Kan AI omskrive DNA-et vårt? GATTACA er ikke lenger science fiction

Fra gen til helgenomredigering

Inntil nylig var genetiske modifikasjoner ganske grove, ved å sette inn en ny genetisk sekvens tilfeldig i målorganismene. Innsettingsmetoden var også svært destruktiv. Som et resultat ble kun bakterier og planter rutinemessig genetisk modifisert, og enhver genredigering i organismer som pattedyr (inkludert mennesker) var kompleks, kostbar og treg.

Dette har delvis endret seg med CRISPR-teknologien, som plutselig åpnet veien for presis og kontrollert genredigering, som resulterte i at den første gen-terapien for en menneskelig genetisk sykdom ble godkjent ved slutten av 2023.

Imidlertid er CRISPR fortsatt ikke nok for å redigere mer enn ett, eller kanskje noen få gener. En fullstendig omlegging av genomet virket fortsatt utenfor rekkevidde.

Dette kan nettopp ha endret seg med en banebrytende oppdagelse fra kinesiske forskere ved Kinesiske akademi for vitenskap i Beijing. De kunngjorde en ny metode som gjør det mulig å modifisere enorme deler av hele kromosomer, og åpner veien for at genredigering erstattes av helgenomredigering.

De publiserte sine resultater i den prestisjetunge vitenskapelige tidsskriftet Cell¹, under tittelen “Iterative recombinase technologies for efficient and precise genome engineering across kilobase to megabase scales”.

Genredigering vs. Genomredigering

Takket være CRISPR og andre tilknyttede teknologier, som “base editing”, er det nå mulig å modifisere et spesifikt gen uten uønsket ikke‑målrettet redigering, eller skade på den målrettede genetiske sekvensen. Redigering av flere gener samtidig blir også mulig.

Imidlertid er det ineffektivt å flytte eller redigere en større del av et kromosom, noe som gjør det usannsynlig å utføre in vivo for komplekse organismer, da de fleste celler ikke vil bli modifisert eller bli skadet i prosessen.

Det mest brukte systemet er det såkalte «Cre‑Lox»-genomredigeringssystemet som bruker Cre‑rekombinasen fra et bakteriofag, og repeterende sekvenser av LoxP‑steder i genomer.

Kilde: Vector Builder

Symmetrien i lox‑stedene kan noen ganger føre til reversible rekombinasjonsreaksjoner, som reverserer de ønskede redigeringene.

Cre‑proteiner, som består av fire underenheter, kan også gjøre ingeniørarbeidet vanskelig, og hindre optimalisering av aktiviteten.

En annen begrensning ved dagens genomredigeringsmetoder er «arrdannelse» (rekombinasjonssteder), hvor punktet for fjerning og innsetting i kromosomet blir skadet av prosessen, noe som potensielt kan føre til katastrofal skade på den resulterende cellen, selv om genomredigeringsprosessen fungerte.

Forbedring av Cre‑Lox for stor‑skala genomredigering

Nye oppgraderte verktøy

Først bygde forskerne en høy‑gjennomstrømmingsplattform for rask modifisering av rekombinasjonssteder og brukte et asymmetrisk Lox‑steddesign.

På denne måten utviklet de nye Lox‑varianter som reduserer reversibel rekombinasjonsaktivitet (uønsket reversering) med mer enn 10‑fold, samtidig som de beholder høy‑effektiv fremoverrekombinasjon (det tiltenkte målet).

Deretter brukte de en AI‑assistert rekombinasje‑ingeniørmetode (AI‑informerte begrensninger for protein‑engineering – AiCErec) for å generere Cre‑varianter med 3,5‑ganger rekombinasjonseffektiviteten til den tidligere brukte typen.

Kilde: Cell

Til slutt brukte de den høye redigerings‑effektiviteten til prime‑redigerere for presist å erstatte resterende Lox‑steder med den opprinnelige genomsekvensen.

Sammenføring av innovasjoner

Sammen gjorde disse tre innovasjonene det mulig med arrfri kilobase‑til‑megabase‑DNA‑manipulering i planter og humane celler.

Det inkluderer slettinger, erstatninger, inversjoner og translokasjoner på kromosomnivå.

Forskerne testet verktøyene for ulike nivåer av genomredigering:

• Målrettet integrering av store DNA‑fragmenter opptil 18,8 kb
• Fullstendig erstatning av 5 kb DNA‑sekvenser
• Kromosomale inversjoner på 12 Mb
• Kromosomale slettinger på 4 Mb
• Translokasjoner av hele kromosomet.

Dermed er det nå bevist at disse verktøyene kan snu, fjerne eller sette inn massive biter av genetisk kode i både planter og dyr.

Kilde: Cell

Fremtidige anvendelser

Det er faktisk vanskelig å fullt ut forstå potensialet i denne nye teknologien. Årsaken er at den kan erstatte hele segmenter av et kromosom sømløst, og tilsynelatende på en svært kontrollert måte.

Dette åpner veien for en form for genetisk ingeniørkunst som tidligere var helt utenfor rekkevidde, og som potensielt kan ha like stor innvirkning som den Nobelpris‑vinnende oppdagelsen av CRISPR.

Et eksempel på en slik redigering kan være å fullstendig erstatte måten noen planter eller organismer bekjemper en gitt patogen, ved å overføre mellom varianter eller arter en hel blokk med genetisk materiale for å skape helt nye egenskaper.

Et annet alternativ kan være å endre i kimlinjen (ved befruktning eller på embryo‑nivå) hele segmenter av kromosomer som er gruppert sammen og kontrollerer spesifikke egenskaper.

Hvis dette prøves og godkjennes hos mennesker, kan det for eksempel endre motstandskraft mot visse kreftformer, immunsystemet, risikoen for enkelte sykdommer som Alzheimers, fysiske egenskaper som hår‑ og hudfarge, eller til og med gener for intelligens og andre mentale egenskaper.

Frem til nå har forskningen på egenskaper som styres av flere gener, spesielt komplekse som immunsystemet eller intelligens, som er knyttet til hundrevis av ulike gener, blitt hemmet av den begrensede anvendelsen slike oppdagelser kunne ha.

Men hvis helgenomredigering blir mulig, kan oppdagelsen av hvordan man erstatter et helt kromosom på én gang bidra til å skape optimalt genetisk materiale, så lenge vi forstår hvilke egenskaper som er ønskelige eller ikke.

Etiske spørsmål

Det er åpenbart at dette allerede vil være kontroversielt når det gjelder planter eller dyr. Og enda mer hvis det vurderes for mennesker.

Imidlertid vil det også være enorme press og interesser fra mange mennesker for muligheten til å gi sine barn lengre og sunnere liv, eller en konkurransefordel i intelligens eller utseende sammenlignet med deres «u‑redigerte» jevnaldrende.

Dette har tidligere blitt diskutert i science fiction, spesielt i filmen GATTACA, som utforsker en fremtid der kun «perfekte» mennesker får tilgang til samfunnets øvre lag, uavhengig av deres faktiske talenter.

Kilde: Frame Rated

Et slikt resultat er uønsket. Men dersom det gjøres på en etisk og avveid måte, kan teknologien i stedet ha enormt potensial for å øke menneskelig levetid, forbedre helsen på befolkningsnivå, og praktisk talt permanent løse alle genetiske sykdommer, som i dag får millioner til å lide daglig.

Investering i genomikk og bioteknologi

Hvis genomredigering blir en realitet, vil masse‑testing av genomer for å oppdage problematiske genetiske sekvenser som kan forårsake sykdommer bli vanlig.

Det kan også bli en rutinemessig test utført på hvert nyfødt barn, selv om masse‑genredigering ikke blir akseptert, og kun godkjent for livstruende tilstander, men ikke for utseende eller intelligens.

Som et resultat vil selskapene som har en sterk posisjon innen gensekvensering være de første som drar nytte av dette.

Illumina

Mens de andre -omikker er viktige, omhandler nesten alle på en eller annen måte genomikk, den grunnleggende «instruksjonsmanualen» for hver levende celle.

Og langt flest er Illumina, som er den største produsenten av maskiner for genomsekvensering. Selskapet fokuserer på lesing av korte genetiske sekvenser, som brukes til kreftdeteksjon. De har for tiden over 22 000 installerte sekvenseringsmaskiner i 165 land.

Omtrent halvparten av forbruksmaterialene til Illuminas sekvenseringsmaskiner brukes i kliniske anvendelser, mens den andre halvparten brukes i offentlige og private forskningslaboratorier. I kliniske anvendelser kommer halvparten av etterspørselen fra onkologi.

Kilde: Illumina

Ettersom genomikk og multi‑omics blir sentrum for legemiddelforskning, samt kreftdiagnostikk, forventes Illuminas utstyr å være i høy etterspørsel. Selskapet forventer at etterspørselen etter NGS (Next Generation Sequencing) vil vokse med 18 % CAGR for kliniske anvendelser og 6 % CAGR for forskning, noe som vil øke sektorens totale adresserbare marked (TAM) fra 100 milliarder dollar for klinisk og til 25 milliarder dollar for forskning innen 2033.

Kilde: Illumina

Illumina hadde en komplisert historie med flytende biopsi‑selskapet Grail (GRAL -0,36 %), som var et spin‑off fra Illumina, senere gjenkjøpt, og nå tvunget tilbake til et spin‑off av konkurransemyndigheter i USA og EU.

Med dette problemet ute av veien, kan Illumina gjenoppta sin langsiktige vekst og aksjekursøkning, spesielt siden Grails flytende biopsitester sannsynligvis fortsatt vil være avhengige av Illumina‑sekvenserere.

(Du kan også lese en mer detaljert analyse av Illuminas virksomhet, fremtidige teknologier og historie i den dedikerte investeringsrapporten).

Siste nyheter og utviklinger for Illumina (ILMN)-aksjen

Studie referert

^{1. Chao Sun, Hongchao Li, Yijing Liu, Yunjia Li, Rui Gao, Xiaoli Shi, Hongyuan Fei, Jinxing Liu, Ronghong Liang, Caixia Gao. Iterative recombinase technologies for efficient and precise genome engineering across kilobase to megabase scales. Cell. august 04, 2025. DOI: 10.1016/j.cell.2025.07.011}