Lysande pris

För fem dollar kan man köpa en GloFish i en vanlig zooaffär i USA. Fisken är extrautrustad med en gen från den självlysande maneten Aequorea victoria. Enligt reklamen ger den färg och spänning åt varje akvarium. Fisken bygger på en upptäckt som belönas med årets kemipris, men hör inte till pristagarnas favoriter.

-Lyckligtvis finns det inget som tyder på att genen är skadlig för djur, så jag tror inte att fiskarna lider. Men man kan ju fråga sig om det är ett bra sätt att använda tekniken, säger Roger Tsien, professor i farmakologi, kemi och biokemi vid University of Californa, San Diego, USA.

Han delar årets Nobelpris i kemi med amerikanen Martin Chalfie och japanen Osamu Shimomura. De har upptäckt och utvecklat grönt fluorescerande protein (GFP), ett ämne som omvandlar blått eller ultraviolett ljus till ett klart grönt sken.

Under det senaste decenniet har proteinet gett inblickar i en tidigare osynlig värld. Enligt Kungl. Vetenskapsakademien är tekniken ungefär lika revolutionerande för vetenskapen som det första mikroskopet var på 1600-talet.

Med hjälp av genteknik är det möjligt att fästa GFP i olika delar av det biologiska maskineriet hos levande organismer. I skenet av en ultraviolett lampa kan forskare sedan se hur enskilda proteiner rör sig och reagerar med varandra inuti celler och hela organ.

Olika varianter av GFP har bland annat gett upphov till en film som visar hur hiv invaderar levande mänskliga celler, och ett kopplingsschema i färg över nervceller i hjärnan.

Forskare fångade maneter

Historien om GFP börjar i ett utbombat Japan strax efter andra världskriget. Som assistent i ett laboratorium vid Nagoyauniversitetet fick Osamu Shimomura det smått hopplösa uppdraget att ta reda på varför resterna av ett krossat blötdjur lyser när det fuktas av vatten. Mot alla odds lyckades han – och blev raskt rekryterad till toppuniversitetet Princeton i USA.

Där gav han sig i kast med Aequorea victoria, en nästan genomskinlig manet som flyter med strömmarna längs Nordamerikas västkust. Manetens yttersta kant lyser grönt när man skakar den.

Ur extrakt från 10000 maneter lyckade Osamu Shimomura och hans medarbetare isolera ett par intressanta proteiner, bland annat ett som lyser grönt i skenet av en ultraviolett lampa. Proteinet skulle senare bli känt som GFP.

Martin Chalfie fick nys om proteinet vid ett seminarium år 1988. Han insåg direkt att det kunde bli värdefullt i hans arbete med att kartlägga nervceller hos den knappt millimeterlånga rundmasken C. elegans, ett av världens mest utforskade djur. Haken var att han inte hade tillgång till den gen som maneten använder för att tillverka GFP.

Det problemet löste molekylärbiologen Douglas Prasher. Han skickade genen i ett provrör till Martin Chalfie men har inte fått någon del av årets pris.

– Det är en stor ära att få ett Nobelpris, men jag känner mig extremt sorgsen över att Douglas Prasher inte får någon del av det, säger Martin Chalfie.

Så fort han fått provröret bad han en doktorand att föra in genen i bakterier för att se om den skulle fungera i en främmande art. Utgången var långt ifrån given. Ofta bidrar många komponenter i en cell till att proteiner blir veckade och kemiskt förändrade på rätt sätt. Och cellerna hos en manet skiljer sig radikalt från bakterier.

-Vi försökte ändå, av envishet, dumhet och min besatthet av idén, säger Martin Chalfie.

Det fungerade. Inom en månad hade de framställt tarmbakterier som lyste grönt i ultraviolett ljus.

Nästa steg blev att genförändra rundmasken C. elegans så att den tillverkar GFP i sex nervceller som uppfattar beröring. Bilden av maskarna hamnade på omslaget av den vetenskapliga tidskriften Science i februari 1994.

Sladdar får färg

Genombrottet har lett till nya kunskaper om hur sinnena fungerar. Biologer har länge känt till proteiner i kroppen som reagerar på ljus och kemikalier (smak och doft). Däremot är kunskapen skral om proteinerna bakom mekaniska sinnen som gör att vi kan höra, hålla balansen, känna av kroppsdelarnas rörelser och reglera blodtrycket.

Men för tre år sedan upptäckte Martin Chalfie och hans medarbetare för första gången ett djurprotein som reagerar på mekaniska förändringar. De fann proteinet i en nervcell hos en rundmask.

Samtidigt har andra forskare hittat nya sätt att färga livet med GFP. Roger Tsien har utvecklat varianter av proteinet som lyser starkare, längre och i många fler färger. Han har också modifierat ett fluorescerande protein från en korall så att det lyser i rött, gult och grönt. Svenska forskare har nyligen patenterat ett liknande protein från en lansettfisk .

Färgrikedomen gör det möjligt att studera mer invecklade biologiska system. Ett slående exempel på det är en ny metod att färga nervceller i hjärnan hos möss i cirka 90 olika färger (se Klara färger på hjärnan, F&F 1/08).

-Nu går vi vidare och försöker koppla olika färger till nervcellernas funktion, så att man kan se skillnad på de celler som sporrar och de som hämmar sina grannar, säger Jeff Lichtman, professor i molekylär- och cellbiologi vid Harvard University, USA.

Med olika färger för plus och minus skulle det alltså bli lättare att tolka logiken bakom hjärnans kopplingsschema.

Olika varianter av GFP påverkar så gott som all biomedicinsk forskning. Bland de något skruvade tilllämpningarna utanför laboratoriet finns alltså de färgade akvariefiskarna, samt en grönskimrande kanin framställd på uppdrag av den amerikanske konstnären Eduardo Kac.

Bakterier avslöjar minor

En mer seriös användning är enligt Martin Chalfie att utveckla bakterier som fluorescerar i grönt när de kommer i kontakt med TNT, ett sprängämne som i låga halter läcker ut från minor.

-Tänk dig att man kunde spreja ett fält med bakterier från en helikopter och komma tillbaka på natten med en ultraviolett lampa och hitta minorna, säger Martin Chalfie.

På så vis skulle det bli betydligt lättare att röja minor i krigsdrabbade områden.

-Jag vet inte om det kommer att fungera i praktiken, men jag är övertygad om att Alfred Nobel skulle ha gillat idén, säger han.