sou · GOB3103d1 · 2001-01-01 00:00:00 — Området är mångvetenskapligt och inbegriper forskare från ett stort antal discipliner. Specialister som på olika sätt deltar i den biotekniska utvecklingen är mikrobiologer, biokemister, mole- kylärbiologer, cellbiologer, immunologer, processtekniker, medici- nare, materialtekniker, miljötekniker och mättekniker. Biotekniken gränsar till och överlappar en rad andra teknikom- råden som, liksom biotekniken, i betydande utsträckning baseras på biologisk kunskap, till exempel medicinsk teknik, jordbruks- teknik, livsmedelsteknik och miljöteknik. Vissa delar av den biotekniska utvecklingen sker i samarbete med verkstadsindustri och IT-företag. Avgörande för den moderna bioteknikens utveckling är framstegen inom molekylärbiologin, där särskilt gentekniken har haft – och har – stor betydelse. Med genteknik avses en rad tekniker för att Bioteknik – en basteknologi isolera, studera och hantera gener och gendata. Viktigast är tekniker för att syntetisera gener eller genfragment med kemisk metodik, avläsa den genetiska koden (sekvenseringsteknik), masskopiera genfragment med PCR-teknik (Polymerase ), överföra genetiskt material mellan arter (hybrid DNA- teknik, rekombinant DNA-teknik) och för att hantera gendata (bioinformatik). Gentekniken har haft störst betydelse för den naturvetenskapliga och medicinska grundforskningen. Med genteknikens hjälp har det blivit möjligt att studera biomolekyler och organismer med en precision som inte var möjlig. Det är också möjligt att förstå de normala livsprocesserna och bakgrunden till sjukdomar hos människor, djur och växter på molekylär nivå. Inom strukturbiokemin har gentekniken medverkat till en allt bättre förståelse av sambandet mellan biomolekylernas struktur och funktion. Kartläggningen av människans och andra organismers totala arvsmassa kommer att få stor betydelse för till exempel utvecklingen av bättre diagnostik, bättre läkemedel och bättre behandlingsmetoder inom den profylaktiska hälso- och sjukvården. Gentekniken har också legat till grund för en rad tillämpningar, främst inom områden som diagnostik och läkemedel, men även inom växtförädlingen. Dessutom är läkemedel, som inte är biotek- niskt framställda, ofta ett resultat av forskning där gentekniken använts för att till exempel bestämma struktur och funktion hos biomolekyler som hormoner, enzymer eller receptorer – som sedan kan påverkas med hjälp av skräddarsydda kemiska substanser. Gentekniken är dock omdiskuterad. Ända sedan genteknikens introduktion har det bland annat ifrågasatts om män- niskan har rätt att ändra sin egen och andra arters arvsmassa. Gentekniken utvecklades ur grundforskning som bland annat gällde speciella enzymer, så kallade restriktionsenzymer, som har egenskapen att kunna klyva DNA-molekyler på ett specifikt sätt. Genom att andra enzymer kan användas för att klistra in nya DNA-fragment på de platser där klyvningen skett, är det i princip möjligt att föra över gener från en organism till vilken annan orga- nism som helst. Det är också möjligt att förstärka eller försvaga uttrycket av organismens egna gener. Den gentekniska förädlingen av växter och djur kan beskrivas som ett tekniskt och vetenskapligt språng men också som ett steg i en kontinuerlig utveckling av för- ädlingsmetodiken. Nittonhundratalet har inneburit stora framsteg inom den natur- vetenskapliga grundforskningen. Svensk forskning har varit fram- gångsrik inom flera biotekniska områden. Sedan början av 1970- talet har de internationella satsningarna på bioteknikrelaterad forskning ökat, främst inom det biomedicinska området. leder utvecklingen, med såväl akademiska institutioner som företag starkt engagerade. I finns en stark grundforskning vid uni- versitet, högskolor och forskningsinstitut. Företagens insatser är förhållandevis små. Inom biotekniken är kopplingen mellan forskning och tillämp- ning mycket stark. Den akademiska forskningen har stor betydelse för bioteknikföretagen, som oftast bygger upp egna forsknings- organisationer för att samverka med och vidareutveckla resultat från grundforskningen. Universitet och högskolor fungerar också som konsulter eller regelrätta samarbetspartners till företagen och utbildar den kvalificerade arbetskraft som behövs inom bioteknisk forskning och utveckling. Tillgång till kunskap och utbildade fors- kare är en viktig faktor vid lokalisering av företagens utvecklings- avdelningar. Metoderna inom forskningen har utvecklats ur den forskning om nukleinsyror och proteiner som bedrevs tidigare under 1900- talet och som bland annat resulterat i flera . Bestämningen av DNA-spiralens struktur och kartläggningen av den genetiska koden har, tillsammans med nya metoder inom strukturbiokemin, lagt grunden till en stark utveckling inom den cell- och molekylärbiologiska forskningen. Sedan gentekniken introducerades har den utvecklats snabbt och utgör motorn i den biologiska och medicinska forskningen. Nya metoder gör att livsprocesser och sjukdomsförlopp kan studeras med en precision som inte tidigare varit möjlig. Gentekniken har gjort det möjligt att ställa och få svar på helt nya frågor. stimulerat till ytterligare teknikutveckling. De som utarbetade de grundläggande metoderna kunde antagligen inte förutse den snabba utveckling som skulle komma. Att isolera gener har blivit en rutinåtgärd, liksom att syntetisera gener på kemisk väg. Det är också rutin att avläsa den genetiska koden och snabbt producera miljontals kopior av gener eller genfragment. Vidare är det möjligt att gå in och förändra generna på ett kontrollerat sätt och därmed få organismer som kan producera proteiner med nya egenskaper. Gentekniken är ett oumbärligt redskap inom forsknings- områden som cell- och molekylärbiologi, mikrobiologi och fysiologi. Inom områden som taxonomi,1 ekologi och etologi2 används molekylärbiologiska metoder i allt större utsträckning. Mot bakgrund av utvecklingen inom den bioteknikrelaterade forskningen och kommande satsningar inom den Europeiska unio- nen (EU) samt i och , är det troligt att bland annat följande områden kommer att bli föremål för stora forsknings- insatser såväl i som internationellt under den närmaste tio- årsperioden: Funktionsgenomik, bioinformatik, biochips, protein , rationell läkemedelsdesign, utvecklingsbiologi, celltill- växtens reglering och neurobiologi. Funktionell genom- och proteinforskning (funktionsgenomik) Arbetet med att kartlägga människans arvsmassa, det så kallade () kommer att fort- sätta. kommer det att finnas en detaljerad bild av människans alla gener, inklusive ett stort antal defekta gener som kan orsaka sjukdomar. Från att initialt ha varit inriktat enbart mot den mänskliga arvs- massan, har projektet breddats till att gälla en hel rad organismer. Kompletta genkartor finns för till exempel bananflugan, bagerijäst och ett 20-tal bakterier. Nästa steg, som påbörjats, är att ta reda på vilken funktion de olika generna har, i vilka celler de uttrycks och när. Forskningsområdet brukar kallas funktionell genomforskning 1Taxonomi är detsamma som systematik, det vill säga vetenskapen om organismers klassifi- cering. 2Vetenskapen om djurens beteende. och kommer att bli av strategisk betydelse för bioteknikens fort- satta utveckling. Forskarna kartlägger också i vilka celler ett pro- tein bildas, när det bildas, var i cellen proteinet finns och om det är relaterat till speciella tillstånd, till exempel sjukdomar. I all denna forskning är data från en ovärderlig kunskaps- bas. De internationella satsningarna är stora. De berörda forskningsråden bildade en grupp för att bedöma hur svensk forskning skall kunna möta den allt större internationella konkurrensen inom området. Inför forsknings- propositionen överlämnade forskningsråden ett gemen- samt strategidokument om funktionsgenomikens stora betydelse för bioteknikens framtida utveckling till regeringen. I forsknings- propositionen (prop 2000/01:3) är området biovetenskap och bio- teknik prioriterat. – 2003 bör, enligt propositionen, fördelas till området av de nya resurser för forskning och forskarutbildning, som anvisat. Bioinformatiken, det vill säga databashantering av biologiska data, har utvecklats mycket snabbt . Allt pekar på en fortsatt snabb utveckling och ett brett mångvetenskapligt sam- arbete. De tydligaste kontaktytorna är mot genomforskning, strukturbiokemi och datalogi/matematik. Bioinformatiken har fått allt större betydelse på grund av genomforskningens behov av att lagra, sammanställa och analysera stora datamängder. Viktiga användningsområden är olika former av sekvensjämförelser och sekvensanalyser, struktur- och funktions- prediktion, molekylär evolution, genidentifiering, genkartläggning, jämförande genomanalys och modellering av ämnesomsättningen hos levande organismer. Metoder att ordna biomolekyler i mönster på ytor, biochips, kan användas för att analysera aktiviteten hos gener. Metoden öppnar också vägen för utveckling av nya sensorer. Enzymer, antikroppar eller DNA-trådar fästs på chipset och den biologiska aktiviteten kan avläsas med hjälp av mätinstrument. Det har länge spekulerats i att man genom att använda biochips skulle kunna konstruera nya, biokemiska datorer. Skräddarsydda proteiner (protein ) De proteiner som finns i naturen är utvecklade för att fungera optimalt i sin naturliga miljö. I och med att människan tagit protei- nerna i sin tjänst för tekniska ändamål, vill hon ibland ha proteiner som till exempel tål högre temperaturer eller är mer stabila. Sedan ett tiotal år pågår forskning och utveckling inom området protein . Det innebär att man på ett kontrollerat sätt byter ut enskilda delar av proteinmolekylen mot andra för att ändra protei- nets egenskaper. Forskningen har redan gett praktiska resultat. Många tvättmedel innehåller till exempel enzymer som modifierats för att fungera bättre under de förhållanden som råder vid tvätt med moderna tvättmedel. Läkemedelutveckling genom rationell läkemedelsdesign Genom kunskap om strukturen på kroppens proteiner finns möj- lighet att designa substanser som interagerar med proteinerna. Som hjälpmedel används avancerade datorprogram där molekyler kan roteras, ytegenskaper beräknas och där man kan göra docknings- försök med andra molekyler. Ett annat sätt att utveckla läkemedel med bättre effekt är att syntetisera ett stort antal likartade substan- ser och testa om de fungerar bättre än det ursprungliga läkemedlet. Båda dessa tekniker väntas få stor användning vid utveckling av framtidens läkemedel. Gentekniken har starkt bidragit till utvecklingen inom utvecklings- biologin, det vill säga vetenskapen om hur den färdiga vuxna indi- viden utvecklas från det befruktade ägget. Sannolikt kommer utvecklingsbiologin att expandera när man vet mer om hur det befruktade ägget differentieras och hur organ och vävnader utvecklas. Utvecklingsbiologin väntas få stor betydelse inom den framtida medicinen och läkemedelsutvecklingen och innebära nya möjligheter för odling av vävnad för transplantationer. Gentekniken har också bidragit till ökad kunskap om vad som styr och kontrollerar cellcykeln, det vill säga cellens delningar. Stör- ningar i kontrollmekanismerna kan leda till att cellerna växer okontrollerat och att det bildas tumörer. Förhoppningen är att det skall bli möjligt att sätta in effektiv terapi mot cancer. Likaså hoppas man kunna utveckla bättre metoder för tidig diagnos och läkemedel som kan få cancercellerna att inte växa på ett okon- trollerat sätt. Genom att kombinera traditionella metoder för att studera hjär- nans funktion och nya metoder för att studera vad som händer på molekylär nivå ökar möjligheterna att förstå hur den mänskliga hjärnan fungerar. Troligen kommer gentekniken att bli ett viktigt redskap för att öka kunskapen om psykiatriska och neurologiska sjukdomar. Användning av djur i forskningen Inom den biomedicinska forskningen används djur, som modeller för olika sjukdomar. Genteknik kan användas för framställning av transgena djur3 för sådana ändamål. Exempelvis finns musmodeller för många cancertyper. Det mest kända exemp- let är den så kallade onkomusen, som utvecklats och patenterats av ett amerikanskt kemi- och läkemedelsföretag och som har en gen som gör att den mycket lätt får bröstcancer. Transgentekniken har också kommit till stor användning inom immunologisk forskning och bidragit till kunskapen om autoimmuna sjukdomar, till exem- pel allergier, och de avstötningsreaktioner som ofta blir resultatet vid transplantation av främmande vävnad. Vidare används transgena djur i utvecklingsbiologisk forskning, ett område som kan bidra till ökad kunskap om fosterskadande ämnen. Transgena möss kan antingen framställas med hjälp av mikro- injektionsteknik eller med så kallad knock-out teknik. Den senare tekniken är betydligt mera precis, men är tidsödande och dyr. För att framställa en musstam med knock-out teknik behövs 3 Inte bara växter utan även djur kan förändras med hjälp av genteknik. Djuren kallas då i allmänhet för transgena. arbete för en tränad forskare. Kostnaden kan beräknas till (Betsholtz, 1997). Djurmodeller kan utvecklas med såväl äldre som modernare metoder, det vill säga genom traditionell avel eller genom ett speci- fikt ingrepp i djurets arvsmassa. Den resulterande förändringen kan orsaka djuret ett större eller mindre lidande. Enligt en rapport från Det Dyreetiske Råd i (Sandoe och , 1996) finns det däremot inget som tyder på att själva metoden som använts för att framkalla en genetisk förändring gör någon skillnad för djurens välfärd. Inom såväl som EU finns emellertid en ambition att minska användningen av försöksdjur inom undervisning, forskning och kvalitetskontroll. Inom EU uttrycks denna strävan dels i rådets direktiv /609/EEG, dels i Europeiska unionens femte miljöhandlingsprogram, där målet att halvera användningen av försöksdjur anges . Bland de möjligheter som står till buds är att ersätta försöksdjuren med biotekniska metoder i form av försök på odlade celler eller vävnader. Andra metoder är under prövning. Exempelvis pågår försök att utvärdera möjligheterna att använda stamceller i stället för levande djur vid test av risk för fosterskador. Biotekniska metoder kan således bidra till att minska användningen av djur för försöksända- mål. innebär biotekniken att det numera finns möjlighet att skräddarsy försöksdjur för nya användningar. Om biotekniken totalt sett har minskat eller ökat användningen av försöksdjur är oklart, eftersom transgena djur inte särredovisas i den svenska för- söksdjursstatistiken. Uppgifter från visar emellertid att medan det totala antal försöksdjur sjunkit från cirka 3,5 till ungefär 3 miljoner , har antalet transgena försöksdjur ökat från cirka 50 000 till drygt 450 000 (Stokstad, 1999). Gentekniken kan således leda till att antalet försöksdjur åter börjar öka. Vid Bioteknikkommitténs hearing ansåg och Stiftelsen forskning utan djurförsök att den moderna biotekniken kan innebära såväl möjligheter som risker med hänsyn till användningen av försöksdjur. Biotekniken anses ge möjligheter att utveckla alternativ till djurförsök. innebär den också att djur kan användas för nya ändamål inom forsk- ningen, med risk för att de tillfogas onödigt lidande. Utveckling av nya läkemedel innebär också att dessa måste testas på djur. Djurskyddsorganisationerna är oroliga för vad den nya tekniken kan betyda för synen på djur och efterlyser en utökad debatt om de etiska frågorna, det vill säga om vad människan har rätt att göra med djur. Organisationerna anser vidare att det för en meningsfull debatt behövs betydligt mera information och kunskap. De betonar också att det vid all bedömning av djurförsök måste vara konsekvenserna för det enskilda djuret och inte tekniken som måste stå i centrum. beslöt regeringen att göra en särskild översyn för att skärpa den djurförsöksetiska prövningen. I utredningsupp- draget, som skall redovisas , ingår att särskilt belysa de frågor som kan uppkomma i samband med användning av djur som modifierats med genteknik eller som är ett resultat av använd- ningen av andra biotekniska metoder. Bioteknikens etiska, legala och sociala konsekvenser Vid sidan av den biologiska/tekniska forskningen har det, såväl i som i andra länder, vuxit fram en forskning om biotekni- kens, särskilt genteknikens, etiska, sociala och juridiska konsekvenser (ELSA-forskning). I har forskning av detta slag bedrivits vid flera universitet och institutioner. De huvudsakliga inriktningarna har avsett attityder till och värderingar av genetik/genteknik, samband mellan bioteknisk utveckling och industri samt etiska och sociala konsekvenser av medicinska tillämpningar av bioteknik. Forskningen har finansierats av en rad bidragsgivare. Av forsk- ningsråden har stött flest projekt, men även , Humanistisk-samhälls- vetenskapliga forskningsrådet och har finansierat projekt. Andra finansiärer är jubileums- fond, Cancerfonden och (). Ett projekt har fått stöd av EU. tog ett 30-tal svenska forskare initiativ till ett natio- nellt forskningsprogram. En ansökan skickades till . Stiftelsen fattade beslut och att stödja programmet med totalt 17 miljoner kro- nor fördelat . omfattar fyraåriga forskarassistenttjänster, ettåriga stipendier för post-doktorstudier utomlands, tvååriga doktorandtjänster, planeringsbidrag och bidrag för att göra det möjligt att ta emot utländska gästforskare. Det huvudsakliga syftet är att få fram nya projekt och att engagera per- soner som kan leda forskningen på området. områden har angivits som strategiskt intressanta: Människors vär- deringar och uppfattningar om livet, genetik inom medicinen, genteknik inom jordbruk, skogsbruk och fiske, beslutsfattande bakom industriell utveckling och genetikens påverkan på andra discipliner. Inom EU har forskning om bioteknikens etiska, legala och soci- ala aspekter skilts ut som ett eget område från och med det fjärde ramprogrammet för forskning. Projekt med liknande inriktning har dock funnits redan tidigare. av unionens budget för livsvetenskaper går till projekt som behandlar sociala, etiska eller legala aspekter. Projekt som fått stöd har till exempel handlat om hur rättsligt skydd för biotekniska produkter bör utformas, vilket skydd ett bör ha, hur genetisk information om individer bör skyddas och konsumentattityder till nya livsmedel. Även inom det femte ramprogrammet (1999–2002) finansieras forskning om bioteknikens etiska, legala och sociala aspekter. Områden som prioriteras är etiska aspekter av teknisk utveckling, som genetisk testning och xenotransplantation, användning av human vävnad, till exempel stamceller samt lagstiftnings- och poli- cyfrågor som patentfrågor och konsekvenser för internationell handel. Liksom för annan forskning, som finansieras av EU, skall flera länder stå bakom projekten, som bör vara av mångvetenskap- lig karaktär. startades ett forskningsprogram i om etiska, legala och sociala konsekvenser av genforskning på människa (). Projekt inom detta program har huvudsakligen finansierats genom () och (). Cirka tio miljoner USD har avsatts för projektet, vilket motsvarar cirka 3–av dessa myndigheters budget för kartläggning av människans arvsmassa. Vid en utvärdering konstaterades i , att det med den dittillsvarande organisationen varit svårt att få den önskade bredden i ELSI-forskningen. Därför gjordes en omstrukturering av ansvaret 1997 för att få bättre planering och utvärdering av forskningen. Fem områden prioriteras –2003: Frågor som uppkommer till följd av kunskap om gene- tisk variation mellan människor, genteknikens och den genetiska informationens införande i vård- och folkhälsoarbete, betydelsen av genteknik och genetisk information på andra områden än vården, hur genetisk kunskap påverkar olika filosofiska, teologiska och etiska frågor samt hur socio-ekonomiska och etniska för- hållanden påverkar tolkning och användning av genetisk informa- tion. avsätter en jämförelsevis stor andel av samhällets resurser till forskning. Forskning bedrivs främst vid universitet och hög- skolor. Enligt en undersökning utförd av i (, 1998) hade Lunds, , , och universitet, , lantbruksuni- versitet och de tekniska högskolorna sammanlagt 464 biotekniska projekt . Därefter har antalet projekt stigit ytterligare. Dessutom bedrivs forskning inom industrin. Institutsektorn är relativt liten, men forskning av intresse från bioteknisk synvinkel bedrivs vid (), () och och bio- teknik (). Forskningen inom bioteknikområdet sker i stor utsträckning i samarbete med forskargrupper i andra länder. har samarbetet med grupper inom ökat allt mer, som en följd av att svenska forskare och företag genom medlemskapet i EU fått bättre möjligheter att delta i EU:s forskningsprogram. På grund av ledande ställning inom området är det dock fortfarande av stort intresse att samarbeta med forskargrupper där. Av all forskning i världen står för ungefär en procent. För den bioteknikrelaterade forskningen är andel något större. Av de vetenskapliga utvärderingar, som företagits av forsk- ningsråden och , framgår att den svenska forskningen generellt sett håller en internationellt hög nivå. Inom vissa områden intar en ledande position. En utredning4 av den vetenskapliga kvaliteten på det svenska deltagandet i det fjärde ramprogrammet visar att projekten inom de bioteknikrelevanta forskningsprogrammen har en hög vetenskaplig relevans. Ett område där haft en stark ställning avser immobiliserade biomolekyler. Immobilisering innebär att anti- kroppar, enzymer eller andra biologiska strukturer sätts på en fast bärare, till exempel ytor av glas eller plast som kan användas i dia- gnostika, i biosensorer, i bioreaktorer och för att rena biotekniskt framställda substanser. 4 Kvalitativa aspekter på det svenska deltagandet i EU:s forskningsprogram: Dokumenta No 66, KVA. Svensk forskning har också en stark ställning inom bioteknisk processteknik vad gäller såväl själva processteget (bioreaktorn) som den efterföljande reningen av biotekniskt framställda produkter, så kallad down-stream processing. Svenska företag har också varit framgångsrika i utvecklingen av apparatur och instrument för bioteknisk produktion. Svenska forskare har framgångsrikt arbetat med integrering av produktions- och reningsstegen och har också utvecklat metoder för att underlätta utvinningen av biotekniskt producerade proteiner med genteknikens hjälp. Andra områden där den svenska forskningen är konkurrens- kraftig är neurobiologi och vaccinforskning samt molekylär mikro- biell patogenes, ett område som syftar till att förstå vilka mekanis- mer hos olika sjukdomsframkallande bakterier som framkallar sjukdom hos människa eller djur. Däremot når inte inter- nationell nivå när det gäller bioinformatik och genterapi. Några tendenser inom den bioteknikrelaterade forskningen i är att genomforskning och funktionsgenomik ökar i omfattning och betydelse. Detsamma gäller strukturbiokemi, det vill säga forskning för att öka kunskapen om sambandet mellan molekylernas struktur och egenskaper. Den biotekniska process- tekniken utvecklas, främst genom två kompetens- centrum samt EU:s satsningar och program inom området. Cell- fabriker för proteinexpression, växt- och skogsbioteknik, gen- terapi, neurovetenskap, inflammationsforskning m. m. får ökade resurser genom EU och . Den biotekniska forskningen innebär i allt större utsträckning att IT används och att en samverkan sker med forskning och utveckling inom IT-området. En ökad del av forskningen sker i nätverk eller konsortier, där många forskargrupper och universitet samverkar nationellt och internationellt inom gemensamma program. Såväl nationellt som i EU:s forskningsprogram läggs särskild vikt vid teknik- och kunskapsöverföring till små och medelstora företag. Intresset för bioteknikens etiska, legala och sociala konsekvenser ökar liksom kraven på information om forskningens innehåll och tänkbara konsekvenser.