Polimeraz zincir reaksiyonu (PCR)’dan bu yana biyolojide en çığır açıcı gen düzenleme teknolojisi CRISPR her geçen gün yükselen potansiyeli ile araştırmacıların ilgisini çekiyor.

3 yıl önce Bruce Conklin, geliştirdiği bir method ile laboratuvarın çalışma hedeflerini değiştirdi. Conklin, Gladstone Enstitüsü’nde bir genetik araştırmacısıydı. Merak ettiği konu ise DNA’lardaki değişimlerin hastalıklar ile olan ilişkisiydi. Bunu anlayabilmek içinde hastalardan hücre dokuları alıp DNA’larındaki değişimleri incelemeye çalışıyordu. Fakat bu deneyleri yapmak hem ekonomik anlamda uygun değildi, hem de çok fazla zaman isteyen çalışmalar gerektiriyordu. Conklin, bu zorluğu şöyle ifade ediyordu: “Sadece bir gendeki değişimin neler yapabileceğini anlayabilmek bir öğrencinin tez çalışmasına eşitti.”

2012 yılında okuduğu bir yayın adeta laboratuvarındaki bütün çalışmalarının tekniğini değiştirmesine neden oldu. Bu teknik, genleri değiştirmeyi sağlayan CRISPR adında yeni bir teknikti. Böylece daha önce sürdürdüğü hastalık modelleri çalışmalarına bir nokta koyup yeni teknik ile genetik değişikler yapmaya başladı. Conklin, CRISPR’ın herşeyi bir anda değiştiriverdiğini belirterek bu teknolojinin kolay uygulanabilirliğine vurgu yapıyordu.

CRISPR hiç şüphesiz yaşam bilimlerindeki çalışmalara büyük bir ivme kazandıracaktır. Bu teknoloji ile çok kısa sürede sonuçlar alınmasının yanında maliyeti bakımından diğer teknolojilere göre çok daha uygun. Araştırmacılar, bu tekniğin hastalıklara etkili çözümler bulmak, dayanıklı bitkiler yetiştirmek ve hastalık nedeni olabilecek patojenler ile savaşmada önemli bir gelişme olduğu fikrindeler. Cornell Üniversitesi’nden genetikçi Dr. Schimenti: “Bilim dünyasında olduğumdan beri biyolojide iki büyük gelişme gördüm. Bunlar PCR ve CRISPR. PCR’da olduğu gibi CRISPR ile de genler üzerinden değişimler yapabilecek önemli bir devrimi genetik mühendisleri olarak yapmış oluyoruz.” diyerek CRISPR teknolojisinin, bu alanın kaderindeki önemli etkisine vurgu yapıyor.

CRISPR bir çok olanak sağlasa da bazı bilim adamları özellikle bu teknolojinin getireceği etik sorunları üzerinde endişeler taşıyor. İnsan embriyosu üzerinde uygulanma ihtimaline karşılık araştırmacılar, oluşabilecek herhangi beklenmedik durumun telafisinin çok zor olacağı yönünde görüş belirtiyorlar. Bununla birlikte araştırmacılar bu teknik ile yapılacak genetik değişimlerin ekosistemdeki etkileri üzerinde de endişeler taşımaktalar.

Dr. Stanley QI, bu teknolojinin hem uygulanabilirlik açısından hem de ekonomik uygunluğu açısından çok kolaylık sunduğunu belirtiyor. Böyle etkili bir tekniğin bu kadar kolay uygulanması nedeniyle bu gücün nasıl kullanılacağına dair dikkatli olmamız gerektiğini belirtiyor.

Araştırma Devrimi:

Biyologlar uzun yıllardır moleküler araçları kullanarak genom üzerinde değişiklikler yapabilmekteler. Yaklaşık on yıl önce keşfedilen “zinc finger nükleaz” enzimi ile bu değişiklileri doğru bir şekilde yapabilmek araştımacıları heyecanlandırmıştı. Dr. Haber her ne kadar bu enzimin etkisi harika olsa da 5.000 dolara varan mailiyet ve uygulamalarının kolay olmaması sebebiyle araştırmacılara ağır bir külfet getirdiğini belirtiyor. Fakat CRISPR bundan çok farklı çalışıyor. Cas9 adı verilen enzime dayanan bu teknik ile RNA molekülü hedeflenen DNA bölgesine yönlendirilip hedeflenen genlerin silinmesi veya eklenmesi sağlanıyor. Araştırmacıların tek ihtiyaç duyduğu RNA parçacığını sipariş etmek. Diğer bileşenler herhangi bir laboratuvarda çok rahat bir şekilde bulunabilecek türden. Bu teknolojinin tüm maaliyet 30 dolar civarında, bu her laboratuvarın bu teknolojiye ulaşmasını sağlaması açısından çok adil bir gelişme. Dr. Haber bunun büyük bir devrim olduğunu belirtiyor.

CRISPR diğer gen düzenleme metodlarının modasını kısa sürede bitirdi. Dr. Skarnes, bu teknolojin etkisinden dolayı büyük bir şaşkınlık ve heyecan yaşadığını belirtiyor. Dr. Skarnes kariyerini her ne kadar maaliyetli ve zaman alan bir iş olsa da embriyonik kök hücrelere gen ekleyerek genetiği değiştirilmiş deney hayvanları elde etmeye harcamış birisi olarak; son 2 yıldır CRISPR teknolojisi ile laboratuvarının tanışmasından son derece memnun.

Araştırmacılar geleneksel olarak fareler ve meyve sinekleri üzerinden genetik değişmeler yapsa da CRISPR sayesinde artık hemen hemen her canlı üzerinde genetik değişimler yapmanın kolay yolu açılmış durumda. Son zamanlarda Amerika’da araştırmacılar CRISPR teknolojisi ile insanlar üzerinde zehirli olan bir mantar türünün genetiğini değiştirdiğini duyurdular. Bunu yanısıra hastalık nedeni olarak bir takım parazitlerin de genetiği bu teknoloji ile değiştirilerek biyolojik yakıta dönüştürüldüğü duyuruldu.

Dr. Huang ise bu tekniğin aslında ne kadar etkili olduğunu anlamamız için biraz daha zamana ihtiyacımız olduğunu düşünenlerden, zira ona göre rehber RNA’nın nasıl en etkili şekilde dizayn edileceğini bilmenin bu teknoloji için önemli bir ayrıntı oluşturduğunu belirtiyor.

Bazı araştırmacılar ise tekniğin güvenliği konusunda endişeler taşımakta, zira 2014’deki bir toplantıda yapılan sunumda araştırmacılar yanlış dizayn edilmiş rehber RNA’ların CRISPR ile farelere verildiğinde akciğer kanseri oluşturduğuna şahit olmuşlar. Bu CRISPR teknolojisini uygularken istenmedik sonuçlar ile karşılaşmamak için azami ölçüde güvenlik tedbirlerinin alınması gerektiğini gösteriyordu.

Gen düzenleme ile hastalıklar tarihe mi karışıyor?                                      

Geçen yıl MIT’den biyomühendis Anderson ve çalışma arkadaşları Tyrosinemia adı verilen genetik mutasyondan kaynaklı metobilik hastalığı CRISPR teknolojisi kullanarak tedavi ettiler. Bu ilk kez yetişkin bir farede genetik mutasyondan kaynaklı hastalığın bu yöntemle tedavi edilmesini sağladı. Bu gelişme insanlar üzerinde gen terapilerin etkili hale getirilmesi adına önemli bir gelişmeydi.

CRISPR’ın gen terapilerine hızlandırıcı etki yapabilir mi düşüncesi ile yapılan deneylerde deney farelerin karaciğerlerine Cas9 enzimi ve rehber RNA’ların ulaşması adına çok miktarda damara sıvı da enjekte edilmiştir. Bu, insanlar üzerinde teknolojinin uygulanabilirliğini şu an için engelliyor. Bunun yanı sıra deneyde bu tekniğin her hastalık için aynı etkiyi oluşturabilir mi? sorusuna da cevap veremiyor.

Geçtiğimiz iki yıl içerisinde bir şirket CRISPR bazlı gen terapileri geliştirdi. Dr. Anderson bunun klinikte ilk uygulamaları olduğunu belirtiyorlar. Kısaca bu terapilerler CRISPR birleşenleri olan Cas9 enzime ve Rehber RNA’lar sorunlu dokulara enjekte edilip gen mutasyonlarının giderilmesi amaçlanıyor. Araştırmacılar yakın bir gelecekte CRISPR teknolojisinin genetik hastalıkların tedavisinde önemli katkılar sağlayacağını düşünüyorlar.

Dr. Haber uzun süredir araştırmacıların genetik mutasyonlardan kaynaklı hastalıkların tedavisinde gen değişimleri yapmanın etkili yolu üzerinde çalıştıklarını, bu teknolojinin bu anlamda önemli katkılar sağlasa da sorunlu geni tedavi edeyim derken sağlıklı genlere çok dikkat edilmesi gerektiğini belirtiyor. Aksi takdirde kaş yapayım darken göz çıkarabileceğimizi belirtiyor.

Dr. Joung ve ekibi ise CRISPR tekniğinin hedef dışı sapmalarını önlemek için çalışmalar yapıyorlar. Dr. Joung her ne kadar bu sapmaların çok az olduğunu belirtse de küçücük bir hatanın, hücrelerin çoğalması ile kansere neden olabileceğini vurguluyorlar.

Dr. Bosley, CRISPR’ın kontrol altına alınması adına cevaplanmamış bir çok sorunun olduğu, bu soruların yanıtlanmasının muhtemel CRISPR bazlı bir gen terapisinin en iyi hale getirilmesi için önemli olduğunu belirtirken, bu teknik ile heyecanlanılacak çok şey olduğunu ama en önemlisinin de adımlarımızı sağlam atmak olduğunu ifade ediyor.

Tarımda CRISPR:

Tıp bilimlerinde olduğu gibi CRISPR teknolojisini tarım alanlarında da kullanmaya başlayan bir çok araştırmacı mevcut. Geleneksel gen değiştirme yöntemlerinin uygulamadaki zorlukları, bunun yanı sıra yapılacak değişikliklerin istenilen seviyelerde olmama durumu ve herhangi yanlış bir komplikasyonun oluşabilme ihtimalinin CRISPR tekniğine göre yüksek olması, tarım araştırmacılarını CRISPR tekniğini kullanarak tarım bitkilerinin üzerinde değişiklikler yapma isteklerini artırmış durumda. Bu tekniği, özellikle daha çok mısır ve soya bitkileri üzerinde yaygın olarak kullanmaktalar. Araştırmacılar aynen hücrelerde olduğu gibi bitkiler üzerinde de CRISPR tekniğinin etkili sonuçlar doğurduğunu belirtiyorlar. Ticari anlamda henüz CRISPR teknolojisinin tarım alanındaki getirileri tahmin edilmese de, araştırma anlamında önemli kapıları aralayacağı yönünde araştırmacılar hem fikirler. Dr. Kuzma’ya göre bu tekniğin en büyük güçlüğü sonradan oluşabilecek bir mutasyonun doğal nedenlerden mi kaynaklandığı, yoksa bu teknikten mi ötürü olduğunu kestirememek olduğunu belirtiyor.

Ekosistem açısından CRISPR:

Bir diğer önemli husus ise CRISPR’ın ekosistemde oluşturabileceği komplikasyonları üzerine. Bilindiği gibi genetik değişimlerin en büyük sorunlarından biri bu değişikliğin sistemdeki diğer canlılara aktarılma riskidir, her ne kadar bu riskin oluşabilmesi çok uzun yıllar gerekse de, CRISPR tekniğinin bu süreyi azaltabileceğine yönelik endişeler var. Dr. Wilson, CRISPR’ın eninde sonunda tedavi ve terapi alanında yaygın kullanılacağanı, bu bakımdan son yıllardaki en harika gelişme olduğunu belirtiyor.

Referans:

Nature