Landsbyleder: Prof. Eivind Almaas (Inst. for Bioteknologi)

2015 Eksperter i Team (EiT) BT3800 er et intensiv kurs på norsk som spenner mange disipliner, og denne landsbyen er basert på å utvikle en forståelse for hvordan biologi, bioteknologi, og system analyse kan benyttes til å løse og belyse samfunnsnyttige problemstillinger. Problemstillingene er i seg selv så komplekse at det er nødvendig med bidrag fra vidt forskjellige fagfelt som etikk og filosofi, matematikk, fysikk, biologi og data.

Landsbyen vår er basert på et fagfelt kalt systembiologi, der vi studerer effekten av mange komponenter som virker sammen, og ikke hvordan hver enkelt komponent fungerer i isolasjon. Slik «holistisk» tankegang har blitt viktig innen mange fagfelt og kan ofte beskrives som «helheten er mer enn summen av delene».  Hvis vi tenker på biologiske systemer som bakterier, planter, fisk, og pattedyr, så er disse satt sammen av byggesteiner som i seg selv er komplekse «maskiner» med mange deler. Eksempler på slike maskiner er proteinkomplekser og organeller.

For å analysere og utvikle en forståelse for prinsippene bak funksjonen til disse komplekse systemene, benytter vi programmering, matematikk, kontrollteori m.m. for å beskrive prosessene og for å utforske hvordan vi kan forbedre design og funksjon i biologiske systemer. Vår intensjon er at landsbyens fokus er på å analysere spennende organisasjons- og designprinsipper som naturen har utviklet, eller løse spørsmål som er viktige i hverdagslivene våre og kan bidra til bærekraftig utvikling.

Her er eksempler på ideer som vi kan jobbe med i landsbyen vår:

1. Biobrikker og «lego»-biologi: iGEM (international Genetically Engineered Machine) konkurransen innen syntetisk biologi er basert på biobrikker (sekvenser av DNA materiale med veldefinert begynnelse og slutt) som skal nesten fritt kunne settes sammen som legoklosser for å bygge opp kompliserte biologiske funksjoner.  Hva er viktige funksjoner som bør bygges fra bunnen av eller modifiseres og optimeres i celler?  Denne nye biologien har også flere praktiske og etiske utfordringer som f.eks. hvordan bør vi designe biobrikker slik at de fungerer i forskjellige organismer? Hvordan kan vi unngå at celler med biobrikker kan unnslippe kontrollerte forhold på laboratoriet? Nå som teknologien dette baseres på begynner å bli allment tilgjengelig, hvordan kan vi beskytte oss mot at "do-it-yourself" biologieksperimenter går galt?

2. Skreddersydd medisin: Muligheten for å benytte seg av system analyse og «high-throughput» eksperimentelle teknologier til å studere en persons genom, proteom og metabolom i forbindelse med sykdom eller vanlig legesjekk.  Disse nye mulighetene gir utfordringer som hvordan vi kan legge til rette for at moderne ‘omics teknologier skal være med å informere legenes avgjørelser. Kan disse teknologiene gi oss nye fremgangsmåter for å bekjempe komplekse sykdommer som kreft, der mange biologiske komponenter spiller inn samtidig? Nettverkstankegang, som i «network medicine» virker lovende.

3. Flokk oppførsel og synkronisering: I maurtuer, svermer av ildfugler og fugler, fiskestimer, og flokker med dyr er ofte oppførselen merkbart synkronisert. F.eks. hvis en rovfugl angriper en fugleflokk begynner fuglene med de samme unnvikende manøvrene nesten helt samtidig. Hvorfor opptrer flokkfenomen så ofte innen biologi – hvorfor er dette en «lur» strategi? Hvordan kommuniserer dyrene så raskt med hverandre? Hva kan vi lære av flokk oppførsel, og kan vi overføre denne lærdommen til utviklingen av teknologi og robuste teknologiske løsninger?

4. Produksjon av biomasse som kilde til alternativ energi: Produksjon av mat eller fór kan bli omgjort til produksjon av bioetanol eller biodiesel. De biologiske prosessene som ligger til grunn for omformingen av solenergi til polysakkarider eller oljer har klare begrensninger. Systembiologisk tenkning kan hjelpe med å forstå hvor begrensingene kommer fra, og en systemforståelse kan bidra til å finne måter metabolske spor kan bygges om og modifiseres for å optimisere produksjon.

5. Etikk innen genetisk forskning. En detaljert forståelse av forholdene mellom gener, deres funksjon og livskvalitet driver frem etiske dilemma. I en tenkt situasjon arbeider du som en forsker innen biologi og medisin, og du har oppdaget hvordan noen menneskelige genetiske varianter bestemmer hvor gammen en person kan bli og hvilke sykdommer som er sannsynlige. Er det da «riktig» eller «etisk korrekt» å fortsette letingen etter en slik forståelse når det er godt sannsynlig at det vil gi opphav til diskriminering eller problemer med en persons mulighet til å få forsikring? Mer generelt, er det riktig å jobbe med utviklingen av biologisk kunnskap til enhver pris – f.eks. et revolusjonerende virus som kan stoppe kreft, men også kan lett modifiseres til et fryktelig biologisk våpen? Etiske aspekter innen forståelse av liv og muligheten til å «skreddersy og optimere liv» må taes med i betraktning.