Next Generation Sequencing (NGS). Navnet dækker over en fremadstormende teknologi, der udvikler sig så hurtigt, at forskerne stadig prøver at begribe de muligheder, der åbner sig. Men teknologien er en realitet. Det er ikke længere et ønskescenarie, men et faktum, der er i fuld gang med at ændre den verden, vi lever i. Vi lever nu i Next Generation.
Gensekventering er navnet på dansk, og Next Generation dækker over nye maskiner, der kan afkode dna fra organismer, mennesker og planter på få timer til en pris, der allerede er kommet ned på 45.000 kroner.
Hvad der tidligere var sci-fi-agtige visioner om fremtidsmulighederne, er nu ved at være realiteter inden for alt fra retsvæsen til sygehuse. Her er nogle eksempler på, hvordan NGS ændrer forskernes arbejde:
Retsgenetik: Et hår afslører forbryderens ansigtstræk
I dag bliver dna-profiler skabt på Retsgenetisk Afdeling på Københavns Universitet, hvor 110 medarbejdere bruger næsten al deres tid på at hjælpe politiet i efterforskningen, når man finder hår eller blod på gerningssteder. Men leder Bo Simonsen har for længst set enorme potentialer i NGS og kæmper for at få tid til at forske i teknologien.
»Gensekventeringen åbner for, at vi kan få et hav af data, som f.eks. om forbryderen har en kløft i hagen, hvordan hans øreflip ser ud, hans hårfarve, hvor høj han er, om han er af særlig etnisk oprindelse osv. Mulighederne er enorme,« siger Bo Simonsen.
I dag laver Retsgenetisk Afdeling klassiske dna-profiler, men en udfordring er, at retsgenetikerne kun kan søge efter bestemte svar, hver gang de laver en profil, og for hver undersøgelse opbruger de det sparsomme dna-materiale, som de har at gøre godt med.
»Typisk står vi jo kun med et hår eller en plet blod. Det er den store udfordring, især for vores brug af NGS-teknologier, da den er udviklet til diagnostik af patienter, hvor du har adgang til ubegrænsede blodprøver,« siger Bo Simonsen.
Derfor arbejder afdelingen på at få samme mængde viden ud af store som små prøver.
»For 20 år siden kunne vi ikke lave dna-profiler på 20 celler. Det kan vi i dag, så vi er i fuld gang med at forfine vores metoder og gøre dem mere sensitive,« siger Bo Simonsen.
Til gengæld har retsgenetikerne masser af dna-materiale, når de skal hjælpe med at fastslå en dødsårsag i forbindelse med en obduktion, og her kan NGS-teknologierne også hjælpe. Genetiske data kan f.eks. afgøre, om personen var disponeret for pludseligt hjertestop, om personen havde stofskiftesygdomme eller var dårlig til at omsætte lægemidler. Den viden kan afgøre, om en person blev forgiftet.
Bo Simonsen ser derimod ikke NGS-teknologien som en hjælp til at afgøre, om dna-spor stammer fra en bestemt person. I dag er der nemlig typisk under en milliontedel chance for, at et match mellem en dna-prøve på gerningsstedet og en dna-prøve fra en gerningsmand stammer fra en anden person.
»Det tal er så højt, at det ikke giver mening at forbedre det. Beviset bliver ikke bedre med nye teknologier,« siger han.
Bo Simonsen tror på, at NGS-teknologierne kan være helt almindelig praksis i politiets efterforskning om ti år, men det afhænger af, hvordan andre lande tager teknologien til sig. I dag har flere EU-lande allerede regler, der gør det umuligt at bruge dna til viden om gerningsmanden, og Danmark er for lille til at løfte udviklingsopgaven alene.
»Emnet er meget tabubelagt i andre lande, og meget handler om privacy issues, hvor folk er bange for, hvad der sker med dna-oplysningerne. Hvis en modstand breder sig i Europa, så kommer det også til at begrænse vores arbejde,« siger Bo Simonsen, der i dag deltager i arbejde med NGS gennem EU-projektet Euroforgen under EU’s 7. rammeprogram.
Landbrug: Superafgrøder skal fylde verdens maver
NGS-teknologierne har for længst holdt deres indtog på laboratorier, hvor der forskes i forædling og genteknologi rettet mod fødevarer. Generne i centrale afgrøder som ris, korn, agurker, tomater og æbler er blevet kortlagt og åbner mulighederne for at optimere smag, modstandsdygtighed mod sygdomme og næringsindholdet. Et ofte hørt argument er, at verden er nødt til at øge fødeproduktionen med 70 procent, hvis beregningerne om klodens befolkningsvækst holder stik, og vi bliver 9 milliarder i 2050.
Et eksempel på øget udbyttet er forskningen i kornsorten durra, der er en central del af maden hos fattige i Afrika og Asien, og desuden bliver brugt til biobrændsel og foder til kreaturer. En gensekventering foretaget af australske forskere har for nylig vist en langt større genetisk variation hos planten, der giver mulighed for at øge proteinindholdet og gøre den mere modstandsdygtig over for tørke. Det kan ændre på det faktum, at afrikanerne kun får 25 procent ud af planten sammenlignet med amerikanerne.
Biologi: Viden om gener skal redde torsk og panda
Genskabelsen af mammutten bliver ofte fremhævet som drømmescenariet for, hvad NGS kan bruges til i hænderne på biologer. Forskergrupper har efterhånden også sekventeret et fuldt mammut-genom og fået renset det for svampe og andre organismer, så sandsynligheden for at genskabe en mammut stiger. Men mulighederne for brug af NGS er mindst lige så relevante for at redde nuværende dyr fra at uddø.
Et eksempel er torsken, hvor bestanden er svundet voldsomt ind i Canada, Australien og Østersøen på grund af overfiskeri og forurening. Forsøg på at oprette dambrug med torsk har kun haft begrænset succes, fordi torsken ofte bukker under for infektioner med bestemte bakterier (Francisella noatunensis).
Gensekventering af torsken udført af norske forskere har vist, at torsken mangler et gen, kaldet MHC II, der alarmerer immunforsvaret under angreb fra bakterien. Forskerne fandt også, at ukendte hæmoglobin-gener gør torsken i stand til at overleve i koldt vand. Den nye viden kan bane vej for vacciner til torsk.
Et andet eksempel er kortlægningen af den truede pandas gener, hvor kinesiske forskere med deltagelse af forskere fra Københavns Universitet har fundet svaret på pandaens diæt og problemer med at parre sig.
Mutationer i smagsgenet T1R1 har frarøvet pandaen sin evne til at smage kød, selv om dyret har alle genetiske betingelser for at fordøje kød. I stedet foretrækker den næsten udelukkende bambus, som den spiser mellem 9 og 14 kg af om dagen, men afhængigheden af bambus gør den langsom og sløv.
Mellem pandaens 2,4 milliarder basepar (mennesket har 3 milliarder) fandt forskerne også et gen, der mindskede pandaens evne til at lugte, og som kan forklare, hvorfor pandaen har begrænset succes med at reproducere sig i naturen.
Moores lov er brudt
I dag er udviklingen af nye sekventeringsmaskiner overtaget af firmaet Illumina, der sidder på 70 procent af markedet. Prisen i dag er 45.000 kroner, og til sammenligning kostede det 17 milliarder kroner, da det første menneskelige genom blev sekventeret færdigt efter ti år og præsenteret i Det Hvide Hus.
Leave a Reply