Geenien muokkaus on yhä halvempaa ja helpompaa – ja tästä hyötyvät myös bioterroristit

Geenitekniikan kehittyminen etenee huimaa vauhtia. Nyt päästään jo muokkaamaan perimän sisäistä rakennetta niin, ettei itse geeneihin tuoda ulkopuolisia osia. Näin voidaan muuttaa kasvien ja eliöiden ominaisuuksia haluttuun suuntaan luomalla tarkka mutaatio.

tiede
rintasyöpäsoluja
Pahanlaatuinen rintasyöpäsolu, jossa näkyy vihreällä solun aktiinitukiranka ja paljon solun ulokkeita, joiden avulla syöpäsolut liikkuvat elimistössä tehden etäpesäkkeitä. Siniset ovat solujen tumia.Turun yliopisto/ Guillaume Jacquemet

Geenimutaatiolla on huono maine ihmisten mielissä, vaikka toisaalta on kyse kautta historian tapahtuneesta toiminnasta. Aiemmin ihminen vain ei hallinnut tätä solujen jakautumisessa tapahtuvaa muutosta yhtä hyvin kuin nyt.

Kasvien jalostus on kautta aikojen perustunut tuottavamman lajikkeen valintaan. Tätä lajiketta on sitten yritetty risteyttää yhä paremmaksi muiden kanssa.

Ensimmäisen kerran ihmisen perimän rakenne eli genomisekvenssi selvitettiin vuonna 2003 kalliissa ja laajassa HUGO-projektissa. Ihmisellä on noin 22 000 geeniä. Nyt yhden genomin sekvensointi eli rakenteen kuvaaminen maksaa alle tuhat euroa.

Syövän syntyä tutkimusryhmänsä kanssa selvittänyt akatemiaprofessori Johanna Ivaska Turun yliopistosta kertoo useiden syöpäkasvaimien genomin olevan jo selvillä. Itse kukin voi tarkastella niitä myös my cancer genome (siirryt toiseen palveluun)-nettisivulta. Ivaska muistuttaa kuitenkin, että jokainen syöpäkasvain on omanlaisensa ja sisältää suuren määrän geenimutaatioita solujen jakautuessa virheellisesti.

Tarkkaa hoitoa pelkkiä geenejä muuntelemalla on vielä mahdoton tehdä.

– Syövässä niitä mutaatioita on satoja ja yleensä genomi on pahasti sekaisin. Tavallaan editoitavaa olisi ehkä niin paljon, että ei sellasta terapeuttista hyötyä ainakaan ihan lähitulevaisuudessa voida ajatella saavutettavan, arvioi Ivaska.

Fluorenssimikroskoopilla otettu kuva ihmisen kromosomeista.
Fluorenssimikroskooppikuva ihmisen kromosomeista.Yle

Sen sijaan syövän hoitoon käytettävien lääkkeiden kehittelyssä pystytään käyttämään geenitietoa hyväksi. Kasvaimien genomin perusteella ne voidaan luokitella ja ennakoida, mikä lääke tehoaa mihinkin syöpään. Valitettavasti nämä täsmälääkkeet toimivat vain hetken ja syöpä kehittää niille vastustuskyvyn.

Tutkijat ovat Johanna Ivaskan mukaan usein askeleen jäljessä eri syöpäasteiden tutkimuksessa.

– Kymmenen vuoden päästä olisi jo ehkä semmoinen arsenaali, että olisi mahdollisesti ensimmäisen, toisen, kolmannen, neljännen ja viidennnen polven hoidot, jolloin sitten ensimmäisenä kysymyksenä tulee vastaan raha.

– Nämä hoidot maksavat satojatuhansia euroja vuodessa per potilas ja silloin kysymykseen tulee se, kuinka pitkälle tätä voidaan jatkaa yhden yksilön kohdalla yhteiskunnan varoilla. Se on yhtä suuri kysymys kuin itse tähän genomieditointiin liittyvät kysymykset, akatemiaprofessori Johanna Ivaska pohtii.

Halvan geenieditoinnin riskit

Tiedelehti Science julisti CRISPR/Cas9-genomieditoinnin viime vuoden läpimurroksi. Alunperin genomieditointiin johtanut uusi tekniikka löydettiin jugurtista, kun tutkittiin bakteerien toimintaa viruksia vastaan. Tutkijat Jennifer Doudna (siirryt toiseen palveluun) ja Emmanuelle Charpentier (siirryt toiseen palveluun) kehittivät CRISPR-geenieditoinnin, jossa tarvitaan vain tietty entsyymi ja sitä oikeaan kohteeseen opastava RNA-komponentti eli geeneissä muutenkin tietoa välittävä nukleiinihappo.

Tällä menetelmällä pystytään geenejä leikkelemään hallitusti eli aiheuttamaan mutaatioita täsmällisesti ja kontrolloidusti.

Tekniikka on aiempiin verrattuna nopeampi ja edullinen. Siksi se on levinnyt nopeasti tutkijoiden käyttöön.

DNA:n tutkimista laboratoriossa.
Laurent Gillieron / EPA

Tähän sisältyy myös riskejä. Ruotsin kuninkaallisella teknillisellä korkeakoululla vieraileva tutkija Marko Ahteensuu on tutkinut genomieditointiin liittyviä eettisiä kysymyksiä. Hänen mukaansa se, että yhä laajeneva joukko asiantuntijoita hallitsee bioteknologiaa on paitsi mahdollisuus myös uhka. Tähän liittyy myös ja tee-se-itse -biologialiikken nousu.

Eri tiedelehdet ovat myös julkaisseet artikkeleita muun muassa siitä, miten tutkijat ovat rakentaneet uudelleen vajaa sata vuotta sitten (1918-1920) Euroopassa riehuneen espanjantaudin aiheuttajan genomin. Tarkka kuvaus rakentelusta voisi olla käyttöohje bioterroristille.

Dosentti Marko Ahteensuun mukaan tässä yhteydessä käytiin laaja keskustelu siitä, pitääkö tällaisia artikkeleita ollenkaan julkaista tai ainakin niiden sisältö olisi arvioitava tarkkaan jo etukäteen myös riskien kannalta.

Ehec-bakteerin perimä tietokoneen näytöllä
EHEC-bakteerin perimä tietokoneen näytöllä.EPA/ MARCUS BRANDT

– Tietyt kehityskulut nostavat tahalliseen vahingontuottamiseen tähtäävän väärinkäytön todennäköisyytta, Ahteensuu arvioi.

Näitä ovat tarvittavan tietotaidon leviäminen, tekniikoiden, tarvikkeiden ja biologisten osien sataavuuden parantuminen ja edellä mainittujen sallimat uudet mahdollisuudet.

Riskitason noususta ei kuitenkaan seuraa Marko Ahteensuun mukaan, että kehityskulut olisivat ongelmallisia tai että niitä pitäisi rajoittaa.

Geenimuuntelun oikeudellisia rajoja pohditaan EU:ssa

Joka tapauksessa tietoa ihmisen, kasvien ja eliöiden geeneistä ja niiden muokkaamisesta on koko ajan enemmän saatavilla. Euroopan unionissa pohditaan parhaillaan geenimuuntelusäädösten ajantasaistamista. Yhdysvallat sallii geenimuunneltujen kasvien viljelyn, joka Euroopassa on rajoitettua.

Sekä Yhdysvalloissa että Euroopassa on käytössä lupamenettely, mutta USAssa se perustuu hieman enemmän ominaisuuksiin ja lopputuotteeseen, mutta Euroopan Unionissa sääntely on enemmän tekniikkaperusteista.

Akatemiaprofessori Eva-Mari Aro Turun yliopistosta pitää nykyistä geenieditointia paljon parempana kuin entistä tekniikkaa. Siinä genomia muokattiin säteilyllä tai kemikaaleilla sattumanvaraisesti. Nykyisellä geenieditoinnilla mutaatio saadaan aikaan tarkasti.

Mutta aina lopputuloksena on muutos kasvin tai eliön ominaisuuksiin.

Jutussa mainitut tutkijat puhuivat Suomalaisen Tiedeakatemian Genomieditoinnin mahdollisuudet -seminaarissa 18. toukokuuta. Tallenne esitelmistä on katsottavissa Tiedeakatemian sivuilta (siirryt toiseen palveluun).