Molekylærbiologi på Naturfag 2

Institutt for biovitenskap holder flere kursdager på naturfag 2. I november var 2 dager satt av til molekylærbiologi og bioteknologi. Gjennom foredrag og labøvinger fikk deltakerne innblikk i et fagfelt som blir viktig fremover, ikke minst for elevene våre.
Foredragene kort oppsummert:

Randi Hovland, neste generasjons sekvenseringteknologi i human genetikk

Genetisk undersøkelse ved mistanke om arvelig sykdom er regulert i bioteknologiloven. Pasienter og pårørende får genetsik veiledning. Analyse for gravide, eller diagnostikk ved sykdom. Det er strenge regler for å undersøke friske mennesker for å kartlegge mulig fermtidig sykdom.


Etiske dillemmaer, som for eksempel når man oppdager Downs syndrom: Sykdommene man oppdager kan være kromosomsykdommer, enkelt gen-sykdommer (mendelske sykdommer), multifaktorielle sykdommer, mitokondrielle sykdommer. Genene våre ligger i sekvenser på DNA-tråden, med biter mellom som vi ikke kjenner funksjonen til. Under transmisjonen fra DNA til m-RNA kan RNA-et bli satt sammen på ulike måter, gir forskjell mellom proteinsyntesen i ulike organ, kalles alternative splicing. Genuttrykket kan altså variere, med tid og sted og mellom individer.
Hvorfor er vi forskjellige? Millioner av varianter, noen er unike for individet. Variantene må tolkes for å finne hva variasjonene fører til, for eksempel sykdom, en patogen variant. Mendelske sykdommer er en-gen-sydommer, som opptrer når egenskapemn er dominant, eller når et recessivt gen arves fra både mor og far, altså i dobbel dose. Mor og far er da bærere, uten å være syke selv. Vi er bærere av mange sykdommer, det blir ikke gitt informasjon om dette om det blir funnet ved skevensering. Kjønnsbundet arv knyttet til x-kromosomet, kvinner kan være bærere men blir ikke syke, fordi de ikke har dobbel dose x-kromosom. Mennene har dobbel-x, og får sykdommen. Cystisk fibrose er eksemplel på en arvelig, recessiv, sykdom. Mer enn 1500 genetiske varianter kan gi denne syldommen, 1 av 25 i befolkningen er bærer av sykdommen.
Metoder for sekvensering.
PCR, kan lage mange kopier av en sekvens av genet. Sekvensene vi har tatt ut kan vi sammenligne med kjent sekvens, referansesekvens, og se om det er endringer.
Massiv sekvensiell sekvensering, setter til fluoriserende nukleotider, og trekker ut de 1,5% av DNA som koder for proteinet, da har vi hele det humane genomet som vi vet noe om. Også her blir resultatet sammenlignet med referansesekvenser, dataprogrammer leter etter endringer. Forskjeller må så tolkes. Hva så om man finner arvelige sykdommer som det ikke var søkt etter, skal pasienten eller pårørende (foreldre) få vite om sykdomsanlegget? Hva sier lovverket? Det er ikke tilpasset teknologien, som er kommet mye lenger.

Øyvind Halskau, prioproteiner, sykdom og proteinfolding. Historien om kuru.
Kuru er en provins i Ny-Guinea. Befolkningen der var utsatt for en neurondegenberativ sykdom, kjent som ‘kuru’, eller ‘fryktskjelving’. Symptomene er ukontrollert skjelving, gråt og latter, vansker med å ta til seg næring. Lillehjernen er det angrepne organet. I begynnelsen av forrige århundre kom det misjonærer og helsepersonell til regionen, og man begynte å undersøke årsakene til sykdommen. Det viser seg at den ikke skyldes virus eller bakterier. Kan smittestoffet være et protein, og hvordan kan i tilfelle et protein være et smittestoff og påvirke nervesystemet? Halskau går inn på hva et protein er, og hvordan det folder seg etter svært bestemte mønstre. Vi kan skille mellom tre hovedttyper når det gjelder toksisk effekt: PrPC, PrPCs og PrPres. Det første er ‘normalt’ protein, det andre toksisk smittestoff, det tredje resistent mot oppklipping. Dette kan forklare hvordan proteinsmitte bryter med sentraldogmet – som går ut på at informasjon går fra DNA, til RNA, til protein gjennom proteinsyntesen. Det viste seg at Kuruene drev rituell spising av bestemte kroppsdeler fra avdøde stammemedlemmer. Kvinner og barn, som var spesielt utsatt for sykdommen, håndterte kjøkkenustyr, og var også gruppen som spiste hjernen. Prioproteinene, de skadelige PrPcs-proteinene, påvirker antagelig foldingen av normalprotein, slik at det dannes plakk i hjernen. Vi har en paralell i skrantesyken som har rammet reinstammen på Hardangervidda. Sykdommen er en prioproteinsykdom. Den har antagelig hoppet fra sau til rein, og deretter kommet inn fra Nord-Amerika. Det kan ha skjedd med fugl, eller med jaktutstyr. Skrekkscenariet er at sykdommen skal spre seg videre til mennesker, kanskje er det en slik vurdering som ligger bak avgjørelsen om å slakte ned bestanden i Nordfjella.
Halskau stiller tre spørsmål etter foredraget:

Nathalie Reuter leder en datalab
der deltakerne får studere proteinstruktur via databsen rcbs.org. Reuthers utgangspunkt er forskning på ny medisin. Man må finne virksomme molekyler som passer geometrisk og kjemisk til proteinet de skal virke på. Da må man kjenne struktur og sammensetning for målstoffet. Det tar 10-15 år å utvikle en ny medisin, og det er dyrt. Proteindatabasen gjør det m ulig å studere oppbygging og struktur på kjente protein, med nøyaktig og riktig folding, til atomnivå.

Fabian Rentzsch forklarer den nye og revolusjonerende Crispr-Cas9- teknologien.

Utgangspunktet er et protein som finnes i immunforsvaret til bakterier. Det har egenskapen at det klipper opp gener i genmateriale fra angripende virus. Teknologien blir nå brukt til å klippe opp gensekvenser, og sette inn nye sekvenser. Forenklet tar man da ny sekvens som skal induseres, og setter den inn i en DNA-streng som ligner en bit av den som skal klippes opp. En tilsvarende sekvens bir tatt ut, og den nye – med ekstrabiten i midten – settes inn. Man kan også klippe ut og fjerne sekvenser som er uønsket, eller som man vil finne effekten av. Forskerne fjerner e gen, og ser hva som skjer. Om pelsen fra en mus da forsvinner, vet man at ‘aha, det var genet for pelsutvikling’.

Kari Espolin Fladmar:  Sebrafisk som modellorganisme.
Sebrafisken har 70% av genmaterialet felles med oss mennesker. De aller fleste sykdomsgenene er felles, og dermed kan vi forsøke på humane genrelaterte sykdommer ved å manipulere genene hos sebrafisken. En fordel med å bruke sebrafisk er den hurtige generasjosnvekslingen. Fisken legger flere hundre egg. Larvene viser gjenkjennelige trekk etter bare 1 dag, og er voksne etter få uker. En annen fordel for forskerne er at sebrafisklarvene er gjennomsiktige de første fem døgnene, Med sebrafisk som modellorganisme kan vi forske på medisin og sykdom. Det går an å simulere forløp av kreft, og teste aktuell medisin, gjennom å injisere transegener i sebrafisken. Forskerne legger inn mutasjoner i genene, for å se om det endrer egenskaper i fisken. Man kan lage en genmodell som er spesifikk for en bestemt pasient, for å se etter disposisjon for neurologisk sykdom, som ALS. På grunn av den store mengden egger det enkelt å teste virkningen av medisiner. Kreftforskerne kan farge kreftcellene, og se hvordan de agerer når de blir injisert i kroppen. Parkinsons sykdom er eksempel på en neurodegenerativ sykdom. Celler i et bestemt område i hjerne, dørpå grunn av oksidativt stress. Årsaken ligger i genene, i en mutasjon som kalles Park1. Et protein som kalles DJ1 beskytter cellene mot Parkinson. Det man nå forsker på, er om det er mulig å øke produksjonen av DJ1, og om det beskytter mot Parksinson hos dem som har mutasjonen.

Christiane Eichner, forskning på lakselus

Lakselusen hører til crustaceanene, de har altså skallskifte. Gir store økonomiske tap i oppdrettsnæringen. Livssyklusen er på omrent 40 dager. Hundrevis av egg hver time, naupliuslarve, noe få vil treffe på en vertsfisk ute i naturen. I oppdrettsanlegg vil svært mange larver treffe på en fisk. Mange metoder for å bekjempe lakselus, mekanisk og medisinsk. Utvikler resistens mot antibiotika. Lusen må holdes nede, men det er ikke hensikten å utrydde den.
Sea Live Research Centre, CLRC.no, forksningsdrevet innovasjon. Samarbeid mellom universitetende, HI og industripartnere. På molekylærbiologisk institutt dyrkes/avles både lus og laks for å gjøre forsøk. Det er flere grunner for å studere lakselus, den representerer copepodene, som utgjør mye av havets dyreplankton og derfor er en viktig gruppe.
Forksning på lakselusens biologi: Hvilke proteiner er viktige for utvikling, repdoduksjon og overlevelse hos lakselus. Viktige prosesser i livet: finne vert og feste seg, motvirke laksens immunssystem, kunne reprodusere. Studerer skallskifte, mikrobiologi i mikroskop, gensekvensering og sammenligner med andre organismer, lokalisere proteiner. ser på virkningen av knock-down av RNA, altså hemme produksjonen av spesifikke protein ved å interfere med RNA. Dette blir gjort med å injisere dobbelttrådig RNA, som oppfattes som virus-RNA, og bekjempes i cellene. Ser på virkningene, hva fører introduksjonen av d-RNA til fysiologisk? Derfra kan man prøve å slå ut mekanismer som er viktige i livsprosessene, som evnen til å gjenkjenne vertsfisken, evnen til å slå ut laksens immunsforsvar.
Lakselusen er en artropod (leddyr), ytre skjelett, segmenter, skallskifte.
Skallskifte er en sårbar prosess, og den involverer mange prosesser, proteiner og enzymer i kroppen. Det kan derfor være aktuelt å ‘angripe’ lakselusen i denne fasen.

Legg igjen en kommentar