Resume: Symphogen A/S og Institut for Systembiologi byder jer velkommen til dette undervisningsmateriale. Formålet er først og fremmest at formidle den del af naturvidenskaben, vi syntes er mest spændende, nemlig bioteknologien. Men det er samtidigt også vigtigt for os at vise, at det at læse ingeniør ligeså godt kan dreje sig om medicin, bakterier, øl osv., som det kan dreje sig om stærkstrøm og computerprogrammer. Vi tror på, at undervisningen bliver langt mere spændende, når naturvidenskaben bliver pakket ind i den nyeste teknologi, og vi håber at I er enige efter at have læst dette materiale!
God fornøjelse med projektet!
Velkommen til en verden af immunologi!
Ordet ”immunologi” kommer af det latinske ord ”immunis”, som betyder ”fri for”- en meget logisk anvendelse af ordet, idet immunforsvaret netop beskytter os imod en lang række angreb fra fremmede organismer. Disse angreb kaldes infektioner. Immunsystemet har været kendt i mange år – det første skriftlige bevis på dette kan dateres tilbage til 430 f.Kr. Her vidste man, at folk der tidligere havde været smittet med pest, kunne pleje pestramte patienter uden selv at blive syge. Det er dog først i vores tidsalder, at man begyndte at udvikle immunologi fra mundtlige overleveringer til en egentlig videnskab. Denne videnskab integrerer en række af videnskabelige områder, såsom mikrobiologi, humanbiologi, genetik og lægevidenskab. Der indgår således en høj grad af tværfaglighed i emnet.
Den klassiske anvendelse af immunforsvaret har tidligere været at vaccinere for at forebygge sygdomme som følge af en virus- eller bakterieinfektion. Der har igennem tiderne været adskillige epidemier såsom pest, kopper og kolera, samt adskillige forskellige influenzaepidemier. Pest er senere blevet udryddet, da sygdommen, der forårsages af bakterien Yersinia pestis, kan behandles med antibiotika. Andre sygdomme, såsom dem der forårsages af virale angreb, er ikke ligeså nemme at behandle. Det er sygdommene “Ebola” og ”kopper” et eksempel på. Kopper skyldes en virusinfektion og har kostet utallige menneskeliv. Kopper er nu udryddet, hvilket skyldes indførslen af et vaccinationsprogram for alle småbørn. I 1980 blev kopper erklæret udryddet af World Health Organization (WHO). Den sygdomsfremkaldende virus findes nu officielt kun opbevaret i små mængder på to lagre i verden, et i USA og et i Rusland, til brug for eventuelle fremtidige videnskabelige formål.
Det grundlæggende princip bag vacciner er kroppens immunceller, der kan “lære” at genkende fremmede organismer. I en vaccine vil man typisk introducere en svækket virus/bakterie, der ikke fører til alvorlig sygdom, for at lære immunforsvaret at dette er et fremmedlegeme, der skal udryddes. Der findes en hårfin balance under dannelsen af immunforsvarets celler, hvor cellerne ”lærer” hvilke celler, der er fremmede, og hvilke der ikke er fremmede, og altså ikke skal angribes. Immunforsvaret har en indbygget tolerance overfor kroppens egne celler. Går selv en lille ting galt i læringsprocessen, risikerer man at immunforsvaret løber løbsk, og angriber kroppens egne celler. Dette kaldes autoimmunitet, og ses ved multipel sclerose (MS), type 1 diabetes, leddegigt og mange andre sygdomme. Ligeledes er mange allergier en overreaktion af immunforsvaret på ellers harmløse stoffer, såsom pollen.
Immunologien har lagt fundamentet for en enorm udvikling indenfor bioteknologien. Immunologien er bl.a. blevet et vigtigt redskab til diagnosticering af en lang række sygdomme. Når man tager til lægen med ondt i halsen, er det en immunreaktion, der anvendes til hurtigt at give svar på, om der er tale om en bakteriel eller en viral infektion. Immunologien anvendes også til at diagnosticere mere alvorlige sygdomme såsom kræft, leverbetændelse (hepatitis) og HIV. Også inden for kræftforskning har immunologi vist sig at give nye muligheder for behandling. Det skyldes fx at immunsystemets komponenter kan bruges som effektive transportører af cellegifte.
Fremstilling af biologiske våben er også en konsekvens af fremskridt indenfor immunologi. Biologisk krigsførelse har fundet sted i årtusinder. Allerede i antikken havde man kendskab til bevidst forurening af mad og drikkevand. I middelalderen under pestepidemierne kastede russiske soldater afhuggede legemsdele fra døde pestramte soldater ind til fjenden. Da europæerne udforskede Amerika, blev store dele af de indfødte befolkninger udryddet, da europæerne medbragte diverse sygdomme, såsom kopper, pest, kolera, med flere.
Under den kolde krig blev der forsket intensivt i biologisk krigsførelse. Nogle mener at bl.a. USA har investeret mange penge i at udvikle biologiske våben. I nyere tid er et af de mest kendte eksempler på biologisk terror fra 2001, hvor medlemmer af den amerikanske kongres samt nogle medieselskaber, modtog breve indeholdende meget resistente former af bakterien Bacillus anthracis, som forårsager miltbrand.
I dette undervisningsmateriale kan du finde mere information om immunologi og om biologisk krigsførelse. Ligeledes vil områder som mikrobiologi og genetik blive berørt, men fælles for det hele er, at det vil omhandle flere af de teknologier, som den danske virksomhed Symphogen A/S har udviklet.
Efter at have læst teoriafsnittene om de forskellige grene indenfor immunologi, har du mulighed for at løse en række opgaver og lave praktisk arbejde i laboratoriet sammen med din lærer. Hvis du skulle få lyst til at vide mere om immunologi, er der også forslag til yderligere læsning.
Teori:
Tilgå teorimaterialet ved at trykke på de knapperne nedenunder.
Det virtuelle laboratorium:
Til dette undervisningsmateriale er der tilknyttet laboratorieøvelser i Det Virtuelle Laboratorium.
Her kan du prøve kræfter med eksperimentel genteknologi i et laboratorium, der er bygget op ligesom et professionelt bioteknologisk laboratorium!
Øvelserne tilknyttet “Immunforsvaret” er:
- Produktion af antistoffer
Andet:
ELISA forsøg – Koppe-virus udbrud på dansk gymnasium
Du befinder dig på et gymnasium hvor der er konstateret udbrud af kopper bland flere elever på mange klassetrin. Koppe-virus smitter, som du kan læse om i teoriafsnittet om virus og bakterier, ved dråbeinfektion. I fredags var der fest på skolen hvor du var med og delte drikkevarer med en masse af dine venner og generelt havde meget tæt omgang med en masse mennesker. Du har således været i kontakt med mange mennesker på en måde hvor sygdommen kan overføres. Er du blevet syg?
Er man blevet smittet med koppe-virus kan en vaccination inden for 2-3 dage modvirke udbrud af koppe-virus så det er derfor nødvendigt med en metode der hurtigt kan undersøge for koppe-virus. Da der kan være bivirkninger ved vaccinationen er det vigtigt at man ikke giver den til personer som ikke er smittede.
I dette forsøg skal din klasse ”blande kropsvæsker”, som er involverede i overførsel af sygdommen, og følgelig kontrollere hvem der er blevet smittet ved kontakt med hinanden. Herefter skal I forsøge, ved at afdække smittevejen, at finde frem til hvem der indførte sygdommen på skolen.
Prøver fra hver person bliver undersøgt med en ELISA test som du kan læse mere om i teoriafsnittet om immunkemiske metoder. I skal teste for tilstedeværelsen af antigener fra koppe-virus i jeres prøver og dette gøres ved at I anvender antigener fra ”koppevirus” som er at finde i et test-kit I vil få udleveret fra jeres lærer.
Forsøgsvejledningen kan hentes her.
En lærervejledning til forsøget kan findes her.
Adgang til lærervejledningen kræver en adgangskode, der tilsendes efter henvendelse til biotech@bio.dtu.dk.
Bemærk at denne øvelse kræver bestilling af et ELISA kit fra Bio-Rad.
Dobbelt immundiffusions forsøg
For et par dage siden var din klasse til fødselsdagsfest med fin middag og alt hvad der dertil hører. Til dessert blev der serveret en lækker chokolademousse som de fleste af jer spiste med stor fornøjelse.
Men lige pludseligt bliver en af dine klassekammerater utilpas og hæver kraftigt op i svælget og får derved vejrtrækningsproblemer. Personen bliver straks kørt på hospitalet og senere bliver det her konkluderet, at personen lider af allergi overfor æg.
Allergi overfor æg er blot en af de fødevareallergier mange danskere lider af. Fødevareallergi vil, ved kontakt med de indholdsstoffer som man ikke kan tåle, udløse en reaktion der kan have forskellige symptomer som kløe på hud og i øjne, astmasymptomer samt kraftige mavesmerter med opkast og diarré i slemme tilfælde.
Der findes utroligt mange fødevarer der indeholder bestanddele fra æg og det er ikke altid helt åbenlyst hvilke det drejer sig om.
I denne øvelse skal du derfor teste forskellige fødevarer for indhold af æg så din stakkels klassekammerat ved med sikkerhed, hvad der kan spises og hvad der bør udelades.
Metoden du skal anvende er dobbelt immundiffusion, som er beskrevet i afsnittet om immunkemiske metoder. Her vil du anvende antistoffer overfor æg og direkte teste forskellige fødevarer på en agarose gel hvor antistofferne og antigenerne vil have mulighed for at diffundere mod hinanden og danne en udfældningslinie.
Forsøgsvejledningen kan hentes her.
En lærervejledning til forsøget kan findes her.
Adgang til lærervejledningen kræver en adgangskode, der tilsendes efter henvendelse til biotech@bio.dtu.dk.
Artikler fra Ingeniøren
Den danske biotekvirksomhed Symphogen har udviklet en metode til at fremstille en ny type lægemiddel, der kan forebygge og behandle så komplekse sygdomme som cancer, allergier og infektionssygdomme.
Forskerne har kigget miltbrand i kortene
Genvåben spøger i kulissen
Dansk chip kan slå alarm mod bio-terror
Novi-selskabet Thomsen Bioscience har sammen med dansk, svensk og canadisk forsvar udviklet en chip, der kan detektere farlige sygdomme i luften. 5000 chip er tilstrækkeligt til at dække hele Danmark.
Tarmsystemets bakterier beskytter sig mod angreb fra det menneskelige immunforsvar ved at camouflere sig med sukkermolekyler.
Livet var hårdt på den tidlige Jord
Andre
På denne side finder du forskellige videnskabelige artikler der har relation til teorien i dette projekt.
Søger du selv på nettet vil du kunne finde al viden om immunologi og kunne læse om nyeste forskningsgennembrud.
Kendetegnet for immunologien og biologi generelt er, at udviklingen går så stærkt, at man oftere søger information i publicerede artikler end i bøger.
Kildehenvisning:
Dette projekt blev udgivet i november 2008. Det er udarbejdet af Biotech Academy og er blevet opdateret løbende.
Projektet er udarbejdet af Anne Louise Frost og opdateret af Anders Handrup Kverneland. Anders studerer medicin på Københavns Universitet.
Anders Handrup Kverneland
Ib Søndergaard er medlem af Research Council ved Institut for Systembiologi og har været sparringspartner på denne artikel.
Ib Søndergaard
Henriette Schjønning Nielsen har været sparringspartner på denne artikel.
Henriette Schjønning Nielsen
Peter Sejer Andersen er Senior Scientist hos Symphogen A/S og har været sparringspartner på denne artikel.
Peter Sejer Andersen
Martin Ørgaard har været sparringspartner på denne artikel.
Martin Ørgaard
Institut for Systembiologi har Danmarks største biovidenskabelige og bioteknologiske forskning på universitetsniveau.
Instituttet har været partner og sponsor på projektet.