NIBIO har laget Norges første CRISPR-matplante

tage - det beste (1)

NIBIO-forsker Tage Thorstensen og masterstudent ved NMBU, Oskar Schnedler Bjorå, forteller at de har 50-60 planter som vokser i godkjente vekstrom for GMO. Disse blir analysert, og forskerne har smitteforsøk og ser på egenskapene til plantene. Foto: Siri Elise Dybdal.

Forskere ved NIBIO har lykkes med å lage Norges første genredigerte matplanter. Ved hjelp av gensaksen CRISPR har forskerne genredigert jordbær for å gjøre dem mer motstandsdyktige mot soppsykdom og redusere behovet for sprøytemiddel.

Forsker Tage Thorstensen og hans team ved NIBIO har, som de første i Norge, lykkes i å bruke CRISPR-teknologi til å slå ut mottagelighetsgener i markjordbær. Dette er gener som gjør plantene mer sårbare for sykdom, spesielt soppsykdom.

Genredigeringsverktøyet CRISPR har blitt kalt århundrets oppfinnelse, og tidligere denne måneden ble Emmanuelle Charpentier og Jennifer A. Doudna tildelt nobelprisen i kjemi for utviklingen av CRISPR.

CRISPR kan beskrives som en «gensaks» som kan fjerne, legge til eller bytte ut biter av DNA slik man ønsker i alle typer levende organismer fra planter til mennesker. Det er håp om at CRISPR kan bli et verktøy for å løse utfordringer knyttet til matsikkerhet, klima og bærekraft. Såkalt genterapi gjør det også mulig å reparere eller kompensere for genfeil i cellene til syke personer.

 

Gjennombrudd før sommeren

- Nobelprisen var veldig fortjent og veldig forventet. CRISPR har allerede fått enorm betydning innen forskning og utvikling, og kommer til å ha en enorm innvirkning for oss alle i nær fremtid, sier Thorstensen.

NIBIO-forskeren har jobbet med CRISPR både på salat og jordbær.

- Men mest på jordbær. I jordbær bruker vi CRISPR til å slå ut mottagelighetsgener - gener som gjør plantene mer sårbare for sykdom.

Han forklarer at de i lang tid har jobbet med å utvikle et eget CRISPR-verktøy for jordbær, og før sommerferien kom «eureka-øyeblikket»:

- CRISPR er jo en gensaks som gjør at du kan kutte i DNA. Dersom du kjenner arvestoffet til planten du vil modifisere, kan du lage helt nøyaktige kutt i arvestoffet og endre på genet som er skadelig for planten. I planter må man ha spesielle plantevektorer for å få CRISPR-molekylene inn i plantecellene. Vi måtte tilpasse disse til jordbær og så måtte vi få disse CRISPR-verktøyene inn i jordbærcellene. Dette var den største flaskehalsen fordi jordbær er en langt vanskeligere plante å jobbe med enn andre modellplanter som brukes i forskningen. Men rett før sommeren fikk vi bekreftet at vi hadde fått det til. Det var et stort øyeblikk fordi det betydde at vi kunne gjøre et nøyaktig kutt i genet vi ønsket, sier Thorstensen.

Han legger til at de har genredigert jordbærplanter på cellenivå tidligere, men dette er første gang at hele planten er genredigert og at endringen kunne arves til neste generasjon.

IMG_6982_CRISPR (002).JPG
Disse plantene vil da være helt vanlige og umulig å skille fra andre jordbærplanter, bortsett fra at de har den mutasjonen forskerne ønsker. CRISPR-teknologien gjør det mulig å få til disse endringene raskt og presist. Foto: Siri Elise Dybdal.

Flere svar om en måned

Ifølge NIBIO-forskeren er det nå stor spenning knyttet til om de genredigerte bærene vil være mer resistente mot gråskimmel - en soppsykdom som gjør stor skade på jordbær.

- Vi vet ikke ennå, men vi jobber med det.

For øyeblikket har forskerne 50-60 planter som vokser i godkjente vekstrom for GMO ved Senter for klimaregulert planteforskning (SKP) ved Norges miljø- og biovitenskapelige universitet (NMBU). Disse plantene blir analysert, forskerne gjennomfører smitteforsøk og ser på plantenes egenskaper. Dette er en del av masteroppgaven til Oskar Schnedler Bjorå som utfører smitteforsøkene med gråskimmel. Svaret vil forhåpentligvis foreligge i løpet av 1-2 måneder.

- Disse plantene vil da være helt vanlige og umulig å skille fra andre jordbærplanter, bortsett fra at de har den mutasjonen vi ønsker. CRISPR-teknologien gjør det mulig å få til disse endringene raskt og presist. Alternativt måtte vi gjerne ha krysse jordbærsorter og avlet i mange år. Får vi frem egenskaper mot soppsykdom er det fantastisk, men vi er også svært fornøyde med at vi fikk det til teknologisk. Dette er kunnskap som vi kan bruke i større skala, på flere plantetyper og som kan komme norske bønder til gode, påpeker Thorstensen.

Han understreker at slike planter vil kunne redusere sprøytemiddelbruken betraktelig.

- Dette vil gjøre produksjonen mer bærekraftig og lønnsom. Og lykkes vi med jordbær – kan vi også gjøre det i potet, korn og andre planter, sier han.

hornløs_ku_ny-11.jpg
Ulike måter å fremskaffe organismer med ønskede genetiske egenskaper: En genvariant som gir hornløse kyr kan krysses inn gjennom tradisjonell avl, etter mange generasjoner med utkryssing av andre uønskede genvarianter. Det vil imidlertid være vanskelig å krysse ut alt av den uønskede genetiske bakgrunnen. Alternativt kan genvarianten målrettet settes inn med genredigeringsteknologi i første generasjon. Kilde: Bioteknologirådet.

Bygger opp kompetanse

Thorstensen forteller at CRISPR-teknologien også er brukt av andre forskere i NIBIO, og at forskningsinstituttet er i ferd med å bygge opp solid kompetanse. Flere andre prosjekter er i oppstart eller under planlegging.

Selv er han med i et prosjekt på hageplanter i samarbeid med Eliteplanter, et sameie av planteskoler:

- I dette prosjektet forsøker vi å gjøre hageplanter sterile, slik at de ikke sprer seg i norsk natur. Vi slår vi ut gener som gjør dem fertile ved hjelp av CRISPR-teknologi. Det er fem forskjellige planter vi skal jobbe med. Dette er planter som er svartlistet og som i følge Artsdatabanken er en fare for naturen. Ved å bruke CRISPR kan disse bli mindre skadelige for norsk natur, forteller han.

 

Legger press på myndigheter

Nå håper Thorstensen at Nobelprisen også vil være med på å legge press på myndigheter rundt om i verden.

- CRISPR kan for eksempel være et verktøy til å kurere sykdommer. Når det gjelder planter er det bare en ny metode for å lage mutasjoner. Siden 1930-40-tallet har det vært tillat å gjøre mutasjoner med bestråling og kjemikalier som lager mange og unøyaktige endringer i arvestoffet, også utenfor de genene man ønsker å endre. Hvorfor skal vi ikke kunne bruke den beste teknologien som er mye mer nøyaktig og som ikke lager mutasjoner der den ikke skal? Det er egentlig helt uforståelig.

- Vi kan gjøre endringer på de norske sortene for å gjøre dem bedre rustet mot klimaendringer og nye sykdommer som kommer inn fra andre land via importert plantemateriale. Disse sortene som de store internasjonale bioteknologiselskapene ikke bryr seg om er både et ansvar og en mulighet for norske forskningsmiljøer eller bioteknologibedrifter. Det vil si at vi kan beholde de norske sortene uten å bruke enorme mengder sprøytemiddel. Jeg tror imidlertid  det bare er et spørsmål om tid før vi har genredigerte planter på det europeiske og norske markedet, hevder han.

Ifølge Thorstensen har Bioteknologirådet allerede anbefalt en oppmykning av regelverk, og det er ulike initiativer i Norge og Europa som jobber med å få endret lovverket rundt CRISPR.

- Jeg håper at forslaget fra Bioteknologirådet blir implementert i norsk lov. Det er i hvert fall en god start legger han til.

KONTAKTPERSON
2-12-15.jpg
Fakta om CRISPR

I tradisjonelt landbruk brukes i dag mange ulike foredlingsmetoder, blant annet kjemikalier og radioaktivitet, til å skape genetiske endringer (mutasjoner) som gir ulike versjoner av matplanter. 

I 2012 oppdaget forskere ved Umeå universitet i Sverige imidlertid en ny og mye mer effektiv metode for å redigere gener. CRISPR (Clustered Regularly-Interspaced Short Palindromic Repeats) er en spesialisert «gensaks» som gjør det mulig å klippe ut, sette inn eller korrigere gener eller biter av gener i planter, dyr, mennesker og mikroorganismer.

Med CRISPR kan forskerne gjøre små og nøyaktige endringer i akkurat de genene de måtte ønske. Så lenge forskerne ikke setter inn fremmed genmateriale, er det teknisk sett umulig å skille disse endringene fra en naturlig mutasjon.

Lovene som regulerer GMO-mat både i Norge, EU og i andre deler av verden ble utformet i en tid da genteknologien var tidlig i utviklingen og stort sett begrenset til å sette inn fremmede gener på tilfeldige steder i arvestoffet. Genredigering utfordrer derfor prinsippene som ligger til grunn for lovverket.

Det er for tiden mye debatt globalt om hvilke regler som bør gjelde, spesielt for organismer hvor det ikke er satt inn fremmed DNA i arvestoffet. Noen er blant annet bekymret for utilsiktede effekter, og ønsker derfor at alle genredigerte organismer skal reguleres som GMO. Andre mener det ikke er større grunn til bekymring enn for andre organismer fremstilt med tradisjonelle metoder, og mener det vil være uheldig og unødvendig å regulere dem særskilt. 

Kilde: Bioteknologirådet

METODER FOR ARV OG FOREDLING

Tradisjonell avl

Genetisk variasjon er grunnlaget for all dyreavl og planteforedling. For organismer som formerer seg gjennom seksuell reproduksjon blir avkommet en genetisk blanding av foreldrene. Slik kan man målrettet kombinere gunstige egenskaper fra ulike individer. 

Mutagenese med stråling/kjemikalier

 Fra 1920-tallet har det blitt brukt stråling og kjemikalier for å skape mutasjoner med tanke på å oppnå ny genetisk variasjon i kulturplanter. Ved bruk av stråling og kjemikalier oppstår det mange, ofte hundre- eller tusenvis, av mutasjoner tilfeldige steder i arvestoffet. De fleste mutasjoner er enten skadelige eller har ingen effekt, men i blant kan det oppstå mutasjoner som gir ønskede egenskaper, som kan brukes i videre foredling. 

Tradisjonell GMO

De første metodene for genmodifisering, som ble utviklet på 1970- og 80-tallet, baserer seg på å sette hele gener inn i arvestoffet til en celle med ulike metoder. Felles for disse metodene er at genene blir tilfeldig plassert i arvestoffet. Det betyr at man ofte ikke har kontroll på hvor genene havner, eller hvor mange kopier som settes inn. Dette kan ha uforutsigbare effekter på cellen.

Genredigering/CRISPR

Genredigering er en samlebetegnelse på genteknologier som tillater å gjøre målrettede endringer i arvestoffet til en organisme. Den genredigeringsmetoden som har hatt størst påvirkning på feltet de siste årene er CRISPR-teknologien. 

Med CRISPR kan man bestemme hvor i arvestoffet endringen skjer. Man er heller ikke begrenset til å sette inn nye gener, men kan også gjøre endringer på eksisterende gener. For eksempel kan man ta bort et gen man ikke ønsker, eller man kan bytte ut deler av et gen for å endre dets funksjon. Dette gir en mye større grad av kontroll og fleksibilitet.

Kilde: Bioteknologirådet

121520814_1761015214048009_9074131751927054485_n (1).jpg
Det er nå er stor spenning knyttet til om de genredigerte bærene vil være mer resistente mot gråskimmel - en soppsykdom som gjør stor skade på jordbær. Foto: Siri Elise Dybdal.

NIBIO-forsker Tage Thorstensen og masterstudent ved NMBU, Oskar Schnedler Bjorå, smaker på genredigerte jordbær. 

Tekst frå www.nibio.no kan brukast med tilvising til opphavskjelda. Bilete på www.nibio.no kan ikkje brukast utan samtykke frå kommunikasjonseininga. NIBIO har ikkje ansvar for innhald på eksterne nettstader som det er lenka til.