Stor kortlægning af grises gener kan føre til helt ny medicin til mennesker

Det lyder måske underligt, men vi kan faktisk blive klogere på os selv ved at studere grise.

Grise og mennesker ligner nemlig hinanden temmelig meget. Vores organer, vores hud og måden mange sygdomme udvikler sig på er stort set ens i grise og mennesker.

Grisen har derfor længe været brugt til at udvikle og teste ny medicin, selvom dyret er større, dyrere og mere besværligt at bruge i forsøg end rotter og mus.

Og nu kan grisen blive endnu vigtigere som forsøgsdyr.

Forskere fra Center for Kvantitativ Genetik og Genomforskning på Aarhus Universitet har nemlig kortlagt, hvor grise og mennesker minder mest om hinanden på et genetisk plan.

Ikke blot hvilke gener, der går igen i mennesker og grise, men også det såkaldte “transkriptom” er blevet kortlagt og sammenlignet på tværs af en række vævstyper. Hvor genomet dækket over alle de gener, der findes i DNA’et i vores celler, aktive eller inaktive, dækker transkriptomet over de gener, som er aktive i de forskellige typer celler i kroppen. Det fortæller forsker Lingzhao Fang, der er en af hovedmændene bag de nye resultater.

- Vi har undersøgt, hvilke gener der er aktive, og hvordan de bliver reguleret i 34 forskellige typer væv i grise og sammenlignet dem med lignende undersøgelser i mennesker. Det er alt fra testikelvæv over hudceller til forskellige celler i hjernen, siger han og fortsætter:

- Ingen har før lavet en så stor og omfattende undersøgelse, og den nye viden vil forhåbentlig kunne gøre en forskel både i landbruget og medicinalindustrien.

RNA giver mere brugbar viden

For lidt over 20 år siden lykkedes det en gruppe på mere end 1000 forskere at kortlægge hele det menneskelige genom. Da projektet var fuldendt, håbede forskerne, at de nu stod med en viden til at udvikle behandlinger mod næsten alle sygdomme. Nu kendte de jo koden og kunne finde fejlene.

Men sådan skulle det ikke gå.

Forskerne fandt snart ud af, at der er stor forskel på, hvilke gener det enkelte menneske har i sin opskriftsbog - og hvilke opskrifter, der rent faktisk bliver brugt og oversat i de forskellige celletyper. 

Det kalder man også for genotype og fænotype, hvor fænotypen er de træk eller symptomer, man kan observere hos individet. Fordi transkriptomet spiller en større rolle‚ end forskerne havde regnet med, kan man godt have arveanlæggene til en genetisk sygdom uden rent faktisk at lide af sygdommen.

Med andre ord bliver to mennesker, der på papiret, har den samme sygdomsmutation, ikke nødvendigvis lige syge. Med større viden om, hvordan transkriptomet spiller ind på forskellige sygdomme, er det muligt at udvikle bedre og mere målrettet medicin. 

Og det er blandt andet, hvad de resultaterne fra Lingzhao Fangs undersøgelse kan bruges til i forhold til grise som forsøgsdyr.

- Grisene bliver et bedre dyr at teste ny medicin på. Fordi de forskellige vævstyper i grise og mennesker er meget ens - også mere ens, end vi troede - kan medicinalindustrien sikkerhedsteste ny medicin i grise med langt højere nøjagtighed, siger han. 

Om DNA, RNA og transkriptomer

I centrum af menneskers og grises celler - i en lille kerne - sidder de lange to-strengede DNA-tråde krøllet tæt sammen om kromosomerne. Strengene består af næsten endeløse rækker af fire små molekyler, som vi forkorter A,C,G og T. Det er rækkefølgen af de fire molekyler, der danner vores gener. Et gen er en sekvens af de fire molekyler, som fungerer som opskrift på et protein. Før cellen kan producere et af de mange forskellige proteiner, som den har opskrifter på i DNA’et, må sekvensen dog oversættes. Det sker ved, at DNA’ets to strenge løsner sig fra hinanden, der hvor opskriften sidder, og en såkaldt RNA-streng hæfter sig på stedet og kopierer den del af koden, som udgør genet. RNA er - lidt forsimplet sagt - en-strenget DNA. RNA’et smutter ud af cellekernen og bevæger sig ned til cellens proteinfabrikker, ribosomerne, hvor den medbragte kode bliver oversat til et protein. Alle vores celler i kroppen bærer den samme DNA, men det er ikke de samme dele af DNA-koden, der bliver oversat og aktiveret i de forskellige celler. I leverceller er andre gener aktive end eksempelvis i hudcellerne. Der er heller ikke alle RNA-sekvenser, der bevæger sig ned til proteinfabrikkerne. Nogle stumper kobler sig i stedet på andre RNA-sekvenser for at stoppe dem i at blive oversat til proteiner - eller for at sikre, at kroppen producerer endnu mere af det specifikke protein. De RNA-sekvenser, der er aktive i en bestemt type celle, kalder man for transkriptomet. Det er det, som forskerne har undersøgt i studiet her.

Kan også hjælpe landbruget med at blive grønnere

Det er ikke kun medicinalindustrien, der kan få glæde af de nye resultater. Også landbruget kan drage nytte af dem i forhold til at udvikle grise, der er mindre klimabelastende, fortæller Lingzhao Fang.

- Der er aldrig blevet lavet så omfattende en kortlægning af, hvilke gener, der er aktive i de forskellige typer væv. Vores resultater gør det muligt mere præcist at finde de genetiske mekanismer, der fører til forskellige ønskværdige træk i grise, siger han og fortsætter:

- Det kan eksempelvis være træk, der gør dem mere klimavenlige. 

Kortlægningen baner også vejen for, at forskere langt mere præcist kan redigere i generne på grise og på den måde udvikle helt nye egenskaber i fremtiden.

 - Fordi vi nu har en større viden om en lang række træk hos grise, kan andre forskere nemmere bruge genredigeringsteknikker såsom CRISPR til at ændre i gener eller sætte nye sekvenser ind med grønnere egenskaber, siger han.

Kortlægger også andre dyr

Grise er faktisk ikke det første dyr, hvor Lingzhao Fang og hans kolleger har kortlagt transkriptomet. De begyndte med køer for et par år siden - og de har planer om at kortlægge en række andre dyr de kommende år, fortæller han.

- Vi har allerede et studie om kyllinger på vej. Lige nu er det ved at blive peer-reviewed, men vi håber, at det når at udkomme tidligt næste år, siger han.

Foruden kyllinger, grise og køer er forskerholdet ved at undersøge geder, får, heste og ænder med samme metode. Ikke blot for at gøre landbruget grønnere, men faktisk giver det os en bedre forståelse af dyr og menneskers grundlæggende biologi, forklarer han. 

- Når projektet er gennemført, vil vi have fået en større grundforståelse for biologien og evolutionen i en række dyr. Den viden kan være nyttig på andre områder, siger han og fortsætter:

- Eksempelvis har vi jo problemer med sygdomme, der springer frem og tilbage mellem mennesker og landbrugsdyr. Vores kortlægning kan muligvis give os den nødvendige viden til at forebygge og forhindre nogle udbrud i fremtiden.

En af grundene til at Lingzhao Fang undersøger landbrugsdyr og ikke vilde dyr er, at det er nemt at få adgang til vævsprøver og store mængder data. Den viden, der kommer ud af det, kan dog også bruges i forhold til vilde og endda uddøde dyr.

- Vi får jo en grundlæggende forståelse for biologien i flere forskellige dyr - og de har jo vilde fætre og kusiner i naturen, der grundlæggende fungerer på samme måde, slutter han.

Bag om forskningen

Studietype: Statistisk modellering

Ekstern finansiering: Studiet har modtaget finansiering fra en lang række eksterne kilder herunder National Natural Science Foundation of China. Se den fulde liste i den videnskabelige artikel.

Interessekonflikt: Forskerne erklærer, at der ingen interessekonflikter er i forbindelse med denne forskning.

Link til videnskabelig artikel: A compendium of genetic regulatory effects across pig tissues