13 år med forskning på Crispr-laks

Over 200 millioner offentlige kroner har blitt brukt på forskning med genredigering i oppdrettslaks siden Crispr-gjennombruddet i 2012. Hva har vi lært? Og hvorfor driver vi med dette?

Norge er et av verdens mest restriktive land når det gjelder bruk av genteknologi i matproduksjon. Likevel er vi verdensledende innen forskning med bruk av Crispr på oppdrettslaks. Den norske forskningsporteføljen av offentlig kjente prosjekter av genredigert laks alene utgjør bevilgninger for 200 millioner kroner. I tillegg kommer den private næringsforskningen.

Steril laks

På Havforskningsinstituttet i Bergen markerte forskningsgruppen Reproduksjon og utviklingsbiologi seg tidlig i Crispr-laksforskningen.

– Det begynte med at vi ville lage en sterilitetsvaksine for oppdrettslaks, forteller forskningssjef Anna Wargelius, som leder gruppen, til GENialt.

I dag rømmer det mellom noen titalls til over hundre tusen oppdrettslaks i løpet av et år. Disse kan gå opp i elvene og pare seg med villaks, og i 2024 fant Norsk institutt for naturforskning store genetiske endringer som følge av disse paringene i én av tre norske laksebestander. Dette er med på å viske ut stedegne tilpasninger, og kan føre til uopprettelig skade på villaksstammene.

– En steril oppdrettslaks vil stoppe den genetiske innblandingen og ta vekk den største langsiktige miljøkonsekvensen av norsk lakseoppdrett. Men vi fant raskt ut at å lage en vaksine ble vanskelig, forteller Wargelius.

Dette skjedde omtrent samtidig som Crispr-metoden fikk sitt gjennombrudd i 2012, og Wargelius lurte på om genredigering med Crispr kunne brukes i stedet. Men først måtte de vise at det gikk an å genredigere laks. Wargelius sin gruppe lagde den første genredigerte laksen – en albinolaks med gul hud og røde prikker – allerede i 2014.

Arvelig sterilitet

– En kan lage steril laks på to måter, enten kan en stoppe utviklingen av kjønnsceller eller så kan man stoppe kjønnsmodningen. Til tross for at dette er ganske komplekse biologiske system, har vi klart å oppnå begge deler ved å slå av enten DND-genet eller FSHR-genet gjennom genredigering, forteller Wargelius.

Hennes gruppe har nå jobbet med steril laks og genredigering i 13 år. Blant utfordringene hun og gruppen har håndtert er å gjøre steriliteten arvelig. For hvis den sterile Crispr-laksen skal inn i næringen, må den kunne skaleres og inngå i konvensjonelle avlsprogram. Da er det ikke nok å lage en liten søskenflokk på noen hundretalls Crispr-laks. Løsningen på dette var å lage fertil avlsfisk med sterilt avkom.

– Først forsøkte vi å tilsette et lite stykke mRNA som inneholdt koden for genet DND, som vi hadde slått ut med genredigering. Men da måtte vi genredigere veldig mange fisk for å få nok fisk med ønsket endring. Derfor undersøker vi nå om andre metoder kan være mer effektive i et nytt prosjekt som heter SalSter, sier Wargelius.

SalSter-prosjektet er finansiert at Norges Forskningsråd.

Feltforsøket som ikke skjedde

I GENialt nr. 1/2023 fortalte forsker Lene Kleppe ved Wargelius sin gruppe at de hadde funnet at steril Crispr-laks hadde god dyrevelferd i kar. Dette funnet motiverte Wargelius til å ta fisken videre til neste steg.

– Tidligere erfaring med annen steril laks har vist god dyrevelferd i kar, men når de ble overført til åpne merder gikk det utover dyrevelferden. Derfor ønskte vi å teste hvordan den sterile Crispr-laksen taklet livet i åpen merd, sier Wargelius.

Våren 2023 leverte Havforskningsinstituttet inn en søknad til Miljødirektoratet om å utføre et begrenset feltforsøk med den sterile laksen som del av SalSter-prosjektet. Avslaget kom ett år senere. Miljømyndighetene var bekymret for at en teknisk svikt i analysene av den sterile Crispr-laksen gjorde at noe av forsøksfisken som skulle være steril kunne kjønnsmodne allikevel, og at den genredigerte laksen potensielt kunne utgjøre en høy risiko for villaksen.

– Vi fant ikke noen fertile fisk blant de fiskene som skulle settes ut, men myndighetene valgte i dette tilfellet å være veldig forsiktige, sier Wargelius.

Om Havforskningsinstituttet kommer til å gå videre med en ny søknad om feltforsøk vet hun ennå ikke.

– Egentlig har vi lyst til å gå videre med et nytt feltforsøk. Og med neste generasjon av Crispr-laks tror jeg det er mulig å få godkjenning. Den vil nemlig adressere deler av kritikken fra myndighetene. Samtidig må jeg innrømme at den forrige søknadsprosessen var veldig slitsom og krevende, forteller Wargelius.

Direkte eller indirekte

Wargelius sin gruppe er den eneste offentlig finansierte gruppen som har produsert Crispr-laks med siktemål om at den genredigerte laksen skal ut i oppdrettsnæringen – laks som vil bli klassifisert som en genmodifisert organisme og som krever spesiell godkjenning hvis den skal ut av laboratoriet.

De fleste norske forskningsprosjekter på Crispr-laks, også de fleste prosjektene i Wargelius sin gruppe, bruker derimot genredigering som et forskningsverktøy. Da blir det som regel produsert genredigert laks som svømmer i godkjente GMO-laboratorier. I disse forsøkene er hensikten å danne kunnskap om laksens biologi. Dersom man avdekker viktig og anvendelig kunnskap, kan genetikken bak biologien gjenskapes i et avlsprogram. Laks avlet frem basert på kunnskap man har fått gjennom genredigering vil ikke være GMO. Noen av de offentlig finansierte prosjektene som har anvendt genredigering på denne måten har blant annet studert resistens mot et dødelig virus i laks (PMC-virus) og rødfarging i laksefileten.

Laks og lus

Både villaks og oppdrettslaks lider på grunn av lakselus. Dette lille krepsdyret, og kampen mot det, forårsaker stor dødelighet og et økonomisk tap på rundt 7 milliarder kroner i året.

– Vi visste fra før av at sølvlaks tåler lakselus mye bedre enn atlantisk laks, som er arten vi har i Norge, både i vill tilstand og i oppdrettsanleggene. I sølvlaksen begynner lusen å dette av etter tre dager og innen 14 dager er det omtrent ingen lus igjen. Vi ønsket å finne ut av hva som lå bak dette fenomenet, og om det er mulig å genredigere oppdrettslaksen til å gjøre noe lignende. I tillegg ville vi bevise at det er bestemte gener som ligger bak, forteller seniorforsker Nicholas Andrew Robinson til GENialt.

Sølvlaks er en stillehavslaks som er uaktuell som oppdrettsart i Norge, da den vil være en introdusert art. Men den kan gi oss innsikt i biologisk kunnskap som kanskje kan brukes i norsk oppdrett. Gjennom CrispResist, et prosjekt finansiert av Fiskeri- og havbruksnæringens forskningsfinansiering, fant Robinson og hans kollegaer ut at det er store forskjeller i hvordan sølvlaks og oppdrettslaks sine celler responderer akkurat der lusen fester seg.

Avl og luseresistens

– I sølvlaks så vi at to typer immunceller – makrofager og nøytrofiler – strømmet til vevet akkurat der lusen festet seg. Denne responsen var fraværende i oppdrettslaks, sier Robinson.

Disse observasjonene, samt detaljerte genetiske analyser, ledet forskerne ved NOFIMA i retning av 40 gener som de mistenkte spilte en nøkkelrolle i luseresistensen.

– Noen av disse har vi genredigert i sølvlaks og oppdrettslaks. De foreløpige resultatene våre fra den genredigerte sølvlaksen, hvor vi slo av enkelte av de mistenkte nøkkelgenene, viser at det tok lenger tid før lusen begynte å dette av, forteller Robinson.

Havforskningsinstituttets erfaring med søknad om feltforsøk med Crispr-laks i Norge var krevende, og Robinson mistenker at det også vil være vanskelig i Europa, selv med en fullstendig luseresistent Crispr-laks. Derfor har Robinson lyst til å ta kunnskapen om genetisk luseresistens inn i et konvensjonelt avlsprogram.

– Vi ønsker å avle frem en oppdrettslaks med en luserespons som ligner mer på sølvlaksen, dersom vi får finansiering, sier Robinson.

Er genredigert laks etisk forsvarlig?

Bruk av genteknologi er kontroversielt i Norge og Europa. Det er få produkter på markedet, og historisk har oppdrettsnæringen gjort et stort poeng av å ha bygget opp en GMO-fri verdikjede. Derfor har man også forsket på om det i det hele tatt er etisk forsvarlig å bruke genredigering på laks.

– Genredigering representerer noe helt nytt sammenlignet med teknologien bak de gamle GMO-ene. Det er teknisk sett mer presist, det kan lettere anvendes til å hindre sykdom og en trenger ikke å tilsette DNA fra andre arter, forteller Bjørn Kåre Myskja, professor i etikk og politisk filosofi ved Norges teknisk-naturvitenskaplige universitet.

Han har ledet CrisprSalmon-prosjektet hvor de har studert de moralske, samfunnsmessige og bærekraftsmessige forutsetningene ved genredigering av laks.

– Det er moralsk galt, og ikke bærekraftig heller, å bruke genredigering som en slags symptomfiksing. Først og fremst bør man gjøre noe for å endre på rammebetingelsene i næringen. Så kan en spørre seg om hvilken genredigering som skal til, forteller Myskja.

 Oppdrettslaks er en av dyreartene hvor en ikke har genredigert for økt kjøttvekt, i motsetning til genredigering av for eksempel gris, sau og ku. Myskja mener at dagens norske forskning angår mer etisk forsvarlige egenskaper.

– De anvendelsene som dreier seg om sykdomsforebygging er helt akseptable og gode formål, i tillegg kan sterilitet være interessant da forskerne mener at det kan løse et velferdsproblem med kjønnsmodning i merd, sier Myskja.

Når laks kjønnsmodnes, mister laksen evnen til å stoppe saltet i sjøen fra å trenge inn i fisken. Ettersom oppdrettslaks i merd ikke kan svømme opp i ferskvann for å unngå saltet, så dør oppdrettslaks når den kjønnsmodnes i merd. Wargelius sin gruppe mener derfor at steril, umoden laks vil ha bedre velferd sammenlignet med kjønnsmoden oppdrettslaks.

Hvorfor Crispr-laks?

Norges forskningsråd har bevilget tre av fire forskningskroner på Crispr-laks til de offentlig kjente forskningsprosjektene, ifølge en oversikt GENialt har utarbeidet.

– Det er tre gode grunner til at Norge bør drive med Crispr-forskning på laks – næringen har utfordringer som kanskje delvis kan løses ved genredigering, bruk av genredigering i forskning på laks er ikke kontroversielt og dyktige forskere må få lov til å følge forskningsinteressen sin. Det som kan være kontroversielt, er den eventuelle bruken av genredigert fisk i næringen, forteller seniorrådgiver Anders Karlsson-Drangsholt i Norges forskningsråd.

Både i Norge og EU er det diskusjoner om hvordan genredigerte dyr skal reguleres i fremtiden. Og nylig konkluderte en ekspertgruppe i EFSA at genredigerte dyr uten fremmed DNA ikke utgjør annen risiko enn konvensjonelt avlede dyr. Men med dagens regulering og strenge regler for å sette ut GMO-klassifiserte dyr og planter i naturen i Norge og EU, er det trolig som forskningsverktøy genredigering med Crispr vil bli brukt i oppdrettsnæringen de nærmeste årene.

Illustrasjonsfoto: Matt Wasmuth/Nofima