Enzym

Hvordan omkoder man gener?

Udgivet afEdbit Senest revideret:

Undersøg gensplejsning med CRISPR og dets anvendelse

⏱️ 2 lektioner
🪜 8.-9. klasse
📚 Biologi, Teknologiforståelse

I denne aktivitet skal du agere molekylærbiolog og programmere din egen CRISPR-saks til at klippe en genetisk fejl ud af en organisme.

Opmærksomhed

Det er kun sakse som der skal bruges af udstyr, men pas stadig på hvor I klipper.

Forholdsregler

Sakse: Pas på fingrene, når I klipper i genom-rullen.

Førstehjælp

Eventuelle klippesår påføres plaster.

Oprydning

Alle papirstumper samles op efter aktiviteten.

I har fået udleveret en “Genom-rulle” for en patient med en genetisk sygdom. Sygdommen skyldes en fejlsekvens, der ser således ud: CAG-GTG-CTC.

  1. Rul jeres genom ud på bordet og scan sekvensen igennem for at finde præcis, hvor fejlen befinder sig.

DNA-sekvens:
ATA – CGA – TTA – GCA – CAG – GTG – CTC – GAT – TAG – CGA

For at saksen (Cas9) ved, hvor den skal klippe, skal I designe en guide-RNA på en post-it. Guiden skal være komplementær til fejlen, så den kan binde sig til den.

  1. Hvis genfejlen er CAG-GTG-CTC, hvad skal jeres guide-RNA-sekvens så være? Skriv jeres sekvens på en post-it (Husk: RNA bruger U i stedet for T).
  2. Sæt jeres “guide-RNA” (post-it’en) oven på fejlen på genom-rullen. Passer baserne perfekt sammen?

Nu skal Cas9-saksen i brug.

  1. Tag saksen og klip præcis i enderne af jeres post-it-guide. Fejl-genet er nu klippet ud!
  2. Indsæt det raske erstatnings-gen med et stykke tape. I har nu fuldført en vellykket CRISPR-redigering!

Rask DNA-sekvens: CAC-GTG-CTG

  • Hvad ville der ske, hvis jeres guide-RNA kun var 3 baser lang i stedet for 9? (Hint: Ville saksen risikere at klippe andre steder i genomet ved en fejl? Det kaldes “off-target effects”).
  • Lav en tabel i jeres regneark, hvor I sammenligner traditionel gensplejsning (hvor man indsætter gener tilfældigt) med CRISPR-metoden. Hvilke fordele og risici er der?

Forestil dig, at der er en tastefejl i en vigtig computertest. I stedet for at skrive hele koden forfra, bruger du funktionen “Søg og erstat” (Ctrl+F). Bioteknologien har sit eget “søg og erstat”-værktøj: CRISPR-Cas9.

Værktøjet består af to dele: En biologisk GPS (guide-RNA), der søger efter en helt specifik DNA-sekvens, og en molekylær saks (Cas9-proteinet), der klipper DNA’et over præcis dér, hvor guiden peger.

Image

  • Printet “DNA-sekvens” (med kendt genetisk “sygdoms-sekvens”).
  • En saks (Cas9-enzymet)
  • Post-it-noter i forskellige farver (til at designe guide-RNA og erstatnings-DNA).
  • Eventuelt link til et virtuelt CRISPR-værktøj

CRISPR kan hurtigt blive meget abstrakt. Ved at lade eleverne fysisk programmere en “guide-RNA” (skrive sekvensen) og fysisk klippe i en papirstreng, forstår de lynhurtigt princippet om specificitet.

Faglige diskussioner til opsamling:

  • Etik: Nu hvor vi kan redigere i “livets software”, skal vi så gøre det? Diskuter grænsen mellem at helbrede sygdomme og designe egenskaber (f.eks. øjenfarve eller sportspræstationer).
  • Off-target: Hvorfor skal en guide-RNA i virkeligheden være ca. 20 baser lang? (Svar: Jo længere sekvensen er, jo mindre er sandsynligheden for, at den samme sekvens findes andre tilfældige steder i det gigantiske genom).

  • Ingen

Inspiration