Vil kartlegge torsken i rekordfart

Norske forskere vil være først ute med å kartlegge torskens arvemateriale. Hvorfor i all verden er det så viktig?

Publisert
Denne kysttorsken fra Risør er en av torskene som skal bidra til at norske forskere kommer først i mål med å kartlegge torskens genom. (Foto: Martin Malmstrøm)
Denne kysttorsken fra Risør er en av torskene som skal bidra til at norske forskere kommer først i mål med å kartlegge torskens genom. (Foto: Martin Malmstrøm)

I 2003 var mesteparten av det menneskelige genom kartlagt, etter 13 års arbeid. Nå satser norske forskere på å kartlegge et hittil ukjent og tilsvarende avansert genom i rekordfart og på mindre enn ett år.

Ved Universitetet i Oslo jobber rundt ti personer med dette prosjektet. Professor Kjetill S. Jakobsen er en av dem.

– I løpet av første halvdel av 2009 håper vi å ha kartlagt hovedtrekkene i torskens genom. Da vil det sannsynligvis fortsatt være noen hull, men vi vil ha fått en god skisse som gjør det mulig å se hele arvematerialets skjelett, forklarer han.

Når målet er nådd, antar Jakobsen at han sitter med en sammenhengende sekvens som inneholder rundt 25 000 gener, altså omtrent like mange som hos oss mennesker.

Nervøs for konkurransen

En avansert maskin til flere millioner kroner er våpenet som forhåpentligvis skal sørge for at Norge blir først ute - ikke bare med å sekvensere torsken, men også med å sekvensere en stor organisme med denne typen teknologi.

Den kalles massive parallell pyrosequencing og har tatt over for Sanger-metoden som ble introdusert på midten av 1970-tallet.

Lex Nederbragt og Kjetill Jakobsen foran maskinen som de bruker i analysearbeidet. I løpet av en ettermiddag kan maskinen lese av 500 millioner baser, som kommer fram som prikker på dataskjermen. (Foto: Elin Fugelsnes)
Lex Nederbragt og Kjetill Jakobsen foran maskinen som de bruker i analysearbeidet. I løpet av en ettermiddag kan maskinen lese av 500 millioner baser, som kommer fram som prikker på dataskjermen. (Foto: Elin Fugelsnes)

Jakobsen legger ikke skjul på at han føler et visst press.

– Jeg er nervøs for konkurransen, særlig på teknologisiden. Så vidt jeg vet, er det bare vi som jobber med å kartlegge torsken. Men flere andre jobber med ulike dyr, blant annet kalkun, og vi vil gjerne komme i mål før dem, sier han.

Torskesekvenseringen gjennomføres i samarbeid mellom forskningsmiljøer ved universitetene på Ås og i Oslo, Bergen, Tromsø og Trondheim, samt Nofima, Havforskningsinstituttet og Norges Fiskerihøgskole, i regi av GenoFisk.

Dette kompetanse- og ressursnettverket er opprettet av Norges forskningsråds program for Funksjonell genomforskning (FUGE). Målet er å styrke den funksjonelle genomforskningen på fisk i Norge.

Utdanner arbeidskraft

Men hvorfor er det så viktig å være først ute? Og er egentlig torsken så interessant?

Jakobsen forklarer at det er en stor utfordring å lese av informasjonen som maskinen kontinuerlig spytter ut når den analyserer torskens DNA.

Det er ikke nok å være verken ren biolog eller ren dataekspert, og nettopp her ligger noe av forklaringen på konkurranseiveren.

– For å gjennomføre et slikt prosjekt er vi avhengige av bioinformatikere som er eksperter på dataanalyse av gener. Dette er et raskt voksende fagfelt hvor det er stor rift om arbeidskraften.

– Med denne maskinen kan Norge ligge i front på å utvikle en god bioinformatikkompetanse og utdanne unge mennesker som kan følge med på den kjemperaske utviklingen, forteller Jakobsen.

GenoFisk vil også være med og sette Norge på genomkartet, ifølge professoren som påpeker at det aldri før har vært prosjekter av lignende kaliber på dette feltet her i landet.

Viktig i oppdrett

Torsk. (Foto: www.fishbase.org)
Torsk. (Foto: www.fishbase.org)

Greit nok, det er viktig å være først og best, og å sørge for at vi har den kompetansen som trengs. Men hva så med torsken? Hva skal forskerne egentlig med denne informasjonen og hvilken nytte kan den ha for oss?

Vi har skjønt at kartleggingen av menneskets arvemateriale byr på uante muligheter. Det har allerede blitt utviklet metoder som tester for anlegg for genetisk arvelige sykdommer og noen former for kreft. Det vil også bli lettere å utvikle nye behandlingsformer og medisiner.

Stingsilda og akvariefisken sebrafisk er allerede genomkartlagt, men her er det ikke like lett å se den konkrete nytteverdien, i alle fall ikke i Norge, mener Jakobsen. Torsken derimot har historisk sett vært langt mer nyttig for oss, og vil være det også i framtida, forklarer han.

– Torsken er den første fisken av stor fiskeriøkonomisk betydning som blir fullstendig genetisk kartlagt. Mye tyder også på at torsken kan bli en viktig oppdrettsart. Da er en det en fordel at vi er enda bedre rustet på den genetiske forståelsen enn vi var da laksen ble domestisert.

Kan løse store problemer

Årlig eksporteres det over 550 000 tonn oppdrettslaks. Oppdrett av torsk er ennå i startfasen og eksporten er trolig mindre enn 10 000 tonn årlig. Men mange mener at torskeoppdrett vil kunne bli en betydelig virksomhet.

Det avhenger imidlertid av at oppdrettsnæringen finner løsningen på enkelte viktige problemer, ifølge Rolf Giskeødegaard ved Forskningsrådets havbruksprogram.

– Torskeoppdrettsnæringen sliter med flere store problemstillinger som for eksempel å oppnå en stabil og god produksjon av yngel, å unngå sykdom og å forhindre at torsken blir kjønnsmoden for tidlig. Kunnskap om torskegenomet kan bidra til å finne løsninger på disse utfordringene, sier Giskeødegaard.

Det vil blant annet kunne forhindre årlige tap i milliardklassen som følge av for eksempel sykdom, slik lakseoppdrettsnæringen opplever.

En torsk, og en til

I første rekke er det snakk om å sekvensere arvematerialet i én torsk. Denne ene torsken vil være forskjellig fra andre torsker i samme stamme, og spesielt fra torsk i andre stammer som for eksempel har tilpasset seg helt andre leveforhold.

Det er når forskerne begynner å sammenligne arvematerialet i ulike torsker at de kan få de mest interessante funnene.

– Ved å sammenligne bestemte gener kan vi finne ut mer om egenskaper som påvirker motstandsdyktighet overfor sykdom, som for eksempel parasittangrep. Vi kan få svar på hvorfor kjøttet på visse torsker er spesielt velsmakende eller hvorfor enkelte torsker blir ekstra store, forklarer Jakobsen.

Et gedigent puslespill

Maskinen som har fått æren av å kartlegge torskegenomet, kalles 454 GS FLX. For hver gang den skal gjennomføre én analysesekvens, putter forskerne inn hundretusener av torskens DNA-molekyler som er brutt opp i småbiter.

Maskinens oppdrag er å registrere alle basene som befinner seg inne i DNA-et, og som betegnes med bokstavene G, T, A og C.

Etter hvert som de mange tusen basene registreres, er utfordringen å sette dem sammen og til slutt sitte igjen med den nøyaktige rekkefølgen på hver eneste en av dem.

– Det er som et gedigent puslespill hvor alle bitene er spredd utover og man bare begynner å plukke en tilfeldig bit, finner en som passer og så en til, forklarer Jakobsen.

– Spenningen er knyttet til om vi klarer å få puslespillet til å gå opp til slutt, for det har ingen gjort tidligere. Det er et problem som ikke er helt enkelt å løse, men vi har en metode som vi tror skal fungere og som ingen andre har brukt før, røper han.

Laksen neste fisk ut

Laks.
Laks.

Forskere ved Universitetet for Miljø og Biovitenskap er også i gang med sekvensering av laksens genom.

Steinar Bergseth, spesialrådgiver i FUGE, mener det vil være flere synergieffekter å hente ved å jobbe med to lignende prosjekter på én gang.

– For det første er det i stor grad de samme menneskene som jobber med prosjektene, og som dermed kan overføre kunnskap og erfaringer. For det andre dreier det seg om å løse mange av de samme utfordringene, blant annet når det gjelder sykdommer og vekst, forklarer han.

Bergseth tror også at laksesekvenseringen vil kunne dra stor nytte av det teknologiske arbeidet som allerede er lagt ned på torsken. Jakobsen karakteriserer utviklingen innenfor gensekvensering som dramatisk.

I løpet av det ene året som har gått siden maskinen ble innkjøpt ved universitetet, har de kunnet oppgradere kapasiteten til det femdobbelte.

– Dette er bare begynnelsen. Det vil kulminere i at hvem som helst kan gå inn hos legen og få analysert genomet sitt i løpet av konsultasjonen, spår han.

Lenke:

Norges forskningsråds program for Funksjonell genomforskning (FUGE)