Hvordan bevarer man en genchip?

Det her er den artikel som Thomas og jeg skriver til årsskriftet. Vi vil gerne have reaktioner på den.

Genchippen kan betragtes som et ikon for den moderne biomedicin, fordi den symboliserer to hovedtræk ved den medicinske udvikling i de sidste årtier. Dels foregår medicinsk forskning, diagnostik og behandling i stigende grad på molekylært niveau, og dels er den digitale teknologi en forudsætning for stort set al biomedicinsk forskning og klinik.
Genchippen er også et vigtigt undersøgelsesobjekt for Medicinsk Museion, fordi den er en udfordring — ikke bare for forskningen og undervisningen i biomedicinens nutidshistorie, men også i de fremtidige udstillinger og for indsamlingen af fra medicinen nutidshistorie. Fx er genchippen som udstillingsgenstand en udfordring, fordi den er så uanseelig og umiddelbart ganske ubegribelig. Den rummer ikke meget dramatik. Den er ikke konkret og sanselig som en klassisk amputationssav eller en fødselstang.
Den er også et problem for dem, der skal indsamle og bevare den.
Normalt opererer traditionelle medicinhistoriske museer med en klar afgrænsning mellem ikke-humane (metal, keramik, træ etc.) og humane materialer (organer, væv mm.). Forskellige bevaringsproblemer er forbundet med disse materialetyper taget hver for sig, men det er alt andet lige en fordel, at de stort set er afgrænsede fra hinanden. Der findes dog undtagelser. Mange museumssamlinger har genstande, der er sammensætninger af organisk og uorganiske materialer, fx fosterpræparater i væskefyldte glas, knogler, der er monteret på træplader, og histologiske præparater, dvs. tynde vævssnit, der er blevet fikseret på objektglas for undersøgelse i mikroskop. Den slags sammensatte materialer (kompositer) er altid et problem i bevaringssammenhæng.
Med genchippen og lignende genstande blir kompositproblematiken yderligere kompliceret, fordi den her slags genstande peger hen mod en fremtid, hvor den medicinske teknologi i stigende udstrækning kombinerer humant og ikke-humant, organisk og ikke-organisk materiale. Hermed symboliserer genchippen en historisk udvikling henimod fremkomsten af hybrider mellem ikke-levende og levende materialer. Genstanden er allerede en komposit i sig selv, inden den samles ind.
Det var netop denne nedbrydning af grænsen mellem uorganisk og organisk materie som den amerikanske videnskabshistoriker Donna Haraway rettede opmærksomheden mod i sit “cyborg manifesto”. En cyborg er “a cybernetic organism, a hybrid of machine and organism” (Haraway 1991: s.149). Sådanne cyborgs vil stille de medicinhistoriske museumssamlinger over for helt nye problemer, ikke mindst på bevaringsområdet. Fremtiden er lige om hjørnet.
Genchippen (eng.: “gene chip”, “gene array”, “DNA array”) er et instrument for genomanalyse. Det er en metode, der nemt, hurtigt og billigt, gør det muligt fx at kortlægge genomet eller at påvise sygdomsfremkaldende mutationer. Dermed er genchippen hurtigt blevet et væsentligt instrument i den molekylære diagnostik af en række sygdomme.
Der findes mange slags genchips, der er lidt forskelligt opbygget, og det ville føre for vidt at gennemgå alle de forskellige typer her. Det funktionelle grundprincip (hybridisering af komplementære basesekvenser) og de principielle bevaringsproblemer er dog stort set de samme for alle slags genchips. Her begrænser vi os til den meget anvendte og kommercielt tilgængelig type, GeneChip®, der er laves af det californiske firma Affymetrix (www.affymetrix.com) til analyse af “gene expression”, dvs. hvilke gener der er aktive i en biologisk vævsprøve.
Instrumentet kan sammenlignes med det simple lakmus-papir, man brugte i skolens kemitimer for at måle surhedsgrad. I lakmus-papiret findes der kemiske stoffer, der har den nyttige egenskab, at de skifter farve afhængigt af koncentrationen af brintioner (pH) i prøven. På tilsvarende måde findes der på genchippen kemiske stoffer (rækker af bestemte basesekvenser), der reagerer (hybridiserer) med RNA, der er produceret af aktive gener i vævsprøven. Ved hjælp af en speciel optisk aflæsningsmetode og derefter følgende computerbearbejdning af data, kan man identificere hvilke specifikke gener i prøven, der har været aktive.
Selve chippen er lidt over 10×10 mm og lavet af et keramisk materiale. Den er inddelt som et skakbræt med omkring en halv million felter, hvert ca. 4 x4 tusindedels millimeter stort. Med hjælp af en fotokemisk og fotolitografisk teknik som er inspireret af den metode, der bruges for at lave computerchips, kobler man syntetiske oligonukleotider (dvs. korte enstrengede DNA-molekyler med kendte basesekvenser) til chippen, så hvert lille felt kommer til at indeholde en stor mængde identiske, specifikke oligonukleotidmolekyler (såkaldte “probes”, dvs. sonder).
Den biologiske prøve, som skal undersøges, kan fx være et stykke tumorvær. Selve prøveproceduren sker i flere skridt, som vi her kun kan give et groft billede af. Først homogeniserer man vævet og renfremstiller dets messenger-RNA (mRNA), som er et udtryk for alle de gener, der er aktive i cellerne. Dette mRNA bruges til at syntetisere dobbeltstrengede DNA-molekyler. Fra disse fremstilles de tilsvarende enkelstrengede RNA-molekyler (transkription), som mærkes med et stof, der kaldes biotin.
Næste skridt er at de biotinmærkede RNA-molekyler hældes ud over chippen. De RNA-molekyler, der udviser en høj grad af komplementaritet med bestemte oligonukleotider, hybridiserer med disse. Herefter vasker man overskydende, ikke-hybridiseret RNA væk og tilsætter et fluorescerende stof, som kobler til biotinet på hybridmolekylerne. Dvs. felter, hvor prøvematerialet har hybridiseret kraftigt til de kendte “probes” bliver stærkt fluorescerende. Endelig måler man graden af fluorescens, dvs. hybridiseringsgraden, med en laserscanner og den indsamlede information behandles og fortolkes af et dataprogram.
Den her beskrevne teknologi er i meget hurtig udvikling, og det er stort set umuligt at forudsige, hvilke nye analysemetoder som hybridiseringsprincippet vil kunne lede frem til. Måske vil grænsen mellem mellem uorganisk og organiske, ikke-humane og humane materialer udviskes endnu mere, så fremtidens molekylære ”probes” består af levende celler og mikrocomputere og dermed bliver til ægte cyborgs?
Vi står på tærsklen af en cyborg-lignende revolution af den biomedicinske teknologi (idéer om udvikling af medicinske nanorobotter er en anden hypotetisk mulighed). Den hurtige udvikling understreger behovet af, at de genchips, som om få år sikkert vil blive opfattet som særdeles primitive, allerede nu dokumenteres, indsamles og bevares for fremtidig museal brug. Formålet er selvfølgelig, at fremtidige generationer af medicinhistoriker og andre kulturhistorisk interesserede skal have mulighed for at forstå og studere de metoder, man brugte til at diagnosticere sygdomme i begyndelsen af det 21. århundrede. Og det rejser nogle bevaringsproblemer.
Keramikchippen med oligonukleotider ligger af praktisk grunde indkapslet i en plasticskal og er ikke synlig udefra. Ud fra et bevaringssynspunkt vil det være nemmest at indsamle og opbevare skallen alene, men det er næppe troværdigt, fordi skallen i sig selv er funktionelt ligegyldig. Det ville svare til kun at indsamle tomme lægemiddelsforpakninger, men ikke tabletterne eller de farmakologisk aktive substanser.
Hvis man vil bevare indholdet i chippen, så blir det hele straks mere besværligt. Den fabriksny genchip, der endnu ikke er blevet brugt til sit formål, er rimligt stabil. Det keramiske materiale forandres kun meget langsomt, og de oligonukleotidemolekyler der bruges som “probes”, er mere stabile end mange andre slags organiske molekyler. Vi har ikke beregnet nedbrydningshastigheder under forskellige klimatiske forhold, men det vil sandsynligvis være muligt at bevare en fabriksny genchip nogenlunde intakt i mange års tid.
Men hvis man ønsker at bevare en genchip, der er blevet brugt til hybridisering, er bevaringsopgaven straks vanskeligere. Hybridiseringsprocessen er delvist reversibel, især ved højere temperaturer. De fluorescerende stoffer er sandsynligvis ikke særligt stabile. Selv om man gemmer og vedligeholder de nuværende laserscannere er det tvivlsomt, om det vil være muligt at genlæse hybridiseringsmønstret på et brugt genchip om et par års tid. Det svarer til problemet med at afspille disketter fra de første PC’ere i 1980’ere. Selv om man kan få sin gamle IBM til at fungere, er magnetiseringen ved at forsvinde fra disketten med omfattende datakorruption som følge.
Vil det være et tab for fremtidig medicinhistorisk forskning og for fremtidens udstillingsbesøgere ikke at kunne genlæse brugte genchips fra år 2005? Vil Medicinsk Museion være et ringere sted, hvis fremtidens brugere blev henvist til at studere de færdige computeriserede fortolkninger af fluorescensmønstret på chippene? Skal vi med andre ord bruge kræfter på at udvikle metoder til bevaring af de fluroscerende hybridmolekyler på de brugte genchips, sådan at fremtidens museumsbrugere kan bruge laserscannere og computere anno 2005 til selv at genfortolke de originale analyseresultater? Mister genstandene autencitet, hvis man ikke kan vise alle de originale detaljer?
Problemstillingen er ikke ukendt i arkiv- og museumsverden. Inden for vores eget område (de medicinhistoriske museer) svarer den til, at vi ikke havde mulighed for at bevare de originale film og plader fra røntgenundersøgelser, men ville være afhængige af de skriftlige fortolkninger i journalerne. Et tilsvarende problem inden for biblioteksområdet er nedbrydningen af papir med højt syreindhold; skal man prøve at bevare det originale papir, eller vil det være nok at mikrofilme eller scanne indholdet? Og hvad med Ford T’en på bilmuseet – taber den i autencitet, hvis der blot er tale om en skal uden fungerende motor?
Der knytter sig lignende principielle bevaringspørgsmål til en række af de biomedicinske teknologier, som er udviklet i forsknings- og udviklingslaboratorier på universiteter og high-tech-virksomheder i de sidste årtier. Problemerne bliver endnu mere komplicerede, når vi begynder at tænke i cyborg-baner. En ægte cyborg er måske science fiction i dag. Men det kan blive konservatorernes mareridt, hurtigere end vi aner.
Reference
Haraway, Donna, 1991. Simians, Cyborgs, and Women: The Reinvention of Nature. New York: Routledge.

Fig. 1. GeneChip® . Genchips funktionelle grundprincip er en hybridisering af komplementære basesekvenser. Denne genchip, der er fremstillet af Affymetrix, anvendes til påvisning af aktive gener i en vævsprøve.