Craig Venter kommer!

FOREDRAG AV DR. j. CRAIG VENTER: SYNTETISK BIOLOGI. SEKVENSERING AV ENKELTPERSONERS ARVEMATERIALE

Plenumsmøte 29. januar 2009 arrangert av Bioteknologinemda

Det var fullsatt sal i Edderkoppen teater og lang venteliste da professor Terje Traavik kunne ønske den verdenskjente genforskeren Dr J. Craig Venter velkommen. Møtet ble åpnet av forskningsminister Tora Aasland og HM Kong Harald var til stede under det første foredraget.

Dr. Venter var den første som gjennomførte kartlegging av den menneskelige genom og har på mange områder vært foregangsmann for å finne praktiske anvendelser av genteknologi, se http://www.forskning.no/artikler/2009/februar/209486.

På dette seminaret holdt Dr. Venter to foredrag:

Synthetic Biology

Videopptak av et tidligere foredra om samme tema: On the verge of creating synthetic life: www.ted.com/index.php/speakers/craig_venter.html

Sequencing of Your DNA

Dette foredraget foreligger i videopptak i regi av NRK: http://www1.nrk.no/nett-tv/klipp/458824

Kan vi skape liv fra digitale data?

I genteknologien står vi overfor noen store spørsmål, sa Dr. Venter:

• Hva er liv?
• Kan vi digitalisere det?
• Hvor omfattende er det
• Kan vi dele det opp til sine minste grunnelementer
• Kan vi gjenskape liv eller skape nytt liv ut fra digitale data

Vi har lært oss å kartlegge arvematerialet og lagre informasjonen i digital form. Kan vi bruke denne informasjonen til å gjenskape liv?

Vi har lært oss at den mest effektive måte for å sekvensere - kartlegge - DNA er å å kutte opp DNA-strengen i kortere biter, sekvensere bitene og deretter føye dataene sammen, slik at vi får et fullstendig bilde.

På samme måte kan vi bygge opp syntetisk arvemateriale ved å lage korte strenger som så skjøtes sammen til en helhet.

Det store spørsmålet er om det arvematerialet vi lager ut fra digitale data virkelig er liv. Vårt første forsøk var å gjenskape et virus som angriper E-coli, sa Venter. Det var vellykket.

Neste forsøk var å skifte ut kromosomet i en celle. Dette forsøket viste at cellen nå oppførte seg i samsvar med det nye arvematerialet. Cellen hadde skiftet fra å til høre en art til å bli en annen. Disse forsøkene viser at vi kan beskrive liv som digitale data og at det er mulig å gjenskape liv ved å bygge syntetisk arvemateriale.

Enorme databaser over liv.
Vi har beskrevet over seks millioner nye gener, og våre databaser rommer mer enn 20 millioner gener. Hva kan vi bruke dette materialet til? Se på elektronikk- og dataindustrien, sa Venter. Da den elektroniske revolusjonen startet for ca 50 år siden hadde man bare noen få byggesteiner, slik som kapasitorer, resistorer, transformatorer og transistorer. Hva kan vi da ikke få til med alle de byggesteinene vi har i genteknologien.

I løpet av min levetid har det blitt tre ganger så mange mennesker på jorda og veksten fortsetter sa Venter, og ga eksempler på hvorledes genteknologi kan bidra til å skaffe tilgang på mat, erstatte fossile brensler, skaffe elektrisk energi og rent vann. Utfordringen menneskeheten står overfor med befolkningsvekst, fattigdom, ressursknapphet og klimatrusler er enorme. Genteknologi kan bidra til å løse problemer. Vi prøver ikke å lage nytt kunstig liv fra bunnen av, men bygger på 3,5 millioner års evolusjon og studerer hvorledes vi kan modifisere organismer.

Hva kan syntetisk biologi gi oss?

Drivstoff fra CO2 og sollys?

En av de store utfordringen er å finne drivstoff som kan erstatte bensin og dieselolje. Det dreier seg både om å minske avhengigheten av petroleum og å minske utslipp av CO2. Etanol – alkohol - fremstilt ved gjæring av sukker er en dårlig løsning, både fordi produksjonen konkurrerer med matproduksjon og fordi etanol er blandbar med vann og har lavt energiinnhold.
Det er forholdsvis lett å organisere organismer til å lage alternative drivstoffkvaliteter: butenol, propan, propanol, etc fra sukker, sa Dr. Venter.
Det finnes bakterier som lever under høy trykk og høye teperaturer ved varme kilder på havbunnen. Disse mikroorganismene omdanner CO2 til metan. Det ga oss ideen til å modifisere alger som kan bruke sollys som energikilde og som kan omdanne karbondioksid til metan, biopolymerer, sukker og proteiner. Ser du på alle planter, er oljeplantene de som gir høyest utbytte per arealenhet, men makroalger, prokarioter og eukarioter, gir mer enn en størrelseorden høyere utbytte per flateenhet. Vi tror det er mulig å få opp til 9 600 liter drivstoff per dekar, men ikke på den måten folk flest har tenkt.
Det store grepet her er å ikke drive høstingsbruk, men å lage produksjonsmaskineri. I dag kan slike produksjonsceller produsere et bredt spekter av lipider som kan pumpes kontinuerlig ut av cellene, og produktet er i ren form.

Et fjerdegenerasjons drivstoff som er laget av sukker produsert på denne måte: et propanolderivat, viser meget lovende resultater i laboratorieforsøk hvor det driver en Sterlingmotor.

Rent vann fra brenselcelle?

Vi har laget mikrobielle «brenselceller» som kan produsere elektrisitet eller rent drikkevann fra avløpsvann. Makrober på anoden bryter ned organisk materiale.
Vi er i ferd med å oppskalerer prosessen for å se om den kan settes inn i kommunale avløpsanlegg. I kombinasjon med nanoledere kan cellene produsere elektrisitet.

Fra kull til metan

Vi lett etter og sekvensert nye organismer som bor dypt nede i jorda. Noen av disse mikroorganismene «spiser» kull og slipper ut en rekke organiske stoffer og av disse igjen produseres det metan. Her ligger – i alle fall i teorien – en mulighet til å omdanne kull til naturgass, også i kulleier som ligger dypt. Selv om det fortsatt dreier seg om å bruke kull som energikilde, vil man på denne måten kunne tidoble brennverdien.

Vi tror at hvis vi kombinerer prosessen med å lage metan fra kull og så når vi har brent gassen lede avgassen inn til våre modifiserte alger, vil vi kunne få en ekstremt god utnyttelse av kull.

Solen som energikilde.

Innstrålingen fra Solen er 120 000 TW. Vi trenger bare sette av en brøkdel av samlet landareal for å dekke menneskehetens energibehov. Energi har vi nok av, bare vi finner metoder for å fange og transportere energien til de formålene vi trenger den.

Etter foredraget om syntetisk liv var det paneldebatt: Fra v: Terje Traavik, professor i genøkologi, Universitetet i Tromsø, Bjørn Fuglaas, viseadministrerende direktør GE Healthcare , Nils Christian Stenseth, professor i biologi ved Universitetet i Oslo, Dr. Craig Venter, Kathrine Aspaas, Kathrine Aspaas Media og panellederen direktør Sissel Rogne, Bioteknologinemda.

Medisinske anvendelser

Vi har også sett på medisinske anvendelser. En mulighet er bakterier som kan vokse på kreftceller og som slipper ut giftstoffer som dreper kreftcellen, sa Dr Venter. Vi arbeider med å modifisere organismer som kan erstatte kjemoterapi. Arbeidet med vaksineproduksjon startet i 1996. Vi har laget en vaksine som er virksom overfor et bredt spektrum av hjernehinnebetennelse (meningitt). Den er snart ferdig utprøvet og godkjent.

Vi tror at det skal være mulig å lage en enkelt celle som produserer alle slags vaksiner, og at den er slik at den hele tiden tilpasser seg, slik at vi kan ligge i forkant av utviklingen i den genetiske koden, slik at vi kan forhindre virus.

En av de første anvendelsene av syntetisk biologi var å gjenskape influensaviruset fra 1918.Ved å ta RNA fra to individer som døde av dette viruset og ble begravet i permafrost, kunne vi klarlegge hvilke detaljer ved genomet som ga det sine dødelige egenskaper og legge det til grunn ved utvikling av nye vaksiner.

Vi trenger nye vaksiner og nye antimicrobials.Vi trenger en verdensomfattende innsats på å utvikle nye vaksiner og nye antimicrobials. Det vil være avgjørende for vår overlevelse om art.

Hvor stor risiko løper vi?

På spørsmål om risiko svarte Dr. Venter slik:

Hovedpunktet når vi lager nye organismer – i alle fall for oss – er sikkerhet.
På verdensbasis er det sannsynligvis gjennomført mer enn ti millioner biologiske forsøk i løpet av de siste tiårene, hvor gener fra alle tenkelige organismer er brakt inn i E-coli uten at det har oppstått en eneste uheldig hendelse. Hvorfor: fordi E-coli var designet slik at den ikke ville overleve utenfor laboratoriet. Det er lett å bygge inn slike beskyttelsesmekanismer i syntetiske organismer og for å skaffe ekstra sikkerhet kan du legge inn såkalte selvmordsgener.

Myndighetene må lage regelverk. Problemet at offentlig administrasjon har så få vitenskapmenn. Men dette gjelder all ny teknologi.

Jeg tror at vi spiller et langt farligere spill i klimapolitikken.

Terje Traavik spurte om vi vet nok som de såkalte søppelgenene, de 99% av arvematerialet som vi ennå ikke kjenner betydningen av. Vi må regne med at hele genomet er i bruk. Derfor skremmer det meg at du sier: «Vi kjenner detaljene og vet hva de er til for. Det er bare å sette det sammen så fungere det.» Nå vil jeg aldri si at vi skal legge begrensninger på Dr. Venters forskning, sa Traavik, men jeg skulle ønske meg at samfunnet kunne satse et brøkdel av det som bevilges til produksjonsorientert forskning på sikkerhetsarbeid.

Kunne Dr. Venter ha lykkes i Norge?

USAs historie handler om mennesker som har tatt modige sprang og oppnådd suksess, sa Dr Venter. Kapitalmarkedet i USA bygger mindre på offentlig støtte og det finnes mennesker som har skapt seg en formue og som ønsker å gi tilbake til samfunnet. Mye av vårt arbeid er bygd på støtte fra private fonds, slik som Gordon og Betty Moore foundation Bill og Melinda Gates fond for å utvikle medisiner for Den tredje verden.

Hva som er mulig handler også om oppfatning av risiko og om utdanningssystemet. Nei, jeg tror ikke jeg kunne ha lykkes over alt, sa Dr. Venter.

Den gode nyheten er at det sannsynligvis mer enn ett hundre startup selskaper innen genteknologi bare i USA, sa Dr. Venter.

Referent: Nils Chr. Tømmeraas. Bilder: Nils Chr. Tømmeraas