Bioteknologia.info

ASIANTUNTIJAGALLUPIN VASTAAJINA:

1. Erityisneuvonantaja Eija Pehu, Maailmanpankki, USA

2. Kasvipatologian professori Jari Valkonen, Helsingin yliopisto

3. Ylitarkastaja Jyrki Pitkäjärvi, Ympäristöministeriö

4. Tutkimuskoordinaattori, FT Kimmo Pitkänen, Suomen molekyylikääketieteen instituutti FIMM

1. Erityisneuvonantaja Eija Pehu:

Olemassa olevia sovelluksia:

Hyönteiskestävät viljelykasvit
Nämä geenimuunnellut kasvit, esimerkkeinä puuvilla ja maissi, ovat lisänneet satomääriä 20-30% ja vähentäneet tuholaistorjunta-aineiden käyttöä jopa 80%.  Kiinassa hyönteiskestävän gm-puuvillan tuotanto on vähentänyt torjunta-aineiden aiheuttamia myrkytyksiä. Arviolta vuonna 2010 Intiassa tulee markkinoille munakoisolajike, joka vähentää tuholaismyrkkyjen tarvetta merkittävästi.

Rikkakasvien torjunta-aineita kestävä soija.
Nämä ovat laajassa viljelyssä USA:ssa, Argentiinassa ja Brasiliassa. Soija on mahdollistanut kynnöttömän viljelyn varsinkin Argentiinassa.

Mikrobit.
Laaja valikoima tuottoisia ja eri lämpötiloja kestäviä mikrobeja, joita käytetään muun muassa entsyymien, insuliinin ja polymeerien tuotantoon. Mikrobien käyttö tuo merkittäviä taloudellisia ja ympäristöetuja.

Kehitteillä olevia sovelluksia:

Kuivuudenkeston parantaminen viljelykasveissa. Alustavat tulokset alan yritysten Monsanton ja Syngentan kehitystyöstä säätelygeenien tutkimuksessa ovat olleet erittäin kiinnostavia. Nämä geenit eivät niinkään lisää satomääriä optimioloissa, mutta tasoittavat sadontuotantoa ja turvaavat paremman sadon kuin nykyiset lajikkeet kuivina kausina. Tämä on merkittävää varsinkin kehitysmaiden pienviljelijöille.

Perunaruttoa kestävä peruna.
Villilajista eristetty luonnollinen kestävyysgeeni, josta saatu erinomaiset tulokset alustavissa kenttäkokeissa Wisconsinin yliopistossa. Rutto on yksi hyötykasvien pahimmista taudeista maailmassa, ja sitä vastaan on ollut vaikeaa jalostaa kestävyyttä. Ruton estämiseen käytetään nykyään paljon torjunta-aineita. Geneettinen kestävyys vähentäisi niiden tarvetta.

Nopeasti kasvavat puut.
Hiilidioksidin poistaminen ilmakehästä nopeasti kasvavilla puilla, joilla geneettisesti muokattu tehokas yhteyttämiskoneisto voi lisätä hiilidioksidin yhteyttämistä 30-50%. Näillä puuviljelmillä voitaisiin ottaa käyttöön ja suojella ekologisesti herkkiä alueita kuten eroosion kuluttamia vuorenrinteitä ja kuivakkoalueita.

2. Kasvipatologian professori Jari Valkonen:

Olemassa olevia sovelluksia:

Geenitekniikan hyödyntäminen ravintokasveissa. Tämä on alan tärkein olemassa oleva sovellus, jonka hyödyntäminen Euroopassa ei kuitenkaan ole edes kunnolla alkanut. Maailman ruokahuoltoa ajatellen kuivuuden sieto makean veden vähentyessä ja kasteltujen viljelymaiden suolaisuuden lisääntyessä on tärkein ominaisuus, jota viljelykasveihin voidaan rakentaa eri kasvien geenejä ja geeninsäätelytekijöitä yhdistelemällä. Pohjoisilla alueille hallan sieto kuuluu samaan kategoriaan. Toinen tärkeä sovellus on taudinkestävyys. Tärkeimmät virukset voitaisiin jo nyt torjua geenitekniikalla. Kolmas sovellus on kasvien kasvun lisääminen fotosynteesin tehoa parantamalla.

Kasvien solukkoviljely. Vanha biotekniikan menetelmä, joka on yhä edellytyksenä suvuttomasti lisättävien viljelykasvien terveen lisäysaineiston tuotannolle ja ylläpidolle (peruna, hedelmäpuut, yms.). Se on myös edellytys siirtogeenisten kasvien tekemiselle.

Vanhimmat menetelmät. Mikrobien ja niiden entsyymien hyödyntämiseen perustuvat perinteiset biotekniikan menetelmät ovat kiinnostavia, koska ne ovat säilyneet tärkeinä nykypäivään asti. Osoittaa niiden todella korkeaa sovellusarvoa ja merkitystä. Esimerkiksi ruisleipä, viini ja juusto.

Kehitteillä olevia sovelluksia:

Kohdennettu RNA:n hajotus kaikissa monisoluisissa eliöissä (RNA silencing).
Virusten torjunnan, geenien ilmentymisen, kehityksen säätelyn sekä solujen tasapainoisen toiminnan yksi kulmakivi. Mekanismia on todella alettu ymmärtää vasta 1990-luvun puolivälistä lukien. Erityisesti kasveissa virukset torjutaan tällä mekanismilla, mutta jotain merkitystä sillä on myös ihmisen viruspuolustuksessa (polio, HIV, ym.). Siirtogeenisten kasvien viruskestävyyskin perustuu tähän. Sovellukset voivat sopia varsin moniin tarkoituksiin.

DNA-mikrosirut diagnostiikassa.
Taudinaiheuttajien sekä niiden tautia aiheuttavien kantojen tunnistus voidaan perustaa satoihin tai tuhansiin yht'aikaisesti käytettäviin tunnistimiin ja niiden perusteella havaittaviin "profiileihin". Olennainen elintarviketurvallisuuden sekä ihmisterveyden turvaamisen kannalta. Kuuma kehitysalue, joka tapahtuu paljolti yrityksissä eikä ole siten julkisuudessa kovin näkyvä vielä.

3. Ylitarkastaja Jyrki Pitkäjärvi:

Olemassa olevia sovelluksia:

Vesi- ja jätehuollossa käytettävät biotekniikat. Jätteiden hajotusmenetelmät biologisessa jäteveden puhdistuksessa. Luontaisten mikrobien valjastaminen ympäristölle vaarallisten aineiden hajottamisessa, kuten menetelmät saastuneiden maa-alueiden puhdistamiseksi. Tälle teknologialle on jatkuvasti kasvava kysyntä sekä kehittyneissä että kehittyvissä maissa.

Perinteisen bioteknologian käyttö ruuan tuotannossa. Kuten juustot, leivonta, säilöntä. Tuttujen ja koeteltujen perustekniikoiden merkitystä ei voi liioitella.

Biohajoavien aineiden käyttö.
Esimerkiksi pakkausteollisuuden ja lääketieteen monet sovellukset. Kiinnostavuutta ja kannattavuutta lisää voimakas tarve vähentää syntyvän jätemateriaalin määrää eri yhteiskuntasektoreilla.

Kehitteillä olevia sovelluksia:

Kehittyvien maiden  paikallistuotantoon soveltuvat viljelylajikkeet.
Monimuotoinen sekaviljely on ympäristön kannalta kestävä ja samalla tuottava viljelymuoto. Kehitystyö voidaan toteuttaa pääosin perinteisin menetelmin paikallisista lajikkeista käyttäen tarpeen mukaan hyvöksi myös uusia bioteknologisia valintamenetelmiä. Paikallisten toimien avulla huolehditaan myös arvokkaista geeniresursseista. Geenitekniikan soveltaminen suuntautuu kehittyvissä talouksissakin etenkin laajamittaiseen, muutaman pääravintokasvin tuotantoon. Tällaisen tuotantotavan edellytyksenä on riittävä koulutus, tutkimus ja tiedotus sekä toimiva lainsäädäntö, hallintoresurssit ja turvallisuuden valvonta.

Köyhissä ja kehittyvissä maissa yleisten sairauksien ennaltaehkäisyyn ja hoitoon kehitetyt lääkkeet ja rokotteet.
Eivät ole olleet kärkitavoitteita lääketeollisuuden tuotekehityslistalla. Suljetuissa olosuhteissa tapahtuvassa lääketuotannossa olisi mahdollista soveltaa myös geenitekniikan menetelmiä. Tuotanto olisi toivottavaa hajauttaa mahdollisuuksien mukaan alueellisesti myös kehittyviin maihin.

Uusiutuviin raaka-aineisiin perustuva ympäristöystävällinen tuotanto. 
Teknologinen kehitystyö on suuntautumassa uudelleen niin, että luonnonmukaiset  ja "vanhanaikaisetkin" tuotteet otetaan laajempaan tuotantoon ja kulutukseen. Ympäristön kestävä käyttö ja kestävän kulutuksen periaate tulevat olemaan bioteknologisenkin tuotekehityksen keskiössä. Esimerkiksi Suomen puuraaka-aineesta voitaisiin tuottaa kestävästi huomattavia määriä korkean jalostusarvon tuotteita ja energiaa. On tärkeää painottaa ja analysoida tuotteen koko elinkaaresta aiheutuvat hyödyt ja haitat.

4. Tutkimuskooridinaattori, FT Kimmo Pitkänen:

Olemassa olevia sovelluksia:

Mikrobien käyttö kaivostoiminnassa ja arvometallien erottamisessa

 Mikro-organismeja käytetään malmiraaka-aineen jatkojalostamisessa. Tiettyjen bakteerien avulla kyetään erottamaan esim. kupari ja kulta kaivoksesta louhitusta raakamineraalista. Käyttökokemusten perusteella on arvioitu, että prosessilla on useita hyötyjä: korkea hyötysuhde ja saanto, ystävällisyys ympäristölle ja työntekijöille, ajan ja energian säästyminen sekä suhteellisen yksinkertainen ja turvallinen prosessi. Täsmällisen kuvan saaminen prosessin vaikutuksista ja ominaisuuksista vaatii kuitenkin lisätutkimusta ja koko prosessin elinkaaren huomioimista.

Biopankkien hyödyntäminen

Ihmisalkuperää olevia biologisia näyteaineistoja eli biopankkeja hyödyntämällä kyetään selvittämään sairauksien taustalla olevia mekanismeja ja tunnistamaan tapoja, joilla sairauksia kyetään väestötasolla ehkäisemään. Näytteitä kerätään näytteen luovuttajan suostumuksella tieteellisten tutkimushankkeiden yhteydessä. Myös terveydenhuollon läpi kulkevat diagnostiset näytteet ovat arvokas tutkimuskohde, koska näytteisiin liittyy tällöin tarkka diagnoosi ja seurantatieto. Näyteaineistoja ei kuitenkaan kyetä täysimääräisesti hyödyntämään, koska menettelytavat eivät ole kaikilta osin selkeät. Toimintatapojen mahdollisuudet ja rajoitukset tulisikin selventää lainsäädännöllä. Toiminnan merkittävin voimavara ovat vapaaehtoiset näytteiden luovuttajat. Tutkimukset ovat osoittaneet, että suomalaisilla on korkea halukkuus osallistua kansanterveyttä palveleviin tutkimuksiin, kunhan he saavat tarvittavan tiedon tutkimusaiheesta ja siitä, mitä heidän näytteilleen tehdään.

 Kuluttajille markkinoitavien geenitestien ongelmat

Lisääntynyt tieto sairauksien ja geneettisten tekijöiden välisestä suhteesta laajentaa nopeasti ymmärrystämme siitä, milloin yksilöllä on vaara sairastua tiettyyn sairauteen. Saamalla tieto kohonneesta sairastumisriskistä on joissain tapauksissa mahdollista välttää elintapoja tai ympäristötekijöitä, jotka lisäävät sairastumisriskiä.

Vaikka geenien luennan eli sekvenoinnin kustannusten alentuminen mahdollistaa jo henkilökohtaisten geenikarttojen määrittämisen, liittyy kaupallisiin, esimerkiksi netistä tilattaviin geenitesteihin edelleen merkittäviä ongelmia. Kuinka varmistetaan, että testin tilaaja ymmärtää saamansa informaation? Mikä kuluttajan saamasta informaatiosta on oleellista? Joitakin yksittäisiä geenimarkkereita lukuun ottamatta tulokset kertovat parhaimmillaankin vain kohonneesta tai alentuneesta riskistä. Mitä tarkoittaa ”1,3-kertaisesti kohonnut riski” sairastua verenpainetautiin? Kuka varmistaa kuluttajan geenitiedon tietosuojan? Geenitestejä tulisikin soveltaa ja käyttää vain ammattimaisen terveydenhuollon piirissä.

Kehitteillä olevia sovelluksia:

Lääkeaineiden ja teollisuuden raaka-aineiden tuottaminen kasveissa

Kasvit kykenevät tuottamaan valtavan määrän erilaisia kemiallisia yhdisteitä, jos yhdisteiden syntymiseen tarvittavat reaktiot vain on ohjelmoitu kasvisoluun. Geenitekniikan avulla on useissa tapauksissa mahdollista saada kasvisolu tuottamaan haluttua yhdistettyä tarkasti, suuria määriä ja helposti puhdistettavassa muodossa. Sovelluskohteita ovat esimerkiksi lääkeaineet tai muovin raaka-aineena olevat molekyylit, joita kyetään kasvien avulla tuottamaan esimerkiksi kasvihuoneissa. On kuitenkin pidettävä tarkkaan huolta siitä, etteivät muokatut kasvit joudu elintarvikeketjuun tai pääse leviämään ympäristöön.

Molekyyliprofiloinnin hyödyntäminen diagnostiikassa

Tarkentuva tieto sairauksien molekyylitason mekanismeista on johtanut sairauksien yhä tarkentuvaan diagnostiikkaan. Esimerkiksi syöpäsairauksia kyetään jaottelemaan yhä useampaan alaryhmään ja potilaan syöpäkasvaimen molekyylitason ”profiili” määrittämään. Tunnistamalla juuri kyseisen potilaan kasvaimessa aktiivisina olevat syöpää aiheuttavat tekijät voidaan potilaalle määrätä tehokas hoito. Tehoseulontatekniikoilla kyetään kasvaimesta eristetyillä soluilla testaamaan käytössä olevat lääkeaineet ja tunnistamaan ne lääkkeet, jotka tappavat potilaan kasvainsolut. Menetelmien laajamittainen käyttöönotto terveydenhuollossa vaatii kuitenkin huomattavia investointeja ja on siten vaarassa jäädä vain rikkaimpien kansakuntien ulottuville. Tekniikoiden kehittyminen tuo hintaa alas koko ajan, ja jos tarvittavia panostuksia verrataan esim. syöpäleikkauksien vähentymisestä syntyviin säästöihin tai inhimillisten kärsimysten vähentymiseen, saattavat panostukset maksaa itsensä takaisin melko nopeastikin.

Biologisen informaatiotulvan hyödyntäminen

Kun ihmisen kaikki geenit luettiin läpi eli sekvenoitiin ensimmäisen kerran, kesti työ suurelta tutkijajoukolta lähes kymmenen vuotta ja maksoi satoja miljoonia dollareita. Tämän päivän tekniikoilla kyetään samaan muutamassa viikossa ja muutamalla kymmenellä tuhannella dollarilla, myös meillä Suomessa. Geenidatan ja monen muun tyyppisen biologisen datan räjähdysmäinen kasvu avaa koko ajan uusia mahdollisuuksia, joita ei vielä muutama vuosi sitten ymmärretty edes odottaa.  Ensimmäistä kertaa historiassa on biologisen tiedon lisääntymisnopeus ylittänyt mikroprosessorien suorituskyvyn kehittymisnopeuden. Pullonkaula ei enää ole datan synnyttämisessä vaan datan käsittelemisessä. Tilanteen ratkaisemiseksi tarvitaan yhä läheisempää tietotekniikan ja biologisten tieteiden välistä yhteistyötä, bioinformatiikkaa.