Dr. Cihan Taştan
CRISPR Devrimi
İnsan Genomu Okuma OUT; Oynama IN!
İnsan genetik materyali on yıllar boyunca bilim insanlarının sayısız sorularının kaynağı oldu. Ancak biyologların aradıkları cevapları bulabilmeleri için moleküler biyoloji teknolojilerinin gelişmesini beklemekten başka çareleri yoktu. Milyarlarca kilometre uzaktaki galaksilerin tespiti için Hubble teleskobunun inşaa edilmesi nasıl bir devrim ise; metrenin milyarda biri küçüklükteki DNA’mızı okuyabilmemiz için de Sekanslama teknolojisinin geliştirilmesi yeni bir çağın başlangıcı sayıldı.
Teknoloji her zaman bilimsel sorular sormaktan daha pahalı olmuştur. İnsanın kalıtımsal materyalini anlamak üzerine sayısız teoriler oluşturmak ucuz olsa da; kanıtlamak çok masraflıdır… 2001’de üç milyar harften oluşan insan genomunun tümünü okuyabildiğimiz duyurulduğunda, hiç kimse moleküler düzeydeki bu başarının üç milyar dolara mal olacağını tahmin etmemişti… Hızla gelişen teknolojiler, 2015 yılında artık bir insan genomunun sekanslanmasının bin dolardan ucuz gerçekleştirilmesine olanak tanıyor.
DNA kitabımızı okuyabiliyoruz; ancak bu yetenek, kalıtımsal hastalıklarımızı anlamak ve tedavi edebilmek için yeterli değil. Geliştirilen birçok genom modifikasyon tekniklerine (örneğin; Zinc-finger ve TALEN (Transcription Activator-Like Effector Nuclase) nükleazları) rağmen, hiçbiri 2013’de yaygınlık kazanan CRISPR tekniğinin sağladığı hız, kolaylık ve fiyat ucuzluğu ile boy ölçüşemedi. İlk insan genomunun okunması üzerinden on yıldan biraz fazla zaman geçti ve artık kendimizi okumaktan öteye adım atıp, CRISPR ile genomumuzu modifiye edip tedavi etmeye çok yaklaştık...
Bakterilerin Savunma Sistemi: CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats)
1987’de Japon bilim insanı Yoshizumi Ishino ve ekibi E. coli bakterisinde tekrarlanan DNA dizileri keşfettiklerinde kimse bu motiflerin ne işe yaradığını bilmiyordu. Bu DNA dizileri daha sonra CRISPR dizileri olarak adlandırıldı. 1995 yılına geldiğimizde CRISPR DNA dizilerinin birçok farklı bakteri türünde daha bulunduğu keşfedilecekti. Ancak bu dizilerin gerçek işlevinin anlaşılabilmesi için 2007 yılına kadar beklememiz gerekiyordu. Danisco yemek şirketinden bilim insanlarının sürdürdüğü çalışmalar sonucunda CRISPR DNA dizilerinin bakteriler tarafından virüs enfeksiyonlarına karşı bir savunma mekanizması olarak kullanıldığı keşfedildi. Bakteriler, Cas9 enzimini kullanarak ‘guide’ (rehber) RNA dizisi ile DNA çift zincirini spesifik hedefleyerek kesip inaktif hale getirebiliyorlar. CRISPR mekanizması, araştırmacılara özellikle hedefledikleri DNA bölgelerini spesifik bir şekilde modifiye etmelerine olanak tanıdı. 2012’den itibaren araştırmacılar, CRISPR DNA dizilerine benzer özellikte sentetik ve spesifik DNA dizileri üreterek CRISPR tekniği ile genom modifikasyonları gerçekleştirmeye başladılar.
Kaynak: ADDGENE
Modern Gen Modifikasyon Tekniği: CRISPR
Zinc-finger ve TALEN nükleazlarına oranla gen modifikasyon potensiyeli yüksek, kolay ve daha ucuza mal gerçekleştirebilen CRISPR teknolojisi, biyomedikal şirketlerin bir anda dikkatini üzerine çekmeyi başardı. 2013 yılı CRISPR teknolojisinin altın dönemi oldu. Massachusetts merkezli Editas Medicine şirketi 43 milyon dolar ile ve İsviçre merkezli CRISPR Therapeutics şirketi 89 milyon dolar ile CRISPR teknolojisinin insan gen tedavilerinde kullanılması için araştırmalar gerçekleştirdi. CRISPR gen modifikasyon tekniğinin dünya üzerinde yaygınlaşması ile son iki yılda 83 ülkeden bu teknik kullanılarak bilimsel çalışmalar gerçekleştirildi. Bu durum CRISPR teknolojisi üzerine amansız patent savaşlarını da tetikledi.
Kaynak: ADDGENE
İnsan Hücrelerinde Genetiksel Hastalıkları Hack’leme Zamanı!
Sentetik biyolojide 30 yılın en iyi gelişmesi olarak adlandırılan CRISPR teknolojisi medikal terapi çalışmalarında baş rolü kapmayı başardı. 2014’de araştırmacılar ilk defa farelerde kalıtımsal rahatsızlık olan kas distrofisine sebep olan genleri modifiye ederek tedavi etmeyi başardı. Bilhassa organ nakillerinde genetiksel farklılığa dayalı doku uyuşmazlığını önlemek amacıyla domuz embryosunun 60 geni modifiye edildi. Çinli bilim insanları CRISPR tekniği ile daha kaslı ve yapılı av köpekleri geliştirdiklerini duydurdular. 2015 Nisan aylarında insan embryolarının genomu modifiye edilerek kalıtımsal kan hastalığı olan beta-talasemi’nin tedavi edilebileceği duyuruldu. Gen modifikasyon çalışmalarının bir anda artan bu hızı karşısında etik tartışmaları sıcaklığını sürdürürken, kalıtımsal hastalıkların yakın gelecekte tedavi edilebileceğine dair umut ışığı yanmaya devam ediyor.
Kaynak:
- Ledford Heidi. Bitter fight over CRISPR patent heats up. Nature 529, 265 (21 January 2016) doi:10.1038/nature.2015.17961
- Ledford Heidi. CRISPR, the disruptor. Nature 522, 20–24 (04 June 2015) doi:10.1038/522020a
- Maxmen Amy. Three technologies that changed genetics. Nature 528, S2–S3 (03 December 2015) doi:10.1038/528S2a
