Yleiset kysymykset
Miten ja miksi siirtogeenisiä eläimiä tehdään?
Siirtogeeni (”transgeeni”) on DNA-jakso, joka on liittynyt organismin genomiin koeolosuhteissa, ts. ihmisen toiminnan ja suunnittelun tuloksena. Ylivoimaisesti suurin osa tuotetuista siirtogeenisistä eläimistä on tutkimustarkoituksiin tuotettuja hiiriä.
Siirtogeenisten eläinten tuottaminen ja ylläpito on tarkoin säädeltyä ja valvottua toimintaa. Jokaisen uuden eläimen tuottamiseen tarvitaan koe-eläinlupa ja lupa myönnetään vain, jos suunnitelman katsotaan antavan uutta ja tärkeää tietoa tai muuta hyötyä, eikä eläimelle aiheuteta kärsimystä. Tuotantoon tarvitaan joitakin erityislaitteita (mm. korkealaatuinen mikroskooppi, mikromanipulaattori), erityistiloja eläinten ylläpitoon, sekä perehtyneisyyttä ja korkeaa ammattitaitoa kokeiden suunnittelussa ja laitteiden ja eläinten käsittelyssä. Näistä on määräykset geenitekniikka- ja eläinsuojelulaissa.
”Perinteinen” tapa siirtogeenisten hiirten tuottamiseen on DNA:n injektio hedelmöitetyn munasolun tumaan. Myös viruksia käytetään kuljettajina, ja niillä on pystytty tekemään DNA-siirtoja myös sellaisilla eläimillä, joilla injektiot eivät onnistu. Käsitellyt alkiot siirretään kehittymään emon kohtuun, ja syntyneistä poikasista tutkitaan, ovatko ne siirtogeenin kantajia.
Siirtogeenisiä eläimiä tuotetaan myös alkion kantasolujen kautta. DNA viedään kantasoluihin elektroporaatiolla: Lyhyt sähköpulssi tekee solukalvon hetkellisesti läpäiseväksi, jolloin DNA pääsee soluun.
Soluun päässyt DNA säilyy irrallisena korkeintaan kaksi vuorokautta. Tänä aikana se joko hajotetaan tai se liitetään solun omien DNA-korjausjärjestelmien avulla osaksi genomia. Useimmiten liittymispaikka on sattumanvarainen, sitä ei siis voi määrätä etukäteen. Liittymispaikasta riippuen siirtogeenien aktiivisuus vaihtelee, tai ne eivät toimi ollenkaan.
Jos ulkopuolelta tulleessa DNA:ssa on pitkä alue, joka on täysin samanlainen kuin solun oma DNA, voi tapahtua vaihto, jossa ulkopuolelta tuotu jakso korvaa alkuperäisen jakson. Tällöin puhutaan ”targetoinnista” (gene targeting), kohdennetusta mutageneesistä, jossa valittu alue muokataan täsmälleen suunnitelman mukaisesti. Jos muutos aiheuttaa geenin toiminnan estymisen, kyseessä on poistogeeninen hiiri. Koska kyseessä on hyvin harvinainen tapahtuma, tarvitaan erilaisia rikastusmenetelmiä, että muuttunut solu voidaan löytää, ja koe tehdään kantasoluviljelmissä. Kantasolut siirretään hiiren alkioihin, joista kehittyy mosaiikkihiiriä (osa soluista on lähtöisin kantasoluista, osa alkuperäisestä alkiosta), ja siitostusten kautta saadaan hiiriä, joiden kaikissa soluissa on alun perin viljelmässä aikaansaatu muutos. Mosaiikkieläinten tuotto kantasoluista onnistuu vain hiirillä.
Kohdennetun mutaation kantavia eläimiä (mm. lammas, sika), joilla em. menetelmä ei toimi, on tuotettu soluista tumansiirron kautta: munasolun tuma on poistettu, ja tilalle on siirretty viljellyn solun tuma. Tämä on erityisen vaativa menetelmä, jossa onnistumisprosentti on pieni.
Siirtogeenisiä hiiriä ja joissakin tapauksissa myös rottia tuotetaan tautimalleiksi, joissa voidaan tutkia erilaisia ko. taudin oireita ja hoitokeinoja. Tärkein käyttöala on perustutkimus, tietyn geenin tai proteiinin tehtävien ja merkityksen tutkiminen in vivo, elävässä organismissa. Soluviljelmät ovat aina keinotekoinen ympäristö, jossa saadut tulokset eivät välttämättä päde koko eläimen mittakaavassa. Sen vuoksi eläinmallit, vaikka ne ovat työläitä ja kalliita valmistaa ja ylläpitää, ovat korvaamattomia, ja niiden soluista ja kudoksista valmistettuja viljelmiä käytetään paljon analyyseihin. Luotavat eläinmallit pyritään suunnittelemaan niin, että niitä voitaisiin käyttää erilaisiin tutkimuksiin, ja tavallista on, että eri alojen tutkijat luovuttavat tuottamiaan eläimiä toistensa käyttöön.
Muu kuin tutkimukseen liittyvä käyttö on vähäistä, vaikka joitakin hankkeita on kokeiltu. Esim. siirtogeenisiä lehmiä on tuotettu jonkin verran, pääasiallisena tarkoituksena ”lääkemaidon” tuottaminen: Suunniteltiin, että geenituotetta erittyy maitoon, josta se voidaan puhdistaa. Korkea rasva- ja valkuaisainepitoisuus tekee maidosta kuitenkin huonon lähtömateriaalin: vieras aine voi olla inaktiivinen ja/tai sitä on hankala eristää puhtaana. Sen vuoksi siirtogeenisten lehmien hyöty on jäänyt vähäiseksi.
Raija Soininen
dosentti
Biocenter Oulu, Oulun yliopisto