Morgunblaðið - 25.05.2003, Blaðsíða 16

16 SUNNUDAGUR 25. MAÍ 2003 MORGUNBLAÐIÐ
Við Snorrabraut í Reykja-vík hefur nú í rúmlegaeitt ár verið starfræktútibú frá bandarískafyrirtækinu NimbleGen
Systems. Fyrirtækið framleiðir
DNA-örflögur (DNA microarrays),
en slíkar flögur hafa valdið byltingu
í erfðarannsóknum. Viðskiptavinir
NimbleGen Systems eru m.a. hin
þekkta rannsóknarmiðstöð Cold
Spring Harbor í New York-ríki og
NASA, geimferðastofnun Banda-
ríkjanna.
NimbleGen Systems var stofnað í
Madison í Wisconsin-ríki í Banda-
ríkjunum, sem sprotafyrirtæki við
Wisconsin-háskóla. Þar fundu sam-
eindalíffræðingar nýjar aðferðir við
að skoða mikið magn af erfðaefninu,
DNA, í einni tilraun, með því að nota
svokallaðar örflögur. „DNA-
örflögur höfðu þá verið framleiddar í
nokkur ár, en þeir fundu fljótlegri
og ódýrari aðferð við smíðina,“ segir
Sigríður Valgeirsdóttir, for-
stöðumaður rannsóknarstofu
NimbleGen Systems á Íslandi.
DNA-örflögur eru í raun gler-
plötur á stærð við smásjárgler, 7 x 2
sm að stærð. Í miðju glersins er rað-
að mörg hundruð þúsund mismun-
andi DNA-bútum, eða þreifurum.
DNA er búið til úr fjórum nitur-
bösum, adeníni, gúaníni, cýtósíni og
týmíni, sem oftast ganga aðeins und-
ir bókstöfunum A, G, C og T. Það
ræður svo einkennum hvers gens
hvernig þessar einingar DNA-
kjarnsýrunnar raðast. Þúsundir,
jafnvel hundruð þúsunda, slíkra ein-
inga eru í hverju geni. Við gerð
DNA-örflögu er niturbösum blandað
saman á mismunandi hátt til að búa
til ólíka og misstóra DNA-búta. Bút-
arnir eru því sýnishorn úr ákveðnum
genum, sem áhugaverð þykja til
rannsókna hverju sinni. „Við getum
til dæmis sett mismunandi búta úr
þekktu krabbameinsgeni á flöguna.
Flagan er svo látin parast við DNA-
eða RNA-sýnishorn úr lífveru og þá
fást upplýsingar um ástand þessa
tiltekna gens í lífverunni. Með þess-
ari tækni getum við í raun skoðað
ástand og virkni hvaða gens sem er
og hvaða lífveru sem er, svo fram-
arlega sem genamengi lífverunnar
er nokkuð vel þekkt,“ segir Sigríður.
Þekkingin sem fékkst við rað-
greiningu genamengisins í mann-
inum og fjölda annarra lífvera nýtist
beint við gerð örflögu. Sigríður út-
skýrir tæknina nánar: „Við getum
búið til tvær nákvæmlega eins flög-
ur. Svo er hægt að rannsaka annars
vegar erfðaefni úr sjúklingi og hins
vegar erfðaefni úr heilbrigðum ein-
staklingi. Þegar örflögurnar eru
látnar parast við þessi tvö mismun-
andi sýni getur komið fram annað
mynstur í sýni hjá sjúklingnum en í
sýni úr heilbrigða einstaklingnum.
Það mynstur veitir okkur marg-
víslegar upplýsingar, til dæmis
hvort orðið hefur stökkbreyting í
einhverju geni eða hvernig tjáningu
tiltekinna gena er háttað. Breyt-
ingar í erfðaefninu eru greindar með
flúorljómandi efnum sem bindast við
DNA og gefa þannig mynd af því
sem á sér stað inni í frumunni. Úr
einni örflögu er þannig hægt að fá
ógrynni upplýsinga um ástand þess
sýnis sem sett var á flöguna.“
800 þúsund DNA-bútar á flögu
NimbleGen Systems býr til marg-
víslegar flögur. „Sumar rannsókn-
arstofur búa til eigin örflögur, en
okkur hefur tekist að raða DNA-
bútum miklu þéttar á flögurnar en
aðrir hafa gert. Við getum sett allt
að 800 þúsund DNA-búta á eina
flögu, sem eykur mjög þær upplýs-
ingar sem fást úr hverri tilraun.
Okkar tækni gerir það líka að verk-
um að við erum fljót að hanna og
smíða DNA-flögurnar í samræmi við
áhugasvið vísindamanna hverju
sinni.“
NimbleGen Systems á Íslandi
framleiðir núna um fjögur hundruð
DNA-örflögur á mánuði og sér fram
á mjög aukin afköst á árinu. Fyrir-
tækið er með sjö vélar í framleiðslu
þessa stundina, sem sjá um að smíða
DNA-búta á örflögur og tekur allt
frá þremur og upp í átta klukku-
stundir að gera hverja flögu. Á
hverjum degi eru gerðar ýmsar mis-
munandi flögur, með sýnishornum
erfðaefnis úr mismunandi lífverum
og með mismörgum DNA-bútum á
hverri flögu.
Rannsóknarstofur byrja gjarnan
viðskipti sín við NimbleGen Systems
á að panta nokkrar flögur til prufu.
Sigríður Valgeirsdóttir segir að það
sé alltaf ánægjulegt þegar rann-
sóknarstofur hafa samband að lokn-
um slíkum prófunum og gera samn-
ing um mun stærra verkefni.
Dýr tækni en árangursrík
DNA-örflögur hafa valdið bylt-
ingu í rannsóknum. „Vísindamenn
hafa skoðað sýnishorn úr genum í
áratugi. En hver tilraun tók kannski
2–3 daga og skilaði eingöngu upplýs-
ingum um eitt gen. Núna er hægt að
skoða tugi þúsunda
gena í einni tilraun,
svo upplýsingarnar
eru gífurlegar. Svo
getur að vísu tekið
einhverja daga að
reikna út úr niður-
stöðunum með töl-
fræðilegum út-
reikningum og í
raun byggjast öll
skref í smíði og
notkun örflaga á
mjög öflugri tölvu-
tækni.“
Örflögutæknin
er dýr en á hinn
bóginn þá fást
miklar upplýsingar
úr hverri tilraun og æ fleiri vís-
indamenn beita þessari aðferð við
rannsóknir. „Þeir sem nýta sér
þessa tækni eru aðallega vísinda-
hópar víða um heim og lyfjafyrir-
tæki sem nota m.a. örflögur til að
kanna áhrif lyfja. Í því skyni eru
gjarnan notaðar frumuræktanir eða
tilraunadýr svo sem mýs eða rottur.
Tilraunadýr fá þá til dæmis ákveðin
lyf í tiltekinn tíma og að þeim tíma
liðnum er tekið sýni og RNA úr sýn-
inu látið parast við örflögu. Af flög-
unni er svo hægt að lesa mynstur
sem sýnir tjáningu gena sem svar
við lyfinu.“
DNA-örflögurnar hafa verið mik-
ið notaðar við krabbameinsrann-
sóknir til að fá mynd af þeim mun
sem er á erfðaefni heilbrigðra ein-
staklinga og sjúkra. Þær hafa líka
verið notaðar til að bera saman sýni
úr einstaklingum með sama sjúk-
dóm í því skyni að greina sjúkdóma í
undirflokka og meta ákjósanlega
lyfjameðferð. Þá má nefna að DNA-
örflögur nýtast til dæmis við veiru-
rannsóknir, eins og rannsóknir á
HABL-veirunni sem nú herjar í As-
íu. „Nú er búið að raðgreina erfða-
efni veirunnar og því hægt að taka
búta úr genamenginu og raða á ör-
flögu. Veirurnar stökkbreyta sér
ört, en með örflögutækni er hægt að
fá á fljótvirkan hátt upplýsingar um
hin ýmsu stökkbrigði veirunnar,
m.a. til að kanna hvaða stökkbrigði
eru hættulegri en önnur með tilliti
til sjúkdóma. Einnig væri mögulegt
að nota örflögur til að greina hvort
einstaklingar hafa sýkst af tiltekinni
veiru eða ekki.“
Sigríður segir að þegar Nimble-
Gen Systems smíði örflögu þá nálg-
ist fyrirtækið upplýsingar um gena-
mengi í gagnabönkum á Netinu, en
vinni aldrei beint með genamengi
þeirrar lífveru sem örflögurnar eigi
við um. „Hver bútur, sem við setjum
á flöguna, er ef til vill 20 basar að
lengd, svo við erum aldrei nálægt
því að smíða heilt gen heldur aðeins
sýnishorn úr genum.“
Sigríður segir að NimbleGen
Systems sjái ekki eingöngu um
framleiðslu á flögum, því fyrirtækið
framkvæmi líka þjónusturannsóknir
og sendi viðskiptavinum sínum nið-
urstöðurnar. „Þessi hluti starfsem-
innar hefur vaxið hratt. Við erum
samt ekki að skoða lífsýni úr
ákveðnum sjúklingum, heldur eru
þetta dulkóðaðar upplýsingar um
DNA eða RNA, sem hefur verið
meðhöndlað sérstaklega fyrir til-
raunina. Öll forvinna þessara rann-
sókna fer fram hjá NimbleGen Syst-
ems í Madison eða hjá
viðskiptavinunum sjálfum.“
Cold Spring Harbor til Íslands
Frá stofnun NimbleGen Systems
hefur fyrirtækið haft mikið samstarf
Fyrirtæki í Reykjavík framleiðir DNA-örflögur sem eru notaðar til rannsókna um allan heim
Hægt að skoða tugi þús-
unda gena í einni tilraun
DNA-örflögur eru notaðar til
rannsókna um allan heim.
NimbleGen Systems hefur
haslað sér völl á þeim vett-
vangi og framleiðir flögur
sínar í Reykjavík. Ragnhildur
Sverrisdóttir ræddi við Sig-
ríði Valgeirsdóttur, forstöðu-
mann NimbleGen Systems á
Íslandi, um framleiðsluna og
framtíðarhorfur.
NimbleGen Systems framleiðir DNA-örflögur með mis-
munandi þéttleika DNA-búta (þreifara). Fjöldi bútanna
getur verið allt að 800 þúsund (lengst til vinstri), al-
gengasti þéttleikinn er 195 þúsund (miðja) en sumar ör-
flögurnar geyma 85 þúsund búta (lengst til hægri).
Morgunblaðið/Árni Torfason
Sigríður Valgeirsdóttir, forstöðumaður NimbleGen Systems á Íslandi, segir verkefnin hafa verið næg og enn fleiri séu framundan.
DNA-örflögur eru glerplötur á stærð
við smásjárgler, 7x2 sm að stærð. Á
þeim geta leynst allt að 800 þúsund
DNA-bútar, eða þreifarar.