IGEM INTERNATIONAL GENETICALLY ENGINEERED MACHINE 1 igem International Genetically Engineered Machine
2 IGEM INTERNATIONAL GENETICALLY ENGINEERED MACHINE
IGEM INTERNATIONAL GENETICALLY ENGINEERED MACHINE 3 Sommeren 2014 døde tusenvis av mennesker av virusepidemien Ebola. Vi leste om hvor raskt sykdommen spredte seg og hvordan den herjet i flere fattige land og frykten var at vi ville få en epidemi som spredte seg til hele verden. Å finne en effektiv vaksine eller medisin har aldri vært viktigere og vaksinen ble laget ved hjelp av syntetisk biologi. Ebolavaksinen ZMapp er bare ett eksempel på hvordan syntetisk biologi kan bli stadig viktigere. I tiden fremover vil vi møte store klimautfordringer. Dette kan påvirke hvilke matvarer vi kan produsere og hvor vi skal hente energi fra. Gjennom syntetisk biologi kan bakterier, gjærsopp, planter og andre organismer være med å løse mange av våre globale utfordringer.
4 IGEM INTERNATIONAL GENETICALLY ENGINEERED MACHINE Når man samarbeider på tvers av fagfelt gir det nye måter å tenke på. Vi lærer av hverandre. SYNTETISK BIOLOGI Syntetisk biologi er å bruke genteknologi til å løse industrielle, miljømessige og helsemessige problemer. Ved små endringer i genmateriale kan levende organismer gis egenskaper som vi mennesker kan nyttiggjøre oss av. Ebolavaksinen ZMapp er utviklet ved at man har satt inn modifiserte DNA-sekvenser som koder for antistoffer mot Ebola i tobakksplanter. Dette er et eksempel på syntetisk biologi. Et av de tidligste kommersielle produktene som ble laget ved hjelp av syntetisk biologi var insulin. Fram til 1982 ble diabetes behandlet med insulin fra griser. Dette var tungvint og kostbart. Ved bruk av genteknologi satte man insulingenet fra mennesker inn i bakterier og gjær og fikk dem til å produsere insulin. Dette var billigere og bedre for diabetikere. For bare femti år siden fylte en datamaskin et helt rom og hadde regnekapasitet som dagens kalkulatorer. Nå er vi i startfasen av en «biologisk revolusjon» hvor vi så vidt kan skimte noen av mulighetene innenfor syntetisk biologi.
IGEM INTERNATIONAL GENETICALLY ENGINEERED MACHINE 5
6 IGEM INTERNATIONAL GENETICALLY ENGINEERED MACHINE
IGEM INTERNATIONAL GENETICALLY ENGINEERED MACHINE 7 I denne konkurransen er alle vinnere fordi idéene, kunnskapen og formidlingen som oppstår i kjølvannet kommer hele samfunnet til gode. igem I 2004 startet MIT (Massachusetts Institute of Technology) i Cambridge en konkurranse innen syntetisk biologi. Konkurransen ble kalt International Genetically Engineered Machine eller igem. Konkurransen har vokst fra år til år og i 2014 deltok 243 lag fra hele verden. Studenter fra ulike fagfelt danner et lag. Sammen skal de planlegge og gjennomføre et forskningsprosjekt. Lagene blir utfordret til å løse viktige samfunnsproblemer ved hjelp av syntetisk biologi. Samtidig oppfordres de til å diskutere og reflektere over etiske problemstillinger knyttet til denne teknologien. Konkurransen går ut på å endre organismers egenskaper ved å endre deres gener. Et gen er en del av arvematerialet (DNA) og bestemmer en egenskap. Nyttige endrede gener sendes inn til igem-konkurransen på en standardisert måte. En slik felles internasjonal standard gjør at samarbeid om genmodifisering og utvikling av nye «genetisk modifiserte maskiner» er vesentlig lettere å gjennomføre. Når et modifisert gen følger den internasjonale standarden kalles det en «biobrikke». En biobrikke er som en legokloss: når vi har mange legoklosser får vi mange muligheter. Konkurransen skiller seg fra andre konkurranser ved at lagene må hjelpe hverandre for å kunne vinne gullmedalje. igem bidrar på denne måten til samarbeid på tvers av institusjoner, landegrenser og fagområder. I denne konkurransen er alle vinnere fordi idéene, kunnskapen og formidlingen som oppstår i kjølvannet kommer hele samfunnet til gode. igem-konkurransen er ikke-kommersiell og drives ved hjelp av støtte og donasjoner. Flere bedrifter har startet opp som et direkte resultat av studentenes deltakelse i igem. Ideer fra igem-konkurransen har i enkelte tilfeller også blitt kjøpt av eksisterende selskaper. I 2014 var det flere lag som hadde patentert sine ideer.
8 IGEM INTERNATIONAL GENETICALLY ENGINEERED MACHINE MER OM VÅRT PROSJEKT: http://2014.igem.org/ Team:UiOslo_Norway/ VÅR BLOGG GJENNOM SOMMEREN 2014T: https://uioslonorway. wordpress.com/
IGEM INTERNATIONAL GENETICALLY ENGINEERED MACHINE 9 VÅRT PROSJEKT Prosjektet til vårt lag, UiOslo_Norway, går ut på å organisere bakterier ved å binde dem sammen. Dette systemet har vi kalt «micro- Organizer». Systemet går ut på at to ulike bakterier produserer hver sin del av et protein. Hver del sitter på overflaten av hver sin bakterie. De to delene vil spontant binde seg til hverandre når bakteriene er nær hverandre. Proteinet virker bare når det er helt, det vil si når de to delene henger sammen. Når proteinet er helt, spalter det et molekyl. Dette spaltede molekylet vil flytte seg inn i bakteriene og skru av eller på gener. Tanken er at bakterier kan finne riktig bindingspartner og respondere på bindingen - en egenskap vi tror er viktig i fremtidens biologiske maskiner. Mekanismen tilsvarer måten noen typer menneskeceller kommuniserer på, slik at de vet hvor de befinner seg i kroppen. Vi sendte inn flere gener som er nødvendig for et slikt system til igems gendatabase.
10 IGEM INTERNATIONAL GENETICALLY ENGINEERED MACHINE igem-laget igem-laget for 2014 fra Universitetet i Oslo består av syv studenter fra ulike fagområder. Vilde Olsson, masterstudent i molekylærbiologi. William Brynildsen, masterstudent i molekylærbiologi. Håkon Høgset, masterstudent i molekylærbiologi. Izadora Lorrany, utvekslingsstudent fra Brasil, bachelorstudent i biokjemi. Sumaya Yusuf, masterstudent i farmasi. Stian Lågstad, masterstudent i matematikk og informatikk. Elina Melteig, masterstudent i bionanoteknologi. Initiativtager til prosjektet: Instituttleder Finn Eirik Johansen, Institutt for biovitenskap. Førstebibliotekar Kirsten Borse Haraldsen ved Realfagsbiblioteket. Veiledere: førsteamanuensis Dirk Linke og professor Paul E. Grini ved Seksjon for genetikk og evolusjonsbiologi, Institutt for biovitenskap. I tillegg har vi fått verdifull hjelp og støtte fra Realfagsbiblioteket og Bioteknologirådet. Prosjektet er finansiert av NBS (Norsk Biokjemisk Selskap), IBV (institutt for biovitenskap).
IGEM INTERNATIONAL GENETICALLY ENGINEERED MACHINE 11 Eksempler på igem-prosjekter BLODOVERFØRING Tüebingen, Tyskland Mennesker har forskjellige blodtyper og dette skaper begrensninger ved blodoverføringer fra person til person. Tüebingens prosjekt gikk ut på å konstruere bakterier som produserer spesielle proteiner som omgjør de ulike blodtypene til type "0" den blodtypen alle mennesker kan motta. «THE SMELL OF US» Paris Bettencourt, Frankrike Lukten av mennesker kommer fra bakterier på kroppen som skiller ut forskjellige luktstoffer. Deodorant og andre produkter dreper disse bakteriene. Paris Bettencourts idé var å endre disse bakteriene til å produsere stoffer som lukter slik vi ønsker og på denne måten lage en mikrobiell «deodorant» som lever og trives på vår egen kropp i lang tid. ET LIV UTEN BANANER Wageningen, Nederland En dødelig sopp angriper bananplanter over hele verden. Dette kan føre til tomme bananhyller i butikkene om få år. Team Wageningen konstruerte en bakterie som lever i jorda rundt bananplantene og dreper soppen dersom den kommer i kontakt med planten. For å forhindre sin egen spredning er bakterien konstruert til å drepe seg selv etter at oppgaven er utført. Med en slik løsning er bananene våre trygge. NØTTEALLERGI Linköping, Sverige Dette laget tok for seg den vanskelige hverdagen til peanøttallergikere. Mange produkter inneholder spor av nøtter, og for noen kan all mat laget på et fremmed kjøkken kan være livsfarlig. De utviklet en sensor som er svært følsom for nøtteallergenet og et bærbart apparat basert på sensoren som gir grønt eller rødt lys for innhold av allergenet i maten. Slik kan man lett sjekke om maten inneholder peanøtter. E. COLI-BAKTERIER SOM MAT? Syddansk Universitet, Danmark Å skaffe nok mat er et voksende problem mange steder i verden. Det danske laget så for seg en befolkning som lever av mikroorganismer. Deres prosjekt gikk ut på å lage bakterier som bryter ned stoffer vi mennesker ikke kan spise, og omgjør materialet til næringsstoffer som er nødvendige for oss. Prosjektet «Edible coli» [spiselig coli], kan endre synet mange har på E. coli-bakterien fra en farlig infeksjonsskapende organisme til en livsnødvendig en. BAKTERIER SOM LAGER SOLCELLEMATERIALER Technische Universität Darmstadt, Tyskland Klimarapportene er klare: Vi må slippe ut mindre CO2. En mulig energikilde er solcellepaneler, men disse inneholder sjeldne metaller som det er vanskelige å få tak i. Laget fra Darmstadt har fått bakterier til å produsere fargestoffer fra planter som kan brukes i en spesiell type solcellepaneler. I 2014 var det flere lag som hadde patentert sine ideer: HTTP://IGEM.ORG/IGEM_STARTUPS
12 IGEM INTERNATIONAL GENETICALLY ENGINEERED MACHINE LIVSVITENSKAP Livsvitenskap er Universitetet i Oslos største satsing, målet er om noen få år å kunne skape en enestående arena for alle forskningsmiljøene. I dette møtet oppstår nye idéer og ny innsikt skapes. Livsvitenskap handler om det som er viktig for deg. Vi jakter på selve kunnskapen om det vi er. Til alle tider har vi mennesker vært drevet av undring. Når vi nå studerer livets sammenhenger på molekylært nivå, kan vi forstå biologiske prosesser og blant annet forebygge sykdommer på helt nye måter. Med denne forståelsen følger svar på store og viktige spørsmål. Dette er bare begynnelsen begynnelsen på framtiden. Utgangspunktet vårt er undring over livets sammenhenger. Resultatet er forskning som bygger en bedre framtid.