TagDNA

Introduktion til syntetisk biologi – del 2

Dette er anden del er en temmelig nørdet artikelserie omkring syntetisk biologi, oprindelig skrevet til vores blad på medicinstudiet i Odense. Du kan læse første del her.

Genetisk manipulation har alt for meget potentiale, til at være låst inde i kælderen på universitet eller hos store firmaer. Læs hvad der sker når 825 bachelor studerende fra hele verden leger med syntetisk biologi – og hvordan du selv kan lege med.

I sidste nummer af Sund og Hed prøvede jeg at overbevise dig om at gener er funktionelle byggeklodser, der kan flyttes mellem organismer. Og jeg postulerede, hvis vi var kloge nok, at man derfor kunne opbygge logiske biologiske systemer der gjorde hvad vi bad dem om. I dette nummer vil jeg komme med et par eksempler.

iGEM

Men først en introduktion til iGEM. International Genetically Engineered Machine er en årlig konkurrence der afholdes af MIT i Boston. Konkurrencen startede i 2003 med 2 hold og sølle 16 studerende. 5 år senere er begivenheden vokset til en konkurrence mellem 85 forskellige hold og 825 studerende fra 21 forskellige lande.

De konkurrere alle i at lave det bedste genetiske manipuleret system. Et af systemerne forklarede jeg om sidst, nemlig MIT’s bananlugtende e. coli bakterie. Lad os prøve at gøre det lidt vildere.

Fra bananlugt til mikrobiologisk sensorer

WHO har estimeret at en hel del millioner mennesker i Bangladesh er i fare for arsenik forgiftning. De har også foreslået en grænse for arsenik i drikkevand på omkring 10 ppb (parts per billion), men i 1 ud af 4 vandbrønde i Bangladesh er der over 50 ppb.

En del forskere har derfor prøvet at udvikle en sensor, der kan fortælle om en brønd er forgiftet eller ej. Dette er indtil videre strandet pga. dårlig økonomi og teknisk formåen i lokalområderne.

Edinburgs 2006 iGEM hold prøvede at ændre dette. De postulerede at man kunne omprogrammer en e. coli bakterier, så den ændrede pH værdien i en vand-prøve hvis den opfangede arsenik. pH’en kunne så måles med et stykke billigt indikator papir. På lidt under en sommerferie havde de lavet en proof-of-concept bakterie koloni, der gjorde netop dette. Det er ikke bare interessant – det er også etisk forsvarligt.

Edinburg's arsenik sensor system. Systemet består af tre dele (1, 2, 3). Hvis intet arsenik er til stede aktiveres del 1, hvor gener for urease så udtrykkes, der gennem en reaktion med laktose forøger pH'en omkring bakterien. Hvis der er 5 ppb. arsenik til stede aktiveres del 2, der blot slukker for del 1. pH forbliver omkring 7. Hvis der er over 5 ppb. arsenik til stede aktiveres både del 2 og del 3. Del 3 producerer lacZ, hvilket 'spiser' laktose i blanding, og dermed får pH til af falde.

Edinburg's arsenik sensor system. Systemet består af tre dele (1, 2, 3). Hvis intet arsenik er til stede aktiveres del 1, hvor gener for urease så udtrykkes, der gennem en reaktion med laktose forøger pH'en omkring bakterien. Hvis der er 5 ppb. arsenik til stede aktiveres del 2, der blot slukker for del 1. pH forbliver omkring 7. Hvis der er over 5 ppb. arsenik til stede aktiveres både del 2 og del 3. Del 3 producerer lacZ, hvilket 'spiser' laktose i blanding, og dermed får pH til af falde.

Men okay – Bangladesh er langt væk og hvem har nogensinde hørt om arsenik forgiftning alligevel? Her kommer et mere nærværende eksempel.

I en artikel i Ugeskrift for Læger skønnes det at omkring 15.000-20.000 patienter hvert år erhverver sig en urinvejsinfektion under indlæggelse på hospitalerne i Danmark og at dette tal er tæt korreleret til brugen af katetre. Det er nærliggende at tro at dette føre til øget brug af antibiotika og mortalitet. Problemet er ligende andre steder i verden.

I 2007 foreslog et iGEM hold fra Imperial College i London derfor et biologisk system, til at detekterer om der var bakterier på vej op gennem katetret. Hvis deres celler fandt tegn på bakterier, begyndte de at lyse grønt, som et signal til sundhedspersonalet om at fjerne katetret hurtigst muligt.

For ikke at deres egne biologiske systemer, skulle kravle op og lave ravage i patienterne, sikrede de sig at cellerne kun indeholdte detekterings generne og ikke havde evnen til proliferation. Cellerne var såkaldt ghost-celle, der kun bestod af en membran og de mest nødvendige gener.

Er der bakterier på vej op gennem katetret alarmers man ved at det begynder at lyse grønt.

Er der bakterier på vej op gennem katetret alarmers man ved at det begynder at lyse grønt.

Muligheder og udfordringer

Og selvom biologiske sensorer både er interessante og spændende, så er flere hold begyndt at sætte fantasien i femte gear. Vinderen af dette års iGEM kom fra Slovenien, der præsenterede et forslag til en h. pylori vaccine.

H. pylori giver som bekendt gastrit, ved 15 % en ulcus og kan sandsynligvis også give cancer i ventriklen. Ulykkelige ting. Kroppen er generelt god til at kende bakterier på deres flagellum, men kan desværre ikke genkende h. pylori’s.

Holdet fra Slovenien lavede derfor en ny type flagellum, der indeholdte dele fra en almindelig e.coli bakterier (som immunforsvaret godt kan genkende) og dele fra h. pylori. Ideen var at få kroppen til at begynde at lave antistoffer mod h. pylori og dermed slå den ihjel.

De testede deres vaccine på mus og her lykkedes det dem at slå h. pylori ihjel. Måske et skridt på vejen til at lave en vaccine mod et global sundhedsproblem.

Andre hold legede med at gøre øl sundere (et meget tiltalende initiativ), detektion af HIV og cancer-celler, og selvfølgelig virker det til at stort set alle er i gang med at lave biologisk reaktorer der kan producerer energi ud af affald.

Samtidig er der også masser af udfordringer: De biologiske dele hænger ikke altid lige godt sammen. Hvordan sikre man at folk ikke laver farlige ting? Hvilke gener er der allerede nu patent på? Hvor hurtigt bliver de biologiske systemer funktionsløse pga. naturlige ændringer i DNA’et?

Sådan kommer du selv igang

Du lære bedre et sprog ved selv at tale det. Det er på tide vi selv kommer i gang med at udtrykke os i DNA, så vi kan finde ud af om viden fungerer i praksis og om den er rigtigt eller forkert.

Ved at have skabt et standard register for biologiske byggeklodser, har forskere ved MIT givet os et redskab til netop dette. Og de ideer og den kreativitet der er opstået heraf, har potentialet til at løse nogle af de problemer vi står overfor i dag. Det var ikke sket, hvis teknologien var blevet holdt låst inde og forblevet ubrugt.

Danmark har endnu ikke noget hold ved iGEM. I foråret vil jeg derfor gerne inviterer alle interessede til et opstartsmøde for det første syntetiske biologiske selskab i landet. Alle er velkomne. Vi holder vores opstartsmøde torsdag den 12. februar kl. 19. i WP 19.

Resourcer

iGEM:

http://igem.org

For mere information om forårets møde, er du velkommen til at kontakte mig på 27 21 68 90 eller pr. mail.

Introduktion til syntetisk biologi

Dette er første del af en temmelig nørdet artikelserie jeg har lavet til vores studenterblad på medicin, Sund og Hed. Næste artikel kommer den lige omkring nytår, hvorefter jeg også vil ligge den ud her.

Syntetisk biologi er ved at udvikle sig fra håbefuld science fiction til en begyndende ingeniørvidenskab med et stort potentiale. For 300,- kr. er det muligt at gå i gang med det selvlysende og banan-lugtende syntetiske liv derhjemme.

Hvad nu hvis vi kunne udskifte og indsætte DNA dele i levende organismer?

Hvad nu hvis vi kunne udskifte og indsætte DNA dele i levende organismer?

Hvad nu hvis man kunne manipulere og re-designe biologiske processer så de gjorde hvad vi bad dem om? Med et nyt sæt byggeklodser, er dette meget hurtigt ved at blive muligt.

Muligheden kaldes syntetisk biologi. Betegnelsen er bred men dækker over teknikker fra molekylær biologi, modellering af biologiske processer, og hvad man kunne kalde cellulær-ingeniørvidenskab.

Fundamentet bag syntetisk biologi er en tro på, at alle biologiske processer kan betragtes som en række individuelle, funktionelle enheder. Disse enheder kan beskrives, kategoriseres, ændres og sættes sammen på nye måder, meget lig Lego klodser. Forskellen er bare, at man her leger med gener i stedet for plastik.

Der kan og bør skrives mangt og meget om de etiske og sikkerhedsmæssige aspekter af sådan en teknologi og leg med syntetisk liv. Enhver teknologi, der har potentialet til at gøre ufattelig gavn, er også potentielt ufattelig farlig. Men disse vigtige emner er uden for denne artikelseries formåen. I stedet henvises til Goethes Faust samt en opfordring til ikke at sælge jeres sjæl for videnskabens skyld.

Life is what you make of it

For at være sikker på at vi er på samme bølgelængde, starter vi med et meget simpelt eksperiment, man for få midler kan lave derhjemme: Vi vil sætte et nyt program ind i E. coli bakterien, der får den til at lyse i mørke.

E. coli lyser som regel ikke op i mørke, men det gør ildfluer. Det kan de, fordi en gen-sekvens i deres genom programmerer et protein, der lyser, når det kommer i forbindelse med ATP og ilt. Dette protein har man kaldt luciferase, hvilket på mange måder er et passende navn for vores ugudelige eksperiment.

Dette gen skal vi nu have ind i vores bakterie. Levende organismer beskytter deres DNA, så for at få det til at lykkes skal vi bruge en såkaldt vektor. Heldigvis er bakterier lette at arbejde med, fordi de ofte deler DNA gennem såkaldte plasmider. Ved at modificere et plasmid kan vi bruge det som vektor. Mere komplekse organismer beskytter deres DNA bedre, så her kan man bruge en virus i stedet – noget man dog ikke bør lege med hjemme i køkkenet.

Plasmiderne kan købes online sammen med bakterier, vækstmedium, plader og alt andet, du skal bruge. Prisen ligger på omkring 300,- kr. og så følger der en protokol med, der forklare hvordan sætter eksperimentet op og lader det gro en dags tid.

To forskellige typer e. coli bakterier - den ene med vores nye gen, den anden er bare helt normal.

E. coli bakterier med vores nye indsatte gen-del, der producerer luciferase og dermed bliver selvlysende.

E. coli bakterier med vores nye indsatte gen-del, der producerer luciferase og dermed bliver selvlysende.

Jeg håber at jeg har overbevidst dig om, at gener er funktionelle enheder, der tilmed kan flyttes fra en organisme i naturen til en anden. Hvis du stadig er i tvivl, så check endelig fiskene på glofish.com eller katten Mr. Green Genes (youtube.com/watch?v=PyKt7Rr5Y88).

DNA, dele, enheder og hele biologiske systemer

En ting er dog at flytte DNA rundt mellem organismer. Hvad nu hvis vi kendte funktionen af en lang række gen-dele – kunne vi så sætte dem sammen til komplekse enheder og systemer? Det er selvfølgelig et retorisk spørgsmål, men det er værd at tænke over, for hvor stopper mulighederne så egentlig?

Ved at lave et logisk hierarki af biologiske dele, kan vi gøre biologien meget lettere at arbejde med.
Lad os kalde den simpleste komponent en &#8220del&#8220. En del består af A, C, G og T nukleotider, men det er dybest set ikke så vigtigt. Mere vigtigt er det at vores del er et veldefineret stykke DNA, der udføre en bestemt funktion, ligesom den gen-sekvens vi lige før satte ind i vores selvlysende bakterie.
For at gøre vores dele praktiske at arbejde med de kunne sættes sammen til en &#8220enhed&#8220. En enhed skal producerer et bestemt resultat eller output. Endelig skal vi kunne forbinde forskellige enheder med hinanden for at lave et &#8220system&#8220, der kan indsættes i fx bakterier.

Tre forskellige gen-dele, der sammen danner en enhed. En promoter (der opregulerer antallet af RNA polymeraser, der sætter sig her), et ribosome binding site (RBS) (så vores gen bliver udtrykt) og selve genet.

Tre forskellige gen-dele, der sammen danner en enhed. En promoter (der opregulerer antallet af RNA polymeraser, der sætter sig her), et ribosome binding site (RBS) (så vores gen bliver udtrykt) og selve genet.

Eksempel på et biologisk system

Studerende fra MIT modificerede i 2006 en E. coli bakterie til at lugte af banan. Systemet er meget simpelt og består af følgende:

To enhed  med hver sin promotor, RBS og gen. Den ene enhed producerer et enzym, der omdanner leucin, som naturligt laves i bakterien, til isoamyl alkohol. Den anden enhed producerer enzymet alcohol acetyltransferase 1 (AFT1). AFT1 katalyserer efterfølgende en reaktion, hvor den dannede alkohol i cellen omdannes til isoamyl acetat, der lugter af banan.

Hver enhed og del i systemet er karakteriseret og beskrevet i et ‘legoklods katalog’ på nettet, kaldet Parts Registry, så alle kan hente dem ned og bruge dem i deres egne systemer. Her ligger nu flere hundrede forskellige dele.

En række funktionelle dele sættes sammen og danner enheder, der igen sættes sammen og danner et banan-lugte system. De enkelte dele, enheder og hele systemet er efterfølgende blevet beskrevet og lagt ud på et register på nettet, som alle kan se. De enkelte dele kaldes &#8220parts&#8220 eller BioBricks. Man kan se navnene på hver enkelt del, og i registeret på nettet kan man så slå nukleotid-sekvensen og anden information om delen op.

En række funktionelle dele sættes sammen og danner enheder, der igen sættes sammen og danner et banan-lugte system. De enkelte dele, enheder og hele systemet er efterfølgende blevet beskrevet og lagt ud på et register på nettet, som alle kan se. De enkelte dele kaldes &#8220parts&#8220 eller BioBricks. Man kan se navnene på hver enkelt del, og i registeret på nettet kan man så slå nukleotid-sekvensen og anden information om delen op.

Kan det bruges?

Ja, ja tænker du nok – hvad i al verden skal vi dog bruge selvlysende bakterier og banan-lugt til?
Men til det spørgsmål er der rigeligt med svar. Selv inden for sundhedssektoren er teknikken brugbar, så læs med næste gang hvor vi udforsker potentialet i teknologien.

Resourcer
Selvlysende bakterier kan købes her:
http://www.carolina.com/product/life+science/biotechnology+kits+&+materials/transformation+and+advanced+techniques/glow+in+the+dark+transformation+kit.do

MIT’s banan-lugtende bakterier:
http://parts.mit.edu/wiki/index.php/MIT_2006

Registry of standard Biological parts:
http://partsregistry.org

Introduktion til syntetisk biologi:
http://syntheticbiology.org
http://openwetware.org

Sådan skaffer og ser du dit eget DNA på 20 minutter

Alle burde se deres eget DNA. Her kommer en guide til hvordan du efter et lille indkøbstur kan ekstraherer og se dit eget DNA på 20 minutter.

Glas rør med DNA i
Lange streng af mit helt personlige DNA

Hvorfor vil man dog se sit eget DNA?

Lidt ligesom sex i en 8. klasse, er DNA jo noget rigtig mange snakker om, uden at vide særlig meget om eller nogensinde at have set.

Det er lidt ærgerligt, for dit DNA spiller en stor rolle for hvem du egentlig er, ser ud og fungerer. Og siden det nu kun tager 20 minutter at få det gjort synligt, så skulle man da næsten være et skarn, hvis man ikke fik kigget på det.

Hvad har jeg brug for?

Du skal bruge følgende:

1 stk. plastik rør med låg
Husholdningssprit, 93 % ethanol
Opvaskemiddel
Kontaktlinsevæske
En lille træpind
Et almindeligt glas

Pris i alt: ca. 80,- kr.

Du kan få plastikrøret på apoteket – bare spørg efter et urinprøve rør med skruelåg (10,- kr.) Du kan også få en lille træpind her (kaldet ‘en neglepind i træ’), men bare brug en tandstik eller drop den helt – den er ikke super nødvendig.
I den lokale superbrugs kan du skaffe de øvrige ting. Det er en god ide at anskaffe sig opvaskemiddel uden parfume, farve og konserveringsmiddel, da det virker bedre.

Kontaktlinsevæsken skal bruges som ‘buffer’. Hvis du ikke lige har noget kan du erstatte det med 120 ml flaskevand, hvori du blander 1,5 gram salt og 5 gram natron. En teskefuld er ca. 5 gram, så den kan du bruge til at sjusse dig frem.

Kontaktlinsevæske, glasrør, træpind, opvaskemiddel og husholdsningssprit
De forskellige ingredienser – kontaktlinsevæske, opvaskemiddel, 93 % aprit og et lille plastik rør.

Sådan isolere du dit eget DNA

Vi stater med at fremskaffe noget af dit DNA – en meget simpel, og i øvrigt videnskabeligt underbygget metode, er at bruge dit spyt. I dit spyt findes nemlig celler fra din kind, og som du sikkert ved, indeholder næste alle dine celler også dit DNA.

1. Start med at fylde det lille urinprøve rør med din ‘buffer’ (ca. 15 ml) – som sagt virker kontaktlinsevæske, men du kan også bruge den anden blanding.

Kontaktlinsevæske i plastik rør
Hæld kontaktlinsevæksen over i det 15 ml store rør og drik det så

2. Ideen er nu at du drikker bufferen (lad vær med at sluge den), og ryster den godt og grundigt rundt i din mund. Tyg lidt på din kind imens (men lad vær med at bide hul!), så lidt flere af dine celler kommer med. Bufferen er med til at beskytter dit DNA, så det ikke går i stykker undervejs.

dna_5.jpg dna_6.jpg dna_7.jpg
Det smager ikke særlig godt – bare skvulp godt rundt med det. Husk ikke at synke!

3. Efter et minut spytter du det hele ud i et glas. Sørg for at få alt spyt med. Det er nok en god ide at vaske munden bagefter, kontaktlinsevæske smager nemlig ikke særlig godt.

4. Sprøjt lidt opvaskemiddel i glasset – ca. en teskefuld. Ryste glasset forsigtigt.

Opvaskemiddel i glas Spyt og opvaskemiddel i glas
Efter du har spyttet ud i et glas, tilføjes lidt opvaskemiddel hvorefter glasset rystet en smule

5. Langsomt skal du nu hælde spyttet fra glasset tilbage over i urinprøve røret. Der vil være en del skum i dit glas, prøv at undgå at få dette med. Fyld kun røret halvvejs (ca. 7,5 til 10 ml).

Plastik rør og glas med spyt Plastik tube og tomt glas
Fyld langsomt røret halvvejs op med blandingen fra glasset, undgå at få skummet med

6. Sæt nu låg på røret og vend det langsomt op og ned i ca. 1 minut. Grunden til at vi tilsætter opvaskemiddel og vender glasset, er simpelthen for at åbne dine celler, så dit DNA kan komme ud.

Plastik rør med spyt vendes Plastik rør med spyt vendes igen
Vend langsomt røret op og ned i ca. et minut

7. Hent husholdningsspriten fra fryseren – det er vigtigt det er koldt. Hold røret skråt og hæld alkoholen meget langsomt ned langs kanten på røret, så det ligger sig som et lag oven på dit spyt. Du vil tydeligt kunne se 2 lag i røret nu, et nederst med dit spyt og et øverst med alkoholen.

Husholdningssprit og plastik rør med spyt Plastik rør med skruelåg
Hold røret skråt og hæld meget forsigtigt alkoholen ned langs rørets kant, så det danner et klart lag oven på dit spyt
– og sæt låget på igen

8. Sæt låget på igen og lad røret stå helt stille i 10-15 minutter. Lad vær med at ryste eller flytte rundt på det. Lige så langsomt vil du kunne se dit DNA stig op i det øverste lag.
Og Voila! Her er dit DNA. Det binder rigtig godt til træ, så hvis du langsomt køre træpinden rundt i røret, kan du samle noget af det op.

Synlig DNA
I løbet af 10-15 minutter kommer trænger mere og mere DNA op i det øverste væskelag. Fedt ik?

Hvad kan man bruge det til?

I først omgang er det jo bare pænt at se på. Men hvis man er mere seriøs kan man bruge metoden til at teste sig selv, for at finde ens genetisk familie træ eller ens risikoen for bestemt sygdomme.

Jeg har før skrevet om det amerikanske firma 23andMe som tilbyder at give et indblik i dit eget genom og fortælle dig noget om hvor du rent genetisk kommer fra i verden. deCodeMe er et islandsk firma der gør det samme. Du sender dem en stor bunke spyt og 1000 $, også får du svar på mail et par uger senere.

På hospitaler bruger man også DNA til at fortælle dig noget om risikoen for forskellige kræftsygdomme, især brystkræft. Og lur mig om ikke antallet af sygdomme der bliver testet for, vil vokse meget i fremtiden.

Hvis du derfor i fremtiden skulle blive fristet til at afkode dit genom eller blive testet på sygehuset, så er du nu én af de seje i klassen, der rent faktisk har en smule ide om hvad det hele går ud på.

Bakterier: de fortjener en særlig plads hos mennesker

Wake up, Neo! Vi bære rundt på 100 billioner bakterier. 90 % af cellerne i kroppen, er slet ikke vores, nej de tilhøre én af de 500 forskellige arter bakterier, der nyder det gode liv på og i vores corpus. Hvem er de og hvad fanden vil de?

Billede af Lactobacillus Billede af Streptococcus Billede af Pseudomonas aeruginosa Billede af E. Coli
Billeder af forskellige bakterier som lever i vores krop

100 fucking billioner! Er du klar over hvor meget det er? Det er 100.000.000.000.000 celler, som ikke indeholder vores DNA og som – når vi nu skal være ærlige – højst sandsynligt er mere interesseret i deres egen overlevelse end din og mine. Hvorfor har ingen fortalt mig det her før?

Lige siden jeg fandt denne artikle på dr.dk, og begyndte at undersøge det store plot nærmere, har det kriblet over hele kroppen på mig.

Og man forstår det godt – alene på ens hud skulle de første 1.000.000.000.000 bakterier høre til. I en undersøgelse af 6 forsøgspersoner, fandt man over 240 forskellige arter bakterier, kun på deres overarm. I tarmen findes 100 gange så meget. Det er en sand zoologist have – Jurassic Park style – vi bære rundt på.

Men jo mere man læser om bakterier, jo mere går det også op for én, at de små bæster alligevel spiller en temmelig essentiel rolle i vores krop. Ja, man skylder dem ligefrem en smule evolutionær respekt.

De hjælper fx med at fordøje vores mad, de beskytter vores øjne og mund mod fremmede organismer, rydder op i tarmen og bevogter vores hud og kropsåbninger mod svampe og andre nyttige ting.

Nå ja – et par af dem går også lidt amok engang i mellem, forgifter og slår os ihjel. Men okay, med så mange af dem, undre det egentligt at det ikke sker oftere.

Hvad er bakterier?

Bakterier er små encellede organismer, der har været til stede på jorden, stort set siden livets begyndelse for 4 milliarder år siden. Dybest set er deres livsmission at skaffe energi og dele sig i to.

Efter 4 milliarder år har de også temmelig godt styr på dette, hvorfor man har fundet bakterier de mest usandsynlige steder i verden – 11 kilometer under havets overfalden, i vulkaner, under Antarktis, steder uden ilt, ect. Man forstår pludselig godt hvorfor vores tarm måske slet ikke er sådan et skidt sted at være.

En bakterie består af en ydre membran, et par proteiner (små maskiner, bakterierne kan få til at udføre opgaver), et lille celle-skelet og noget DNA, der fortæller bakterien, hvad den skal. Det er ren Feng Shui for liv, meget minimalistisk.

Skematisk billede af en bakterie med cytoplasma og flagellum
Et standard bakterie indeholder et minimum af processer for at opretteholde liv

Bakterier kommer til gengæld ikke i kasser (sorry Feng Shui), men i stedet i alle mulige former og arter. Nogle lever for sig selv, andre kæder sig sammen eller danner små kolonier hvor de hjælper hinanden.

Billede af forskellige typer bakterier og deres form
Bakterier findes i mange former og typer

Bakterier kender ikke selv til racer eller arter. De skal ikke parre sig han og hun, nej de deler sig bare. Selvtilfredsstillelse på mikroplan. Og det går hurtigt (måske fordi der ikke er andre, end sig selv at tilfredsstille?). Nogle bakterier populationer kan fordoble sig selv hvert 20. minut.

Samtidig foregår der en fuldstændig skør udveksling af gener – bakterier optager simpelthen bare andre bakteriers gener og prøver dem af. Vi har at gøre med genetiske Frankenstein krigere her, der konstant jonglerer rundt med deres (og andres) arvemateriale, for at finde den bedste overlevelses mulighed. Respekt.

Det siger sig selv at det ikke altid går lige godt – men når man har leget rundt på denne måde i 4 milliarder år, så begynder man at se resultater. Personligt vil jeg da også gerne udtrykke min taknemmelighed, for det store arbejde der blev lagt i at danne celler, som kunne udvikle sig til flercellede organismer for et par hundrede millioner år siden.

Og når man tænker over det på denne måde, så skylder vi måske ligefrem de små kæmper, om end ikke en plads i vores hjerter, så i hvert fald en plads i vores tarm-kanaler.

Sæd: celler der ved hvad de vil

Foråret er på vej og der er amoriner i luften! Det betyder forhåbentlig mere kropslig og fysisk omgang med det modsatte køn – så hvilket bedre tidspunkt end nu, til at skrive lidt om sæd på?

Sædceller helt tæt på
Sæd – perfekt sammensætning af fart, form og indhold!

Det mandlige sæd er en forunderlige størrelse – på trods af dets ringe størrelse (bare 0,006 cm.), besidder det stort potentiale, og er en nødvendighed for vores races kontinuerlige overlevelse.

Derfor kan det heller ikke overraske, at sæd er intet mindre end et sandt biologisk vidunder – en perfekt sammensætning af fart, form og indhold! En celle der ved hvad den vil.

Det er også nødvendigt. Det er ingen let sag at begive sig rundt i de kvindelige kønsorganer, og hvis man ikke skal føle sig som Alice i Eventyrland, så kræver det omhyggelige forberedelser.

Sæd dannes i testiklerne

Derfor tager det også godt og vel 74 dage for de mandlige testikler at producerer en sædcelle. Når det går op for én, kan man godt føle sig lidt skyldig – her har man gået og sløset det væk, også viser det sig sørme at kroppen faktisk har brugt lang tid på at lave det. Sikke noget.

I starten af de 74 dage dannes og plejes de begyndende sæd-celler først i de egentlig testikler. Her er millioner af sædproducerende kirtler, der hver danner en lille ‘lagune’ hvor de sender de færdige celler ud i. Og produceret bliver der – omkring 4 millioner i timen fra hver testikel! Til sammenligning producerer kvinden kun ca. 400 befrugtbare æg, i løbet af et helt liv!

Sædceller produceres i de mandlige testikler
De første stadier til sædcellen begynder yderst i kirtlen – efterhånden som de modnes, rykker de ind mod midten, for til sidst at ende i lagunen i midten.

En sædcelle bliver skabt ud fra en stamceller, der har ligget i testiklerne siden man var et lille foster på omkring 5 uger gammel. Disse stamceller – sædcellernes fædre, så at sige – begynder at dele sig når man kommer i pubertet, og producerer på denne måde mange milliarder sædceller undervejs. De celle der skabes af stamcellerne, deler sig mange gange igen, og undervejs bliver det oprindelig DNA mixet godt og grundigt – det færdige resultat er en masse celler, der er genetisk anderledes end den stamcelle de kom fra. Fordi det er tilfældigheder der afgøre hvordan DNA’et bliver mixet – og fordi DNA er så langt – så er der ikke to sædceller der er 100 % genetisk ens.

Og nu vi snakker genetik: hver sædcelle indeholder kun halvdelen af det DNA, der skal til for at skabe fungerende liv. Den anden halvdel ligger og venter over i æg-cellen hos den heldige ovulerende kvinde. I sædcellen ligger der desuden enten et X eller et Y kromosom, som er den samling DNA der afgøre om det kommende barn, bliver en dreng eller en pige – X for piger, Y for drenge. Det er altså alene mandens sæd der afgøre om det bliver en dreng eller pige. Jeg skriver dette fordi jeg engang oplevede en amerikansk professor skælde sin kone ud, fordi hun ikke kunne give ham en dreng – temmelig trist at være gift med en der både er dum og et røvhul.

Sæd modnes i bitestiklerne
Sædcellen skal igennem frygtelig meget, før den er helt parat – mere nøjagtigt et 5 meter langt rør, krøllet sammen i de mandlige testikler!

Men tilbage til det vigtige! Der er nu gået 50 dage, men vores kære ven er ikke kampdygtig endnu. Han kan nemlig ikke bevæge sig. Sædcellerne bliver derfor transporteret fra lagunen i testiklerne og igennem – og hold nu fast! – intet mindre end et 5 meter langt rør, der ligger ved siden af testiklen i det mandlige scrotum (altså pungen)! Det er ren handicap OL, og for en lille fætter på 0,006 cm. uden ben, er det noget af et maratonløb at komme ud på. Turen tager også 14 dage, men i løbet af de dage har sæd-cellerne også udviklet flotte, sexede haler, så de kan begynde at bevæge sig.

Klar til aktion!

Men så går det ellers også stærkt – efter sammenleje (som jo kun må ta’ mellem 7 og 13. minutter åbenbart), transporteres sæden op gennem sædlederen, gennem prostata og ud gennem kalorius – spastiske sammentrækninger i sædlederen gør at sæden sprøjtes op i den kvindelige vagina med betragtelig fart.

Et sted mellem 150 til 600 millioner sædceller skydes af sted, sammen med en god portion af andre stoffer, som skal nære og beskytte dem i det fremmede klima. Øjeblikket de kastes ud, begynder de at svømme – torpedo-style – vildt og voldsomt, i hvad der bedst kan beskrives som en hvirvelstorm i Vesterhavet. Kvindens uterus laver nemlig kraftige kontraktioner, for at hjælpe vores små venner på vej. Det siger sig selv, at det kræver sin celle at overleve den tur.

Blot 5 minutter efter er ræset over, og ca. 50 til 100 af de bedste celler frem til æggelederne. Resten klarede det ikke.

Hvis der er blevet frigivet et æg inden for de sidste par dage, så tiltrækker det sædcellerne. Resten kender vi – sædcellerne prøver at befrugte ægget, men kun én vinder guld. Det øjeblik vores vinder trænger ind i ægget, stiver membranen rundt om ægget, og alle andre holdes uden for. Æg og sæd smelter sammen, generne bliver mixet endnu engang, og opskriften på et nyt unikt liv er klar.

Sædcellerne flokkes omkring det kvindelige æg Sæd penetrerer det kvindelige æg
Mission accomplished! Men kun 50 til 100 af de mange millioner sædceller når frem til ægget – og kun én bliver den heldige vinder.

Velkommen til det genetiske århundrede

Et spændende nyt amerikansk firma slog dørene op i sidste måned – 23andMe. Firmaet lover mod en spytklat og 1000$ at fortælle om både din fortid og din fremtid. Ved at analysere dine gener. Ideen er rigtig, god og vil blive hverdagskost inden få år. Men firmaet lover også mere end de kan holde.

genetisk-test.jpg

Fortid og fremtid
Mange andre har fået samme ide, men det virker til at 23andMe er første reelle bud på et firma, der tilbyder individuel genetisk rådgivning.

Ideen er grundlæggende at man ved at analysere folks DNA kan give svar på hvorfra i verden ens familie stammer, hvilke sygdomme man har større risiko for at få samt muligheden for at sammenligne ens DNA med sine forældres (hvis de altså også betaler en spytklat og 1000$). Det hele foregår via 23andMe’s hjemmeside.

Hvis du fx har tænkt på om du er intolerant overfor mælk, om du har større risiko for at få brystkræft eller et hjerte anfald – noget som man jo altid går og spekulerer over! – jamen så kan firmaet fortælle om du har forhøjet eller mindsket risiko, for lige netop de ting. De er nemlig helt, eller i nogen grad, påvirket af dine gener.

Du får tildelt en internet profil som du kan koble sammen med andre du er i familie med og sammenligne gener – så du fx kan se hvilke gener du har fået fra din mor og fra din far. Facebook go home – det her er social-bonding der vil noget!

Hvordan kan det lade sig gøre?
Din krop dannes ud fra en opskrift der opstod da din far’s sæd (med hans gener) forplantede sig i din mors æg (med hendes gener). Her blev generne så blandet grundigt og tilfældigt, og opskriften på din krop opstod. Smukt!

Hurtigt herefter begynder din første celle at dele sig og blive til flere millioner celler. De laver alle noget forskelligt, men de går alle sammen ud fra grundopskriften, der står skrevet i dine gener. Hver eneste celle indeholder med andre ord opskriften på hele din krop. Også det spyt som firmaet altså kigger på.

Wow-factor: dit genom ville fylde ca. 2 meter hvis man strakte det ud. Og så ligger det altså i hver eneste celle i kroppen! WOW!

Hele din opskrift – dit genom – indeholder 3,2 x 10.000.000.000 ‘enheder’ som vi oversætter til et sprog med 4 bogstaver: A, T, G og C. Det er disse bogstaver som firmaet tester og kigger på. Nogle sygdomme skyldes nemlig bare én lille ændring i et enkelt bogstav og ved at søge efter dem, kan firmaet altså fortælle dig noget om din krop, hvilke dele du har fået fra din mor og far eller hvor du er fra i verden.

23andMe kigger på i alt 600.000 ud af de 3,2 x 10.000.000.000 enheder. Det er ikke ret mange procent af det fulde genom, men ved at kigge strategiske steder bliver det alligevel muligt at teste for forskellige sygdomme.

Men forståelse kommer fra sætning og ord – ikke enkelte bogstaver
Selvom ideen og metoden fra 23andMe kommer langt imod målet mod at forstå folk individuelle gener, kommer den alligevel til kort, når vi begynder at snakke om langt de fleste sygdomme. Ligsom du got kan fostå hva je skriver her, så kan kroppen nemlig også forstå de fleste ‘enkelte bogstav-fejl’ undervejs i genomet.

Det er derfor kun ca. 5% af alle sygdomme man mener skyldes ‘enkelt’ mutationer i generne – og af dem, er det langt fra alle vi kan teste med 23andMe’s metode. Fx skyldes brystkræft ændringer i flere gener – og en skrækkelig sygdom som Huntingtons skyldes bestemte sekvenser der er spredt ud over hele ens genom.

Vi begynder istedet at finde ud af, at langt de fleste sygdomme skyldes komplicerede ændringer, mange steder i hele genomet og i samspil med vores miljø. På en måde er det jo godt, for så har vi stadig selv en slags kontrol over vores helbred. Men det betyder også at man bliver nød til at kigge på samtlige 3,2 x 10.000.000.000 enheder i hvert menneskes genom, hvis man skal være sikker på at man kan sige noget fornuftigt om mange sygdomme.

Første gang man overhovedet gjorde det var i 2003 under The Human Genome Project. Det kostede 3 milliard dollars, involverede videnskabsmænd fra Japan til USA og tog hele 13 år.

I dag kan man få ‘læst’ sit genom for godt og vel 1 million dollars, og det går væsentligt hurtigere. Med andre ord er udviklingen altså flyvende og mange spår at prisen inden for få år vil være omkring 10.000$ og få år herefter ca. 1000$. Og så er spørgsmålet om vi har råd til at lade værd.

Det er nemlig pisse smart at vi kender folks individuelle genomer
Ja det er så! Hvis du kender dine gener, vil du nemlig vide hvilken slags medicin der virker (og mere vigtigt, ikke virker) på dig, du vil få information om hvilke kræftformer du har større risiko for at få, du vil vide om dit blod har tilbøjelighed til at give dig et hjerteanfald, osv. osv. Det kan godt være du ikke har lyst til at vide det hele tiden, men det giver lægerne et super redskab til at vide hvor de skal sætte ind med behandlingen.

Mindst ligeså vigtigt er dog muligheden for at vi kan få en langt bedre viden om forskellige sygdomme. Hvis vi har genomer fra alle med en bestemt sygdom, så vil det være muligt at arbejde sig frem til hvilke gener og områder, der er fejl i. Og det er smart.

Hvorfor er det så vigtigt? Jo ud over at vi så kan teste for det, og give folk livsstils-råd, så begynder vi allerede nu at kunne lave terapiformer, hvor medicin går målrettet efter bestemte celler og ændre eller inaktivere deres gener, således at opskriften ikke længere er sygdomsfremkaldende.

At vi får mere generel viden om vores gener er derfor første skrift på vejen til langt bedre behandling. Og selvom 23andMe måske stadig er på børnestadiet, så markerer de alligevel første vært i det genetiske århundrede. Velkommen til!

© 2014 Mike Barnkob

Theme by Anders NorenUp ↑