetisk kunnskap fra Vårskrinneblom skal kunne overføres til en rekke andre organismer. Noen av genene i planten er også svært like de man finner hos dyr, og studiene av plantens arveanlegg kan komme til å kaste nytt lys over genetiske mekanismer hos både dyr og mennesker.

– Nå har vi oversikt over det som er av gener i denne modellplanten. Men vi vet ikke hva alle disse genene gjør. Den store utfordringen er å finne ut funksjonene til genene og hvordan genene virker sammen, sier Aalen.

I 1777 beskrev den britiske botanikeren og apotekeren William Curtis Arabidopsis som en plante ”uten særlig gode egenskaper eller nytteverdi”. I dag er Vårskrinneblom kanskje den viktigste planten i verden når det gjelder genetisk forskning.

Emneord: Teknologi, Bioteknologi, Matematikk og naturvitenskap, Basale biofag, Molekylærbiologi, Genetikk Av Johannes W. Løvhaug
Publisert 1. feb. 2012 12:11
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

Ikke UiO- eller Feide-bruker?
Opprett en WebID-bruker for å kommentere