Fascinerande forskning – Genteknikens utveckling

Övningar och laborationer

Övningar och laborationer i denna del visar hur kunskapen om celler och ärftlighet efterhand har byggts upp. Spåren leder från de första trevande försöken att förstå cellernas byggnad och funktion, samt hur ärftlighet fungerar, fram till dagens kunskaper med tillämpningar inom dessa områden. Här vill vi även visa på den naturvetenskapliga arbetsmetoden genom att exemplifiera med kunskapsutvecklingen inom cell- och molekylärbiologi.

Genteknikens utveckling

Nytt perspektiv på Mendels försök

I grundläggande genetikundervisning brukar man uppmärksamma Gregor Mendels korsningsförsök med ärtor och studera nedävningen av olika egenskaper som exempelvis ger skrynkliga eller släta ärtor. Men vad ligger bakom de fenotypiska variationerna? Flera praktiska undersökningar bildar tillsammans en helhet, men laborationerna går också att genomföra var för sig. Syftet är att eleverna ska reflektera över resultaten från morfologiska och genetiska undersökningar av olika sorts ärtor och dra slutsatser om de molekylärbiologiska skillnaderna. I de praktiska undersökningarna används två sorts ärtor: märgärt och spritärt. Frågor som aktualiseras i laborationerna är:

• Finns det tydliga morfologiska skillnader som gör att man kan särskilja de båda sorterna makroskopiskt och mikroskopiskt?
• Vilken är den genetiska bakgrunden till skillnaderna? Här görs en amplifiering av genen SBE1.

En beskrivning av praktiska försök (som genomfördes på Bioresursdagarna 2018)
Laborationshäfte med kommentarer, referenser och praktiska tips

Mer information om Bioresursdagarna 2018

I laborationshäftet finns en bioinformatisk övning där man jämför sekvenserna i genen SBE1 hos märgärt och spritärt.
Mendel uppdateras – Bioinformatikövning

Tidslinje

På sidorna 6–7 i kapitlet ”Genteknikens utveckling” finns en tidslinje som främst visar utvecklingen inom genteknik. Komplettera tidslinjen med exempel på viktiga upptäckter som gjordes innan 1972 och har betydelse för förståelsen av ärftlighetens mekanismer. Komplettera med aktuella forskningsresultat inom cell- och molekylärbiologi som nu väcker uppmärksamhet i media.

Kunskapsutveckling

Uppgifterna nedan handlar om att beskriva några linjer som visar utvecklingen inom cell- och molekylärbiologi och därmed ge förståelse för att ny forskning alltid bygger på äldre resultat. Men forskningsresultat behöver även prövas och ibland förkastas som felaktiga.

• Hur växte kunskapen fram om vilka strukturer i cellen som är bärare av ärftligheten? När upptäckte man kromosomerna och förstod att de hade något med de ärftliga egenskaperna att göra? När visste man att det var DNA-innehållet i kromosomerna som var det mest väsentliga för ärftligheten och inte proteinerna? Vilka kunskaper om DNA-molekylens byggnad var en förutsättning för att James Watson och Francis Crick skulle kunna beskriva en korrekt struktur av DNA-molekylen?
• Följande forskare har alla bidragit till förståelsen av DNA-molekylens struktur och funktion. Beskriv kortfattat deras forskningsinsatser. Friedrich Miescher, Francis Crick, James Watson, Maurice Wilkins, Rosalind Franklin, Robert W. Holley, Har Gobind Khorana och Marshall W. Nirenberg.
• Hur förstår vi den genetiska koden? Förklara hur en sekvens i en DNA-molekyl översätts till en aminosyrasekvens. Hur gick forskarna till väga för att ta reda på hur DNA-koden skulle tolkas?
• Ge exempel på hur kunskapen om befruktning har växt fram. När iakttog man för första gången spermier och äggceller i mikroskop? När förstod man hur befruktning gick till? Hur utvecklades metoden in vitro-fertilisering?

Diskussionsfrågor

På sidan 14 i delen Genteknikens utveckling finns förslag på diskussionsfrågor inom området genteknik. Exempelvis frågor om gentester, etiska aspekter av organodling och möjligheter och risker med att ändra människans arvsanlag för att kunna bota allvarliga sjukdomar. Frågorna har utformats av Karin Mossler, tidigare t.f. huvudsekreterare på Smer, Statens medicinsk-etiska råd.

Vad är viktigast?

Utifrån den tekniska utvecklingen inom genteknikområdet, och de möjligheter och risker den innebär, vad tycker du är det viktigaste att diskutera och reglera utifrån ett etiskt perspektiv? Varför?

Kartlägga sjukdomsanlag?

• Med gentester kan du få reda på om du har anlag för ärftliga sjukdomar som kanske eller säkert bryter ut. En del av dessa kan förebyggas, lindras eller botas. Du kan få information om en eventuellt förhöjd risk att drabbas av till exempel en aggressiv form av bröstcancer i unga år eller att få schizofreni.
• Vilka för- och nackdelar tycker du att det finns med att få information om sina, sin partners eller fosters anlag för sjukdom och kanske vissa egenskaper?
• Skulle du vilja testa dig för att få veta om du riskerar att drabbas av en lindrig eller allvarlig, kanske till och med dödlig, sjukdom? Är ditt svar beroende av om den kan förebyggas, behandlas eller botas eller om man inte kan göra något åt den? Hur tror du det skulle påverka dig att få veta?
• Skulle du berätta om testresultatet för dina vänner? För dina föräldrar och syskon, eller för andra släktingar som kanske också har anlaget men inte vet om det? Hur tror du att de skulle reagera?
• Du får höra att din partner har köpt ett gentest på nätet. Skulle du vilja veta resultatet? Hur skulle det påverka dig om du får veta att han eller hon har anlag för en sjukdom som säkert eller bara kanske bryter ut eller har anlag för vissa egenskaper som du tycker är positiva eller negativa?
• Hur tror du att du skulle påverkas av att få reda på om ditt barn har en förhöjd risk att få en allvarlig sjukdom i unga år eller dö en för tidig död?

Förändra arvsanlag?

Med mer kunskap om människors anlag och utveckling av den nya gen­redigeringstekniken skulle man kunna redigera bort allvarliga, dödliga sjukdomsanlag. Den nya tekniken skulle också kunna tillämpas för att förbättra normala arvsanlag i olika avseenden, så kallad enhancement. Det kan till exempel gälla gener som har betydelse för IQ, för fysiska egenskaper eller motståndskraft mot sjukdomar som HIV, malaria eller blodsjukdom. En del har lite spekulativt menat att det kunde vara bra om vi förbättrade människor, kanske gjorde dem mer samarbetsvilliga, snällare och smartare. Det väcker många etiska frågeställningar och behöver – liksom andra ärftliga genetiska förändringar – diskuteras.

• Vilka möjligheter och risker tycker du att det kan finnas med att ändra människors arvsanlag för att kunna bota allvarliga sjukdomar? Med andra förändringar, kanske till och med av normala anlag? När ska tekniken få användas?
• När det blir möjligt att utrota svåra släktsjukdomar, finns det då anledning att se över nuvarande förbud mot att göra genförändringar som kan gå i arv?

Odla organ hos djur?

Fler mänskliga organ behövs till transplantationer, men det finns kunskapsbrister och olika säkerhetsaspekter att ta hänsyn till om de ska odlas hos djur. Hur ser du på odling av mänskliga organ i exempelvis i grisar? Vilka etiska aspekter finns?