Kan AI skriva om vårt DNA? GATTACA är inte längre science fiction

Från gen till helgenomredigering

Tills nyligen var genetiska modifieringar ganska grova, där en ny genetisk sekvens infördes slumpmässigt i målorganismerna. Införingsmetoden var också mycket destruktiv. Som ett resultat modifierades bara bakterier och växter rutinmässigt genetiskt, och alla genredigeringar i organismer som däggdjur (inklusive människor) var komplexa, dyra och långsamma.

Detta har delvis förändrats med CRISPR-teknologin, som plötsligt öppnade vägen för exakt och kontrollerad genredigering, vilket resulterade i att den första genterapin för en mänsklig genetisk sjukdom godkändes i slutet av 2023.

Dock är CRISPR fortfarande inte tillräckligt för att redigera mer än en, eller kanske ett fåtal gener. En fullständig omstrukturering av genomet verkade fortfarande vara utom räckhåll.

Detta kan just ha förändrats med en banbrytande upptäckt från kinesiska forskare vid Kinesiska akademin för vetenskaper i Peking. De annonserade en ny metod som möjliggör modifiering av enorma delar av hela kromosomer, vilket öppnar vägen för att genredigering ersätts av helgenomredigering.

De publicerade sina resultat i den prestigefyllda vetenskapliga tidskriften Cell¹, under titeln “Iterativa rekombinaseteknologier för effektiv och exakt genomingenjörskonst över kilobas till megabas-skala”.

Genredigering kontra helgenomredigering

Tack vare CRISPR och andra associerade teknologier, som “basredigering”, har det nu blivit möjligt att modifiera en specifik gen utan oönskad icke‑mål‑riktad redigering, eller att lämna skador på den målade genetiska sekvensen. Att flera gener redigeras samtidigt blir till och med möjligt.

Dock tenderar flyttning eller redigering av en större del av en kromosom att vara ineffektiv, vilket gör det osannolikt att utföras in vivo för komplexa organismer, eftersom de flesta celler inte kommer att modifieras eller skadas i processen.

Det vanligaste systemet som används är det så kallade ”Cre-Lox”-genomredigeringssystemet som använder Cre-rekombinas från ett bakteriofag, samt upprepande sekvenser av LoxP‑ställen i genomer.

Källa: Vector Builder

Symmetrin hos lox‑ställena kan ibland leda till reversibla rekombinationsreaktioner, vilket vänder de önskade redigeringarna.

Cre‑proteiner, som består av fyra delenheter, kan också göra ingenjörsarbetet svårt och hindra optimering av aktiviteten.

En annan begränsning av nuvarande genomredigeringsmetoder är ”ärrbildning” (rekombinationsställen), där punkten för borttagning och införsel i kromosomen skadas av processen, vilket potentiellt kan leda till katastrofala skador på den resulterande cellen, även om genomredigeringsprocessen fungerade.

Förbättra Cre-Lox för storskalig genomredigering

Nya uppgraderade verktyg

Först byggde forskarna en högkapacitetsplattform för snabb modifiering av rekombinationsställen och använde en asymmetrisk Lox‑ställe‑design.

På så sätt utvecklade de nya Lox‑varianter som minskar reversibel rekombinationsaktivitet (oönskad återgång) med mer än 10‑falt samtidigt som de behåller hög effektivitet i framåtriktad rekombination (det avsedda målet).

För det andra använde de en AI‑assisterad rekombinasengineeringsmetod (AI‑informerade begränsningar för protein‑engineering – AiCErec) för att generera Cre‑varianter med 3,5‑gånger högre rekombinationseffektivitet än den tidigare använda typen.

Källa: Cell

Till sist använde de den höga redigeringsförmågan hos prime‑editors för att exakt ersätta återstående Lox‑ställen med den ursprungliga genomsekvensen.

Sammanföra innovationer

Tillsammans möjliggjorde dessa tre innovationer ärrfri DNA‑manipulation på kilobas‑till‑megabas‑nivå i växter och mänskliga celler.

Det inkluderar deletioner, ersättningar, inversioner och translokationer på kromosomnivå.

Forskarna testade verktygen för olika nivåer av genomredigering:

• Målinriktad integration av stora DNA‑fragment upp till 18,8 kb
• Fullständig ersättning av 5 kb DNA‑sekvenser
• Kromosominversioner som sträcker sig över 12 Mb
• Kromosomdeletioner på 4 Mb
• Helkromosomtranslokationer.

Det är nu bevisat att dessa verktyg kan vända, ta bort eller infoga massiva delar av genetisk kod i både växter och djur.

Källa: Cell

Bland de exempel på genomredigering som forskarna utförde som test, konstruerade de ris som är resistent mot herbicider genom att vända en enorm DNA‑sektion (en 315‑kb exakt inversion), något som tidigare var nästan omöjligt.

Framtida tillämpningar

Det är faktiskt svårt att helt greppa potentialen i denna nya teknik. Anledningen är att den kan ersätta hela segment av en kromosom sömlöst och till synes på ett mycket kontrollerat sätt.

Detta öppnar vägen för en form av genetisk ingenjörskonst som tidigare var helt otillgänglig, vilket potentiellt kan bli lika genomslag som den Nobelprisbelönade upptäckten av CRISPR.

Ett exempel på en sådan redigering kan vara att helt ersätta hur vissa växter eller organismer bekämpar en viss patogen, genom att överföra ett helt block av genetiskt material mellan sorter eller arter för att skapa helt nya egenskaper.

Ett annat alternativ kan vara att i germlinjen (vid befruktning eller embryonivå) förändra hela segment av kromosomer som är samlade och styr specifika egenskaper.

Om det prövas och godkänns hos människor kan detta till exempel förändra motståndskraften mot vissa cancerformer, immunsystemet, riskerna för vissa sjukdomar som Alzheimers, fysiska egenskaper som hår‑ och hudfärg, eller till och med gener för intelligens och andra mentala egenskaper.

Hittills har forskningen kring egenskaper som styrs av flera gener, särskilt komplexa som immunsystemet eller intelligens, som är kopplade till hundratals olika gener, hindrats av den begränsade tillämpning som sådana upptäckter kunde ha.

Men om helgenomredigering blir möjlig, kan upptäckten av hur man ersätter en hel kromosom på en gång hjälpa till att skapa optimalt genetiskt material, så länge vi förstår tillräckligt vilka egenskaper som är önskvärda eller inte.

Etiska frågor

Uppenbarligen kommer detta redan vara kontroversiellt när det gäller växter eller djur. Och ännu mer om det övervägs för människor.

Dock kommer det också att finnas enorma påtryckningar och intressen från många människor att kunna erbjuda sina barn längre och hälsosammare liv, eller en konkurrensfördel i intelligens eller utseende jämfört med deras ”o‑redigerade” jämnåriga.

Detta har tidigare diskuterats i science fiction, särskilt i filmen GATTACA, som utforskar en framtid där endast ”perfekta” människor får tillgång till samhällets högsta nivåer, oavsett deras faktiska talanger.

Källa: Frame Rated

Ett sådant resultat är oönskat. Men om det görs på ett etiskt och avvägt sätt kan tekniken istället ha enorm potential att öka mänsklig livslängd, förbättra hälsan på befolkningsnivå och i praktiken permanent lösa alla genetiska sjukdomar, som för närvarande får miljontals att lida dagligen.

Investera i genomik och bioteknik

Om genomredigering blir en realitet kommer massiva genomtestningar för att upptäcka problematiska genetiska sekvenser som sannolikt orsakar sjukdomar att bli vanliga.

Det kan också bli ett regelbundet test som utförs på varje nyfödd, även om massgenredigering inte accepteras och endast godkänns för livshotande tillstånd, men inte för utseende eller intelligens.

Som ett resultat skulle de företag som har en stark position inom genomsekvensering vara de första att dra nytta av detta.

Illumina

Medan de andra -omiker i multiomik (proteomik, transkriptomik, etc.) är viktiga, så handlar nästan allt på ett eller annat sätt kring genomik, den grundläggande “instruktionsmanualen” för varje levande cell.

Och med hela vägen den största producenten av genomsekvenseringsmaskiner är Illumina. Företaget fokuserar på läsning av korta genetiska sekvenser, vilket är den som används för cancerdetektion. Det har för närvarande över 22 000 installerade sekvenserare i 165 länder.

Ungefär hälften av Illuminas sekvenseringsmaskiners förbrukningsmaterial används i kliniska tillämpningar, medan den andra hälften används i offentliga och privata forskningslaboratorier. I kliniska tillämpningar kommer hälften av efterfrågan från onkologi.

Källa: Illumina

När genomik och multiomik blir centrum för läkemedelsupptäcktsprocessen, liksom för cancergdiagnostik, förväntas Illuminas utrustning vara starkt efterfrågad. Företaget förväntar sig att efterfrågan på NGS (Next Generation Sequencing) ska växa med 18 % CAGR för kliniska tillämpningar och 6 % CAGR för forskning, vilket ökar sektorns totala adresserbara marknad (TAM) från 100  miljarder dollar för klinik till 25  miljarder dollar för forskning år 2033.

Källa: Illumina

Illumina hade en komplicerad historia med flytande biopsiföretaget Grail (GRAL -0,36%), som var en avknoppning från Illumina, senare återköpt, och nu tvingas tillbaka till en avknoppning av konkurrensmyndigheter i USA och EU.

Med detta problem ur vägen kan Illumina återuppta sin långsiktiga tillväxt och aktiekursökning, särskilt eftersom Grails flytande biopsitester sannolikt fortfarande kommer att förlita sig på Illumina‑sekvenserare.

(Du kan också läsa en mer detaljerad analys av Illuminas verksamhet, framtida teknologier och historia i den dedikerade investeringsrapporten).

Senaste nyheter och utvecklingar för Illumina (ILMN)-aktien

Studie refererad

^{1. Chao Sun, Hongchao Li, Yijing Liu, Yunjia Li, Rui Gao, Xiaoli Shi, Hongyuan Fei, Jinxing Liu, Ronghong Liang, Caixia Gao. Iterativa rekombinaseteknologier för effektiv och exakt genomingenjörskonst över kilobas till megabas-skala. Cell. 4 augusti 2025. DOI: 10.1016/j.cell.2025.07.011}