Crispr ile Her Şey Kontrol Altında, Mı?

Hepimiz yazdığımız bir metinde yanlışlarımızı sadece bir silgi yardımıyla kolaylıkla düzeltebiliyor. Bilgisayarda bir word dosyasında bir kelime arayıp bunu değiştirmek de bizim için oldukça kolay. Peki bunu genlerimizde yapabilen, hatta belki gelecek nesilleri etkileyebilecek kadar güçlü bir teknoloji var desem? Karşınızda CRISPR...

 

CRISPR nedir? CRISPR aslında doğal bir süreç. Tek hücreli bakteriler ve arkeaları virüslerden korumak için var olan bir çeşit savunma mekanizması iki temel yapıdan oluşur. İlki, birbirini tekrar eden DNA dizilimlerinin ufak parçalarıdır. Bunlara "Düzenli aralıklarla bölünmüş palindromik tekrar kümeleri" ya da kısaca CRISPR denilir. İkincisi ise Cas ya da "CRISPR bağlantılı" proteinlerdir.

Peki süreç nasıl ilerler? Bir virüs, bakteriyi işgal ettiğinde Cas proteinleri virüs DNA'sının bir bölümünü kesip çıkarır ve bakterinin CRISPR lokusuna yerleştirerek gen parçasını arşivler. Sonra bu virüs kodları RNA parçalarına kopyalanır ve bu RNA, Cas9 denilen özel bir proteine bağlanır. Sonuçta oluşan bileşik bir nevi gözcü olarak davranır ve serbest dolaşan genetik materyal bulduğunda virüs için bir eşleşme arar. Eğer aynı virüs; CRISPR savunma mekanizmasına sahip hücreyi tekrar işgal ederse Cas9 hemen onu tanır ve virüs DNA'sını yok eder.

2012'de bilim insanları CRISPR'ı yalnızca virüs DNA'sını değil aynı zamanda neredeyse her organizmadaki tüm DNA'ları hedef alması için yönlendirmeyi başardılar.

PEKİ BUNU NASIL YAPTILAR? 

Düzenlemek istedikleri genle eşleşecek bir "kılavuz" RNA tasarlayıp bunu Cas9'a yerleştirdiler. CRISPR bağışıklık sistemindeki viral RNA gibi kılavuz RNA da Cas9'u hedef gene yönlendirir ve proteinin molekül makası DNA'yı kırpar. DNA kesildikten sonra hücre bunu onarmaya çalışacaktır. Kırık uçlar çeşitli yöntemlerle birleştirilir fakat bu onarım süreci hatalara yatkındır ve fazla ya da eksik bazlara yol açabilir. Sonuçta oluşan gen genelde kullanılamaz ve kapatılır. Buna rağmen bilim insanları CRISPR kokteyllerine ayrı bir DNA dizisi taslağı eklerlerse hücre proteinleri, homoloji güdümlü onarım denilen farklı bir DNA onarım süreci gerçekleştirir. Bu DNA taslağı, yeniden inşa sürecini yönlendirmek, kusurlu bir geni onarmak veya tamamen yeni bir tane inşa etmek için şablon olarak kullanılır.

NEREDEN ÇIKTI BU CRISPR ?

Tarihinden bahsedecek olursam; öncelikle söylemeliyim ki Japon bilim insanları tarafından 1987’de E. Coli bakterilerinde keşfedildi. Fakat fonksiyonu anlaşılamadı. 2000’lerde ilgili çalışmalar arttı ve çok kısa sürede hızlı gelişmeler kaydedildi. 2005- 2006 yıllarında CRISPR lokuslarının bakteriyofaj DNA’sı, plazmit ya da transpozonlar gibi hareketli genetik elemanlarla homolog olduğunu göstermiştir. Bu bulgular CRISPR/Cas sisteminin RNA aracılı bir savunma sistemi olabileceği hipotezini doğurmuştur. 2010 yılında, Garneau ve ark., Streptococcus thermophilus bakterisinde faj ve plazmit kullanarak yaptıkları çalışmada, daha önce Cas5 ve csn1; ancak günümüz literatüründe Cas9 olarak tanımlanmış genin; Cas genleri arasında hedef DNA’nın kesimini gerçekleştirebilen bir enzimi kodladığını bildirmişlerdir. 2011 yılında yapılan iki çalışmada tracrRNA (trans aktive edici crispr rna) çalışmalara dahil edildi ve 2012 yılında gen düzenleme ile birleşerek çalışmalar bambaşka bir boyut kazandı. 2013 yılında Mali ve ark., yaptıkları çalışmalar ile, Tip II CRISPR/Cas sisteminin; memeli hücrelerinde RNA rehberliğinde, özgül genom düzenleme aracı olduğunu raporlamışlardır. Günümüzde ise konu hakkındaki çalışmalar hız kesmeden devam etmektedir.

Bu konuda 2020 Nobel Kimya Ödülü almış iki kadın bilim insanı, Jennifer A. Doudna ve Emmanuelle Charpentier’in birlikte yürüttüğü bir çalışmada (The New Frontier Of Genome Engineering With CRISPR-Cas9; Charpentier E., Doudna J.) CRISPR teknolojisinin geliştirilebileceğini ve çok daha geniş alanlarda kullanılabileceğinden bahseder.

Fakat bir araştırma (Genome Modification By CRISPR/Cas9; Ma Y., Zhang L., Huang X.) önemli bir noktaya değinir. “Bu sistemin uygulanması için önemli bir endişe, hedef dışı mutajenezdir. Geçtiğimiz iki yıl içinde, birçok makale bu sistemin hedef dışı olaylarını bildirilmiştir.” Hedef dışı etkileri azaltmak için yapılan çeşitli uygulamalar önemli ölçüde bu mutajenezleri azaltmış olsa da tam verim alınamadı.

HASTALIKLARA ÇÖZÜM OLACAK MI?

Akut myeloid(kemik iliği) lösemi hastalığında; normal olgunlaşma süreci bozulur, blast adı verilen genç hücreler olgunlaşamaz ve kemik iliği ile kanda birikmeye başlarlar. “Genom Düzenlemede CRISPR/Cas9 Çağı ve Lösemideki Uygulamaları” adlı çalışmada myeloid hücre çoğalması engellenerek, hücre farklılaşması sağlanmış, eritrosit çoğalması indüklenmiştir.

Kanser hakkında yapılan bir araştırmada (Applications of CRISPR-Cas Enzymes in Cancer Therapeutics and Detection; Huang C., Lee K., Doudna J.) CRISPR-Cas enzimlerinin şüphesiz kanser terapötiklerini ve tespitini gerçek klinik fayda sağlayacak şekilde dönüştüreceği bilim insanları tarafından öngörülmüş, cevaplanmayı bekleyen sorular da beraberinde gelmiştir. 2016’nın başlarında CRISPR’ın kanser tedavisi için ilk klinik testin hastalar üzerinde yapılması ABD tarafından onaylanmış ardından Ağustos 2016’da Çin, CRISPR ile modifiye edilmiş bağışıklık hücrelerini duyurmuştur.

2015’te CRISPR HIV virüsünün, hastaların hücrelerinden kesilmesi için kullanıldı ve başarı elde edilmiş, hemen ardından 2016’da AIDS olan farelere enjekte edilen cas9 enzimleri HIV virüsün %52’sini yok etmeyi başarmıştır.

İnsanlarda bulunan yaklaşık 3000 genetik hastalık, yalnızca bir aminoasidin değişikliğinden kaynaklanıyor. CRISPR orak hücreli anemi, hemofili, kistik fibrozis, renk körlüğü, gece körlüğü gibi birçok hastalığa çözüm getirebilir belki de tamamen ortadan kaldırabilir.

HE JIANKUI

İddialara göre, Çinli biyofizikçi He Jiankui ve iki arkadaşı, CRISPR yöntemiyle insanlarda viral bağışıklığı zayıflatan CCR5 adlı geni devre dışı bırakarak deney gerçekleştirdiklerini ifade ettiler. İddia diyoruz çünkü bu konuda yayınlanan bilimsel bir makale yok, veriler Çinli biyofizikçinin kendi websitesinden videolarla yayınlandı. HIV virüsü taşıyan babalardan hamile kalmış olan yedi kadının araştırma kapsamına alındığını anlatan He, tüp bebek tedavisi sırasında CCR5 geninin devre dışı bırakıldığını iddia ediyor. Bu da doğacak olan bebeklerin hayatları boyunca hiç AIDS olmayacakları anlamına geliyor. He Jiankui, ikiz kız bebeklerin genlerini değiştirerek HIV virüsüne karşı bağışıklık kazanmalarını sağladığını iddia ediyor.

EureNews’ın haberine göre; 'tıbbı yasa dışı şekilde kullanma' suçlamasıyla hakkında daha açıldı ve hakim, biyofizikçi He Jiankui ve diğer iki araştırmacının "tıbbı uygulamak için doktor olarak yeterli seviyede olmadıklarına, şöhret ve para peşinde koştuklarına, Çin'in bilimsel araştırma konusundaki düzenlemelerini kasten ihlal ettiklerine ve hem bilimsel araştırma hem de tıpta etik sınırlarını aştıklarına" hükmetti. He Jiankui 3 yıl, iki araştırmacıdan Zhang Renli 2 yıl ve Qin Jinzhou, 2 yıl ertelemeli 18 ay hapis cezasına çarptırıldı.

Hala bilmediğimiz çokça şey var…

Birçok bilim insanı CRISPR'ın gücünün farkında ve alanının çokça genişletilebileceğini biliyor. Tasarım bebekler, yaşlanmanın belirtilerinin ortadan kaldırılması gibi bir çok konu şimdiden tartışmaya açıldı. Ortak oldukları bir diğer düşünce ise tüm bu gücüne rağmen CRISPR teknolojisinin kontrol altında geliştirilmesi. İnsan embriyolarının istenilen şekilde değiştirilmesine imkan sağlayan bu teknoloji tahmin bile edemeyeceğimiz sonuçlar doğurabilir. Üreme hücrelerinde yapılan herhangi bir genetik modifikasyon kalıcı olması ve uzun vadeli sonuçların belirsizliği bu teknolojinin karanlık yüzüdür. 

Siz CRISPR hakkında ne düşünüyorsunuz? Bu teknoloji başka nelere gebe olabilr? Sizce He Jiankui'nin çalışmaları ilerletilmeli mi? Embriyolar üzerine yapılan çalışmalar etik mi? Bebeklerini tasarlamak ister miydiniz? Yorumlarınızı bekliyoruz.