sou · GWB320 · 2008-03-14 00:00:00 — Cellerna i en organism är emellertid specia- liserade på att bilda olika vävnader, och med hänsyn härtill ut- nyttjas olika gener i olika celler. Det finns en viktig skillnad mellan DNA i de vanliga kropps- cellerna och DNA i könscellerna (äggceller och spermier). Båda representerar individens arv från tidigare generationer. DNA i kroppscellerna används dock enbart för att styra funktioner i den individ som bär på cellerna. DNA i könscellerna har mindre av denna funktion och ska i stället förmedla arvet vidare. Man kan säga att DNA i kroppscellerna är individens ensak medan DNA i könscellerna är något som individen förvaltar åt kommande genera- tioner. Detta är viktiga utgångspunkter i bl.a. diskussionerna kring vad som är etiskt godtagbart i fråga om genteknik. Följderna blir mycket större när man förändrar DNA i könsceller eller stamceller som kan bilda könsceller. Bioteknik – en bakgrund DNA-molekylen består endast till en mindre del av gener, dvs. sekvenser som kodar för ett visst protein. Resten, omkring 90 pro- cent, av arvsmassan som finns lagrad i DNA-molekylen brukar kallas icke-kodande DNA och gick tidigare under begreppet skräp- DNA. vet man emellertid att dessa regioner kodar för små RNA-fragment som har stor betydelse för genernas funktion samt innehåller viktiga regulatoriska funktioner. I detta sammanhang bör nämnas att de gener som begärs patent- skyddade som regel inte överensstämmer exakt med de gener som förekommer i naturen. Vanligen gäller patentansökningarna det som brukar kallas för cDNA (complementary DNA). Uttryckta gener översätts som framgått ovan alltid från DNA till RNA för att sekvensinformationen därefter ska kunna överföras till proteiner. Framför allt i eukaryota organismer (organismer med cellkärna) som t.ex. människan, djur och växter med stora, komplexa genom, isoleras därför mRNA (messenger RNA) som ett första steg. Sedan låter man ett enzym (reverse transcriptase) göra DNA- kopior (cDNA) av dessa RNA-molekyler. Det handlar alltså i slut- änden om en omvänd process där RNA översätts till DNA. För- delen med cDNA är att de icke kodande delarna (intronerna), som är långa sekvenser, är borttagna. Generna blir kortare och därmed betydligt lättare att praktiskt hantera när endast de uttryckta delarna (exonerna) finns med. påbörjades ett projekt som syftade till att kartlägga det mänskliga genomet, dvs. den mänskliga arvsmassan. Projektet fick namnet eller HUGO-pro- jektet som det vanligen benämns. Projektet avslutades då de allra flesta generna, ca 99 pro- cent, i den mänskliga arvsmassan hade identifierats och deras platser i genomet bestämts. Det kunde konstateras att antalet gener var väsentligt färre än vad man trott. uppskattningar talade om upp till 100 000 gener i det mänskliga genomet. HUGO- projektet visade emellertid att detta endast består av ca 25 000 gener. En del gener är multifunktionella, dvs. de kodar för mer än ett pro- tein. () har mer än 24 000 av de gener som ingår i det mänskliga genomet tilldelats namn enligt en viss nomenklatur av (). Bioteknik – en bakgrund innebär enligt många bedömare början till slutet på den s.k. genomiska eran inom biotekniken, dvs. den period då kartläggningen av arvsmassan var av grundläggande intresse för forskningen. I ingick inte att ta reda på vad de enskilda generna har för funktioner. Att få kunskap om gener- nas funktion utgör således den härpå följande uppgiften för den biotekniska forskningen. Detta nya forskningsfält brukar kallas funktionsgenomik och anses ha inlett nästa era inom biotekniken, nämligen den postgenomiska eran. En levande organisms hela arvsanlag brukar kallas genom. En kro- mosom är en lång tråd i vilken hela eller delar av genomet finns. Genomet är vanligen fördelat på flera kromosomer. En människa har normalt 46 kromosomer, vilka består av DNA och proteiner som kallas histoner kring vilka DNA-molekylen är upprullad. Kromosomerna hör ihop parvis, och de första 22 paren är närmast identiska. Par 23 består av två stycken könskromosomer. Hos kvinnor består par 23 av två X-kromosomer, medan det hos män består av en X-kromosom och en Y-kromosom. Teknisk användning av gener Användning av gensekvenser vid tillverkning av läkemedel m.m. Som framgått ovan kännetecknas gener av att de kodar för ett Detta protein kan t.ex. styra en eller flera funktioner hos organismen. Genom att isolera en gen och fastställa funktionen hos det protein som genen kodar för är det möjligt att därefter på konstgjord väg framställa proteinet i fråga som sedan kan användas i läkemedel eller i andra produkter. Som kommer att framgå nedan i framställningen är det i patent- rättsligt hänseende viktigt att framhålla skillnaden mellan genen och det protein som genen kodar för. Ett patent som enbart tar sikte på en gen innefattar inte någon ensamrätt till det motsvarande proteinet. Det är emellertid vanligt att den som patenterar en gen också patenterar det protein som genen kodar för. Bioteknik – en bakgrund Ett annat användningsområde för gensekvenser är de s.k. genetiska tester som används inom sjukvården. Det har nämligen beträffande vissa sjukdomar, bl.a. bröstcancer, kunnat konstateras ett samband mellan sjukdomen och förekomsten av mutationer i vissa gener. För ärftlig bröstcancer och cancer i äggstockarna handlar det om ca 1 000 kända mutationer i två gener, BRCA1 och BRCA2, som kan orsaka sjukdomen. Kunskapen om de två generna och de muta- tioner som kan förorsaka cancer gör det möjligt att utveckla teknik för att undersöka förekomsten av mutationer i dessa gener hos olika individer (gentester), varvid det går att uttala sig om riskerna för att individen ska utveckla sjukdomen i fråga. Annan genteknik inom sjukvården En annan form av genetiska tester är DNA-baserade diagnostiska tester som kan användas för att påvisa en sjukdom hos en individ. På detta område pågår mycket forskning och utveckling, och kommer sannolikt flera diagnostiska tester att kunna användas inom sjukvården. T.ex. utvecklas tester med vilka man kan påvisa DNA från bl.a. malariaparasiter och vissa jäst- svampar i en patients blod. Ett annat område av gentekniken som kan användas inom sjukvården är s.k. RNA interference eller RNAi. Denna teknik innebär att man i den RNA-sekvens som ska avläsas i cellen vid produktionen av ett visst protein klistrar på RNA- molekyler som stör förloppet när cellen läser av sekvensen. Stör- ningen gör att cellen inte kan bilda det aktuella proteinet. På detta sätt kan man blockera produktionen av protein som har betydelse för utvecklingen av en viss sjukdom. Genom att på detta sätt störa ut eller stänga av gener hoppas forskarna kunna hindra eller i vart fall lindra vissa allvarliga sjukdomar. RNAi har prövats i forskningen kring bl.a. sjukdomar som , sjuk- dom, hepatit B och prostatacancer. Bioteknik – en bakgrund Genetiskt modifierade växter och djur Gentekniken har gjort det möjligt att ändra på djurs och växters egenskaper genom att förändra organismens arvsanlag. Genetiskt modifierade organismer har stor betydelse inom en lång rad områden, t.ex. inom de areella näringarna som jordbruk, skogsbruk och yrkesfiske. Användningen av genetiskt modifierade försöksdjur inom forskning har ökat kraftigt och gör det möj- ligt att studera en eller ett fåtal geners betydelse för en hel, levande organism. Transgena djur används inom i stort sett alla biomedi- cinska forskningsområden, exempelvis inom utvecklingsbiologin och forskningen kring immunologiska sjukdomar och cancersjuk- domar. Ur ett patenträttsligt perspektiv är det viktigt att framhålla att patent inte kan meddelas på en uppfinning som begränsar sig till endast en djurras eller en växtsort. Om en uppfinning begränsar sig till endast en viss växtsort kan det i stället bli aktuellt att ansöka om växtsortskydd för växten i fråga. Någon motsvarande skyddsform för djurraser finns inte. hör till de länder i världen som ligger längst fram i fråga om forskning och utveckling när det gäller bioteknik som tar sikte på skogsträd. Svenska företag har patenterat bl.a. uppfinningar som används för att modifiera skogsträd genetiskt så att dessa dels bättre står emot bekämpningsmedel, dels ger bättre avkastning i form av större biomassa och längre fibrer. Avkastningen av skogs- bruket kan därmed användas mer effektivt och dessutom utgöra en bas för bättre produkter, t.ex. starkare papper i förpacknings- material etc. Vidare finns patent på gentekniska uppfinningar som innebär att man kan kontrollera blomningen hos skogsträd. Det kan dröja upp till innan vissa skogsträd blommar och det därmed skapas förutsättningar för förökning. Genom den patenterade tekniken kan man få träden att blomma i tidigare ålder och på så sätt för- korta tiden för förökning av träden. Med samma teknik kan man även få träden att inte blomma alls. Härigenom kan man hindra att genetiskt modifierade träd sprider transgent pollen eller transgena fröer. Bioteknik – en bakgrund Mikrobiologi är vetenskapen om mikroorganismer, dvs. bakterier, encelliga alger, svampar och protozoer (encelliga organismer, t.ex. vissa parasiter). Till mikrobiologin hänförs ofta även studier av virus. Gränserna mot molekylärbiologi och cellbiologi är dock inte helt klara. Som framhållits ovan har mikrobiologiska processer spelat en viktig roll för människan , t.ex. jäsning och använd- ning av bakteriekulturer. Mikroorganismer som bakterier och virus används som arbetsverktyg av forskare inom biotekniken. används mikroorganismer och mikrobiologiska förfaran- den bl.a. för produktion av livsmedel och vid framställning av läke- medel. har bl.a. vissa bakteriestammars gynnsamma effekt hos människan uppmärksammats. Ett annat viktigt område är miljöinriktad mikrobiologi. Mikroorganismer utnyttjas t.ex. i avloppsreningsverkens s.k. biologiska steg för att rena vattnet. Vidare används bakterier för att rena mark och grundvatten, t.ex. oljenedbrytande bakterier. Ett annat användningsområde för mikro- organismer är s.k. biologisk bekämpning. Inom jordbruket används ibland sporer av bakterier för att bli av med skadeinsekter. Cellbiologi är läran om cellens struktur och funktion i hälsa och sjukdom. Till det cellbiologiska området hör bl.a. studiet av de för- ändringar som cellen genomgår när den delas och differentieras under organismens utveckling. När man talar om cellbiologi i biotekniska sammanhang ligger fokus ofta på åtgärder med s.k. stamceller som förväntas föra den medicinska biotekniken framåt. Cellbiologisk teknik används också inom växtförädlingen. Stamcell är benämningen på en omogen cell. Stamcellen kan när den delar sig ge upphov till nya omogna celler och på så sätt utöka lagret. Cellen kan emellertid också vid delning påbörja en specialisering (differentiering) mot en viss typ av cell som kan bilda organ, vävnad etc. Bioteknik – en bakgrund Stamceller kan utvecklas i olika grad. Ett befruktat ägg är en form av stamcell. En sådan cell kan utvecklas till nytt mänskligt liv och brukar därför ibland kallas den ultimata stamcellen – den är totipotent. Andra stamceller kan bilda i stort sett alla celltyper som finns i kroppen, dock inte en mänsklig individ. Sådana stamceller kallas pluripotenta. En tredje typ av stamceller som är begränsade till ett visst om- råde inom vilket de kan bilda olika typer av celler kallas multi- potenta. Multipotenta stamceller finns i kroppens olika delar, där de utvecklar och ersätter organ och vävnader. Ett exempel är blod- stamceller, som kan bilda alla typer av blodceller. Stamceller brukar också karakteriseras utifrån var de hämtas. I huvudsak finns det tre kategorier. Stamceller som hämtas från (födda) individer kallas adulta, de som hämtas från kallas fetala och de som hämtas gamla befruktade ägg kallas embryonala. Dessa olika kategorier av stamceller har skilda egenskaper, bl.a. skiljer sig deras utvecklingspotential. Adulta stamceller finns i olika vävnader i kroppen. De synes i allmänhet endast vara multipotenta och tjänar som reservoar för nybildning av celler som går förlorade genom olika former av för- slitning. Adulta stamceller finns som regel endast i en liten mängd och de kan vara svåråtkomliga. Om de transplanteras från en annan individ, finns det risk för avstötningsreaktioner. Denna risk före- ligger inte om individens egna stamceller kan användas. har en ny klass av adulta stamceller upptäckts i benmärgen, s.k. mesenkymala stamceller. Forskning tyder på att dessa stamceller kan vara pluripotenta. Dessa celler skulle i laboratorium kunna genomgå specialisering och härvid förmås att bilda många typer av vävnader. Om praktiska försök visar sig lyckosamma, kan dessa mesenkymala stamceller utgöra ett viktigt medicinskt redskap. En kategori av adulta stamceller som redan används inom sjukvården för behandling av leukemi är benmärgsstamceller. Fetala stamceller framställs ur vävnader från aborterade . Möjligheten att använda fetala stamceller utnyttjas restriktivt och användandet omgärdas av stränga regler. Fetala stamceller har an- vänts i försök att behandla patienter med Parkinsons sjukdom. Könsceller från är pluripotenta, medan övriga fetala stam- celler synes vara multipotenta. Embryonala stamceller kan isoleras från den inre cellmassan i en s.k. blastocyst, dvs. ett gammalt befruktat ägg. Bioteknik – en bakgrund embryonala stamceller kan odlas vidare i laboratorium i en stamcells- linje (dvs. en cellodling som utgår från en och samma blastocyst) och på så sätt erhållas i stor mängd. Embryonala stamceller är pluri- potenta, vilket gör dessa celler särskilt intressanta från forsknings- synpunkt. Förväntningarna på stamcellsforskningen är stora och en för- hoppning är att den ska leda till nya behandlingsmetoder för svåra, obotliga sjukdomar. Stamceller som på konstgjord väg har specialiserats kan således komma att användas för att bota eller lindra bl.a. sjukdomar i nervsystemet (t.ex. Parkinsons sjukdom), skador på hjärtmuskeln och diabetes. Flera forskningsresultat är lovande, men ännu är det långt kvar till en klinisk användning av de metoder som involverar stamcellsteknik. Möjligheten att kunna använda mänskliga befruktade ägg som har blivit över vid IVF-behandlingar av barnlösa par är av central betydelse för forskningen kring mänskliga embryonala stamceller. Av regleringen i 5 kap. lagen (2006:351) om genetisk integritet m.m. framgår att forskning på mänskliga befruktade ägg och forskning kring s.k. somatisk cellkärnöverföring är tillåten under vissa för- hållanden. Vid cellkärnöverföring byts det huvudsakliga genetiska materialet i en cell ut genom att cellkärnan ersätts med en cellkärna från en annan cell. En form av cellkärnöverföring är s.k. somatisk cellkärnöverföring. Vid sådan cellkärnöverföring avlägsnas cellkärnan från ett ägg och ersätts med kärnan från en kroppscell från en annan individ. Det genetiskt förändrade ägget odlas därefter i ett laboratorium. Härvid kommer celldelningen att sätta igång och de nybildade cellerna, som kallas blastomerer, bildar en blåsa som kallas blastocyst. När blastocyststadiet nåtts kan man ta ut den inre cellmassan och odla pluripotenta celler som är genetiskt identiska med den individ från vilken kroppscellen kommer. Fördelen med somatisk kärnöverföring är att det är möjligt att skräddarsy en stamcell med ett visst genetiskt innehåll. Härigenom skulle man kunna skapa stamceller och vävnad som perfekt passar en sjuk person. Detta för det goda med sig att problemet med av- stötning av transplanterad vävnad skulle vara löst. Bioteknik – en bakgrund Cellkärnöverföring används även vid kloning, dvs. då man byter ut cellkärnan i ett ägg i syfte att skapa en kopia av en individ som redan existerar eller har existerat. Det är emellertid viktigt att dra en skiljelinje mellan kloning och somatisk cellkärnöverföring. Vid det senare förfarandet är man ute efter att utnyttja stamcellen som sådan, medan det förra förfarandet syftar till att reproducera en individ. Av 5 kap. 5 § lagen (2006:351) om genetisk integritet m.m. fram- går att ett befruktat ägg som har varit föremål för försök i forsk- nings- eller behandlingssyfte inte får föras in i en kvinnas kropp. Detsamma gäller om ägget före befruktningen eller de spermier som använts vid befruktningen har varit föremål för somatisk cellkärn- överföring. Som kommer att framgå nedan under avsnitt 3.1 och 7.3 gäller enligt 1 c § patentlagen att bl.a. kloning av mänskliga varelser alltid ska anses strida mot allmän ordning eller goda seder, och att patent därför inte får meddelas på en uppfinning som innebär att människor klonas. Teknisk användning av cellbiologisk vetenskap Som framgått ovan förekommer mycket forskning kring hur stamceller kan användas inom hälso- och sjukvården . används adulta stamceller vid behandling av t.ex. leukemi och vid behandling av brännskador, varvid hud som har odlats ur stamceller användas för transplantation. När det gäller embryonala stamceller påbörjades i kliniska försök, dvs. försök på människor, med att behandla personer som har drabbats av ryggmärgsskador, t.ex. till följd av en trafikolycka, med en form av nervceller som har utvecklats ur embryonala stamceller. Användning av cellbiologi inom växtförädlingen Växter bär på tre olika genomuppsättningar i cellen med eget DNA lokaliserat i cellkärnan, mitokondrien respektive kloroplasten. Mitokondrien och kloroplasten utgör alla s.k. organeller och är placerade i cytoplasman, dvs. i utrymmet utanför cellkärnan. Bioteknik – en bakgrund Mitokondrien är cellens kraftstation där nukleotiden ATP (adenosintrifosfat) tillverkas. ATP används för att driva kemiska processer i en cell som inte kan ske spontant. Kloroplasten före- kommer i växtceller och innehåller pigmentet klorofyll. Detta pig- ment används för att omvandla strålning från solen till kemisk energi som sedan kan användas för att bygga upp olika delar av växten. Det sker ett omfattande utbyte av proteiner från de tre geno- men för att en växt ska fungera optimalt. Hos de flesta jordbruksgrödor nedärvs mitokondrie- och kloro- plastgenomen på den kvinnliga sidan, s.k. maternell nedärvning, till skillnad från de allra flesta barrträd där de nedärvs på den manliga sidan, s.k. paternell nedärvning. Denna biologiska skillnad har stor betydelse när det gäller den fysiska genspridningen. Genom att introducera gener i kloroplastgenomet hos jordbruksgrödor kan man t.ex. undvika att gener sprids via pollen. Kombinationer mellan dessa tre genom utnyttjas i hög grad inom konventionell hybridförädling. Den konventionella hybrid- förädlingen baseras på den korsningseffekt som erhålls när man korsar inavlade linjer med varandra. Denna effekt ger upphov till en överlägsen avkomma jämfört med föräldraplantorna. T.ex. ger avkomman större avkastning än föräldraplantorna. Hybridförädling utnyttjas redan inom i stort sett alla växtslag . För att förenkla förädlingsarbetet använder man sig av hansterila linjer. Härigenom undviks självbefruktning som annars hindrar att den eftertraktade korsningen sker. Hansterila linjer kan framställas genom olika cellbiologiska förfaranden. Ett sätt är att utnyttja olika kombinationer av cellkärna, mitokondrie och kloroplast. Denna teknik kallas cytoplasmisk hansterilitet och bygger på att kommu- nikationen mellan cellkärna och mitokondrie är så störd att han- sterilitet uppstår. Det gentekniskt mest avancerade sättet att framställa hansterila linjer är att i cellkärnan introducera en gen som bryter ner vissa celler i ståndaren hos växten och därmed gör den steril. Genom att kombinera denna egenskap med resistens mot herbicider (ogräs- medel) kan hansterila plantor lätt identifieras och därefter användas i förädlingsarbetet. Hybridförädling ska särskiljas från arthybridförädling. Vid art- hybridförädling kan man också använda sig av en kombination av de tre genomen från cellkärna, mitokondrie respektive kloroplast, men i detta fall får man en blandning och i vissa fall en rekombi- nation (omstrukturering) av de tre genomen. Bioteknik – en bakgrund Det cellbiologiska förfarandet ska jämföras med sexuella kors- ningar, dvs. de korsningar som sker inom naturens egna korsnings- barriärer, då avkomman är en rekombination av de två kärngeno- men från föräldraplantorna. Om det rör sig om arter med maternell nedärvning får avkomman vid sexuell korsning moderplantans kloroplast- och mitokondriegenom. Arthybridförädling utnyttjas för att kunna vidga genpoolen hos grödor där den genetiska basen är smal. 2.3Det biotekniska forsknings- och utvecklingsarbetet Biotekniken har utvecklats mycket kraftigt. Den bakomliggande forskningen på såväl mänskliga gener som gener från växt- och djurriket samt olika mikroorganismer har gjort stora framsteg. Från att endast ha kunnat kartlägga geners struktur och identifiera enskilda gener är det med dagens teknik möjligt att isolera enskilda gener och använda dem industriellt för olika ändamål, t.ex. vid framställning av läkemedel. Mycket inom biotekniken är emellertid ännu outforskat. Bioteknik och genteknik har stor betydelse för den industriella utvecklingen både i och inom EU. Enligt en undersökning av var det land i som hade flest bioteknikföretag mätt per invånare, se Innovation and competitiveness in European Biotechnology, European Commission, Enterprise Papers No 7, 2002. Inom EU bedöms biotekniken vara av avgörande betydelse för den framtida industriella utvecklingen i . Forskningen och kunskapsutvecklingen på bioteknikområdet kommer med all sannolikhet att avancera ytterligare och medföra nya kunskaper med vilka det blir möjligt att förbättra och komplettera dagens möjligheter inom biotekniken, vilket även har betydelse för andra områden såsom medicin, läkemedelsutveck- ling och jordbruk. Forskning och utveckling av produkter på bioteknikområdet kräver som regel stora resurser av såväl personal som kapital. Den som utvecklar t.ex. ett visst läkemedel måste räkna med att det kan ta att få fram en fungerande produkt och att en del projekt aldrig leder fram till någon kommersialiserbar produkt. För att stimulera forskning och utveckling av nya biotekniska förfaranden och produkter spelar patentsystemet en viktig roll. Bioteknik – en bakgrund som patentet innebär utgör en förutsättning för att den som utvecklar något också kan kommersialisera sin uppfinning när den väl är färdig och utgör i många fall ett nödvändigt incita- ment för att forskningen kring och utvecklingen av en produkt ska komma till stånd. är det viktigt att patentsystemet är i balans så att ensamrätten inte skapar ett monopol som tillåter att den framtagna produkten tillhandahålls på oskäliga villkor och hämmar pågående forskning och utveckling. Bioteknisk forskning förekommer både vid universiteten och hos enskilda företag. I detta sammanhang brukar man ibland tala om grundforskning och tillämpad forskning. Grundforskningen kan sägas ha som primär målsättning att öka den teoretiska förstå- elsen av ett visst fenomen, t.ex. funktionen hos en viss gen, men har vanligen inte något praktiskt mål i form av t.ex. en uppfinning som löser ett visst tekniskt problem. I stället utgör grundforsk- ningen avstamp för vidare forskning, s.k. tillämpad forskning, som eventuellt kan leda fram till att resultaten från grundforskningen omsätts i en uppfinning som kan användas praktiskt. Utöver grundforskning och tillämpad forskning brukar man ibland tala om behovsmotiverad forskning. Den behovsmotiverade forskningen utgår från ett problem eller en frågeställning inom en viss sektor och innehåller vanligen inslag av både grundforskning och tillämpad forskning. Forskning brukar ofta nämnas tillsammans med begreppet ut- veckling. Medan forskning utgör ett sökande efter kunskap utgör utveckling en tillämpning av forskningsresultaten, varvid någon nyttighet skapas. Grundforskning förknippas vanligen med den forskning som be- drivs vid universitet och tillämpad forskning med verksamhet som bedrivs utanför universiteten, t.ex. inom olika företag.