Insulin på trær?

Kristine Magnus

Publisert onsdag, den 28. januar, 2004.

Utrykket An apple a day keeps the doctor away kan få en helt ny betydning i fremtiden. Hva om f. eks. diabetikere kan nyte genmodifiserte epler, stappfulle av insulin i stedet for å bruke sprøyter?

Eller hva med genmodifiserte superepler som var så stappfulle av helsebringende næringsstoffer at de beskyttet mot alle slags sykdommer? Selv ihuga motstandere av genmodifisering kunne bli fristet til å ta en bit av slik frukt. Og jeg skulle gjerne vært gartner i en slik eplehage. Men hvordan får man i det hele tatt et fremmed gen inn i en plante? Er det mulig å overføre menneskegener til planter? Kan f. eks. genmodifiserte epletrær produsere menneskelig insulin?

Arabidopsis, liten og nyttig
For å få svar, tok jeg kontakt med Ragnhild Nestestog som forsker på genmodifiserte planter ved Norges Landbrukshøyskole hvor jeg studerer. Hun jobber spesielt mye med den vesle, populære planten Arabidopsis thaliana (Vårskrinneblomst). Den har mange egenskaper som forskere liker, forteller Nestestog. - Den tar liten plass, er lett å dyrke, produserer raskt mange frø og har dessuten et ganske lite, men oversiktlig arvestoff. Og det vi lærer oss om Arabidopsis, viser seg å være nyttig for å forstå mange andre planter. Derfor ble vi enige om å bruke Arabidopsis i stedet for epletrær i første omgang, ettersom det vil gå mye raskere enn å vente til et epletre vokser opp og får frukt.


Gener på nett
Første skritt var å få tak i genet for menneskelig insulin. Hvis genet vi skulle ha tak i fantes i en plante, kunne vi ha knust alle cellene i noen blader fra planten med en drill. Da ville vi fått en cellesuppe av gener, proteiner og annet cellemateriale. Ved å tilsette spesielle kjemikalier kunne vi isolert arvestoffet. Og for å finne akkurat det genet vi ønsket, kunne vi brukt noe som heter en PCR-maskin, som er en slags DNA-kopimaskin. Den kan lage mange kopier av et spesielt gen. Men vi ville jo sette inn et insulingen fra et menneske. Derfor gjorde vi noe så enkelt som å bestille insunlingenet fra andre forskere som hadde isolert det fra hudceller i stedet for bladceller. Ikke mange dager senere fikk vi mange kopier av genet tilsendt i et lite rør.  

Aggressive plasmider
Med insulingenet i hus, stod vi overfor neste utfordring. Hvordan kan vi lure dette genet inn i en plante slik at den tror det er sitt eget og tar det i bruk? Her brukte vi et veldig smart triks som naturen har funnet på selv. Nesten alle bakterier inneholder noen små, runde DNA-molekyler som kalles plasmider. Det gjør også Agrobacterium, en bakterie som angriper planter med plasmider og gir dem en kreftlignende sykdom. Forskerne på Ås hadde på forhånd endret disse runde DNA-molekylene slik at de ikke fremkalte kreft, men allikevel kunne brukes til å overføre nye gener til en plante.

Gensløyd
Nå tok vi i bruk skikkelig gensløyd. Ved hjelp av små proteiner som kan klippe i gener, fikk vi delt opp plasmidet. Deretter ble insulingenet satt på plass i plasmidet ved hjelp av små proteiner som kan lime sammen DNA-molekyler. Slik fikk vi tusenvis av plasmider med insulingen i, og disse helte vi oppi et glass med Agrobacterium-bakterier som ikke hadde egne plasmider. (Disse bakteriene er et så vanlig arbeidsverktøy at forskere kan kjøpe dem i en nettbutikk i mange ulike varianter).

Våre insulinplasmider ble sugd opp av bakteriene så snart de ble blandet sammen. Men det var ikke sikkert at alle bakteriene hadde klart å ta opp plasmid. Derfor helte vi bakteriene ut i en liten skål med alle de næringsstoffene de trenger for å overleve, pluss litt ampicillin. Plasmidet vi brukte var nemlig så smart konstruert at det også inneholdt et gen som gjør bakterier motstandsdyktige mot et antibiotikum som heter ampicillin. Dermed ville bare bakterier som har sugd opp vårt plasmid, kunne overleve under disse betingelsene. Alle andre bakterier ville lide en stille død. Vi lot bakteriene vokse i fred i noen dager i et varmeskap, mens jeg ventet i spenning!

Vi genmodifiserer
Da jeg besøkte laben noen dager senere, var det mange flekker med bakterier (kolonier) på skålen. De ble løst opp i et flytende næringsmedium. Deretter dyppet vi en liten og litt puslete Arabidopsis-plante ned i bakterieløsningen for at den skulle  bli genmodifisert. Denne planten var så ung at frøene i den kun bestod av noen få celler. Nå satset vi på at bakteriene ville angripe noen av frøcellene og plassere insulin-genet sitt der. Planten ble så varsomt plassert i en blomsterpotte, og fikk vokse seg stor.


Innhøsting
Etter noen uker var frøene modne, og vi kunne høste dem. Jeg så nå for meg at alle disse frøene hadde insulingenet i arvestoffet sitt, men så enkelt var det ikke. For bare 1% av alle frøene som faller av planten har tatt opp fremmed DNA, fortalte Nestestog. Hun var selvfølgelig forberedt på dette problemet og hadde nok et triks på lur. Plasmidet vi brukte inneholdt enda et gen, et gen som gjør planter i stand til å tåle stoffet canamycin. Planter som ikke har dette genet, vil derimot dø når de dyrkes med canamycin. Dermed sådde vi frøene ut igjen i en næringsskål som inneholdt Canamycin . Og jeg måtte gå rundt i spenning igjen og vente. Ville de få frøene som hadde tatt opp vårt plasmid vokse opp? Heldigvis gikk det bra. Vi fikk spirer som var genmodifisert med vårt plasmid og som ble flyttet til vanlig jord. Og når de er ferdigvokste er det bare å forsyne seg med insulin, hvis man skulle trenge det. Plantene tror nemlig at insulingenet er sitt eget. Derfor bruker de det som en oppskrift til å lage proteinet insulin. De fleste gener er faktisk ikke noe mer mystisk enn oppskrifter på proteiner.

Hadde vi i virkeligheten satt insulin-genet inn i et eplefrø i stedet for et Arabidopsis-frø ville vi fått epler med insulin i. Nestestog tror det er mulig, men det er et lite problem. Tarmenzymene våre vil sannsynligvis ødelegge proteinet så snart det blir svelget. Skal jeg lykkes med insulineplene mine må jeg derfor først finne en måte å beskytte insulinet i tarmen, slik at det ikke blir frigjort før det når blodet. Finner jeg en løsning på dette problemet, vil jeg - når jeg er ferdig på skolen - kunne starte min egen insulin-eplegård og kanskje gjøre mange barn med sukkersyke sunne og glade!

Hva er diabetes type 1?
Mennesker med diabetes type 1 må ta insulin gjennom sprøyter hver eneste dag for å overleve.  Bukspyttkjertelen deres klarer ikke å produsere proteinet selv, og kroppens celler er helt avhengig av stimuli fra insulin for å nyttiggjøre seg energi i form av sukker. Uten insunli hoper det seg opp med sukker i blodet, noe som er veldig skadelig for kroppen.

Takk for hjelpen til:
Ragnhild Nestestog (Norwegian Arabidopsis Research Center) og førsteamanuensis Hilde-Gunn Opsahl Sorteberg, Institutt for plante- og miljøvitenskap, Norges Landbrukshøgskule (NLH).

ACGT © ITU. Redaktør: