2020 Nobel Kimya Ödülü, CRISPR/Cas9 gen düzenleme yöntemini geliştiren Emanuelle Charpentier ve Jennifer Doudna’ya verilmişti. O günden beri bilim insanları, insanlar da dahil olmak üzere, organizmalara gen eklemek ve düzenlemek için CRISPR-Cas gen düzenleme sistemini kullanıyorlar. Peki ama gen düzenleme tam olarak nedir? Nasıl çalışır? Gelin bir göz atalım.
Bilgisayarda bir metin hazırlarken bir yerlerde yazım hatası yaptığınızı fark ederseniz, yapacağınız eylem bul ve değiştir komutunu kullanmak olur. Gen düzenleme de benzer bir şekilde çalışır. Ancak kelimeleri düzeltmek yerine, canlı organizmaların kullanım kılavuzlarını oluşturan biyolojik kod olan DNA’yı yeniden yazar.
Gen düzenleme ile araştırmacılar, hedef genleri devre dışı bırakabilir, zararlı mutasyonları düzeltebilir ve insanlar da dahil olmak üzere bitkilerde ve hayvanlarda belirli genlerin aktivitesini değiştirebilir. Bu teknolojinin pek çok da şaşırtıcı getirisi vardır. Sonucunda en başta elbette gen düzenleme sayesinde genetik hastalıkların tedavisi mümkün olacaktır. Ancak bu teknoloji hatalı genleri onarmaktan çok daha fazlasını yapma potansiyeline de sahiptir.
Gen düzenleme sayesinde, gıda ürünlerinin pestisitlere karşı dayanıklı olacak şekilde değiştirilmesi ve hatta türleri yok olmuş hayvanların yeniden hayata döndürülmesi bile mümkün olacaktır. Ayrıca insan embriyolarındaki kusurlu genleri düzeltmek ve böylece bebeklerin ciddi hastalıkları miras almasını önlemek için de kullanılması mümkündür.
Gelecekte gen düzenleme hakkında daha fazla şey duyacağımız neredeyse kesindir. Dolayısıyla, olan biteni anlamak için öncelikle gen düzenlemenin gerçekte ne olduğunu kavramanız gerekir.
Vücudumuzda 37.2 trilyon hücre ve bu hücrelerin her birinin çekirdeğinde de bizi biz yapan bir şey var: DNA!. DNA’mız enformasyon içeren bir kimyasaldır. Bu enformasyon, yalnızca dört harften oluşan bir alfabeyle yazılmıştır: A, C, G, T. Bunlar DNA’nın kimyasal yapıtaşları olan dört nükleobazı temsil eder. Bu dört bazın dizileri genler halinde gruplandırılmıştır. Bu genler de vücudun üretmesi gereken temel maddeler için “kod” görevi görür.
CRISPR Gen Düzenleme Nasıl Çalışır?
Genleri düzenlemenin farklı yolları vardır ama en popüler teknik, CRISPR-Cas9 adlı teknolojiyi kullanır. Cas9, bir makas gibi DNA’yı kesen bir enzimdir. Bu sayede bilim insanları, DNA’nın bir bölümünü çıkarabilir, tek bir baz değişikliği yapabilir (örneğin A’yı G’ye değiştirmek). Bilim insanlarının işi bittiğinde de, doğal DNA onarım süreçleri devreye girer.
Yüzyılın başında mikrobiyologların bir sorunu vardı: Yoğurt ve peynir yapmak için kullandıkları bakterilere virüs bulaşıyordu. Daha derinlemesine araştırma yapan bilim insanları, bazı bakterilerin bu tür viral istilacılara karşı savaşacak bir savunma sistemine sahip olduğunu buldu. Bu bakteriler kromozomlarında tuhaf DNA harfleri dizilimleri taşıyordu. Sonrasında da bunların geçmiş virüslerle karşılaşmalarından elde edilen DNA parçaları olduğu anlaşılacaktı.
Bu, moleküler bir hafıza biçimiydi. Bakteriler bir virüs tarafından enfekte edildiğinde, bakteri virüsün DNA’sının bir parçasını alarak kendi DNA’sına kopyalıyordu. Bu sayede aynı virüsle tekrar karşılaştığında onu tanıyordu.
Mikropların bu bağışıklık sistemi, CRISPR-Cas veya sadece CRISPR olarak adlandırılıyor. Bilinen bakterilerin yaklaşık yarısı ve arkea olarak bilinen diğer mikropların çoğu CRISPR-Cas sistemlerine sahiptir. Yoğurt üreticileri için bu bilgi elbette çok önemli değildi. Ancak diğer bilim insanları çok geçmeden CRISPR’ın potansiyel değerini fark ettiler. CRISPR, bazı modifikasyonlarla istedikleri herhangi bir genetik diziyi kesmelerine olanak tanıdı ve genetik mühendisliğinin zorluklarını büyük ölçüde kolaylaştırdı.
Fanzor, Biyoteknolojide CRISPR-Cas’ı Tamamlayacak mı?
CRISPR sistemleri biyoteknoloji dünyasını kasıp kavurdu, Nobel Ödülü aldı ve gen terapisinde yeni bir çağ başlattı. Bilim insanları CRISPR’ı keşfettiğinden beri kafaları kurcalayan bir soru vardı: Benzer gen değiştirici sistemler hayvanlarda, bitkilerde ve mantarlarda da mevcut mu?
Nature dergisinde Haziran 2023’te yayınlanan bir makaleye göre cevap, artık kesin bir evet. Ekip, aralarında mantarlar, algler, amipler ve quahog adı verilen bir deniz tarağının da bulunduğu tuhaf bir ökaryotik yaratıklar grubunda Fanzors adı verilen CRISPR benzeri DNA kesiciler buldu. Üstelik Fanzor’un CRISPR-Cas’a göre sahip olduğu potansiyel bir avantaj da var. Bu da küçük boyutu.
Cas enzimi, artı bir kılavuz RNA ve potansiyel olarak ihtiyaç duyulan diğer elementler, birinin değiştirmek istediği hücreye ulaştırılması gereken çok şey demektir. Bu mantıkla ne kadar küçük o kadar kullanışlı anlamına da gelecektir. Bunun yeni bir sıçrama noktası potansiyeline sahip olup olmadığı da bundan sonrasında belli olacak.
Sonuç Olarak
Crispr gen düzenleme tartışmalı bir konudur. Hükümetler bu teknolojinin kullanımını düzenlemek için bilim insanlarıyla birlikte çalışmadığı sürece, yalnızca en zengin insanlara fayda sağlayan başka bir teknoloji haline gelme riski vardır. Ve aslında başka risklerle de birlikte gelir. Tasarlanmış bebekler, belki de genetik mühendisliğindeki en tartışmalı konudur.
Genetiği değiştirilmiş bir embriyonun yasa dışı implantasyonuna ilişkin ilk vaka 2019 yılında Çin’de rapor edildi. Sonucunda üç bilim insanının hapse atılmasına yol açtı. Aslında bilim insanları ikiz fetüsleri babalarından geçen HIV’den korumaya çalışmışlardı ama bu sonucu değiştirmedi.
Tasarlanmış bebek geliştirmenin riskleri o kadar yüksek ki yakın zamanda yasal hale gelmesi pek mümkün değil. Küçük bir hata bebeğin sağlığını bozma riski taşır. Ayrıca yaşamı boyunca kanser riskinin artması gibi başka hastalıklara da yol açma ihtimali vardır. Sonuç olarak gen düzenleme fikri tartışmalı bir süreçtir. Kimin elinde olduğuna ve ne amaçla kullanıldığına göre de artıları ve eksileri ile beraber gelir.
Kaynaklar ve İleri Okumalar
- What is gene editing and. How can it be used to rewrite the code of life?. Yayınlanma tarihi: 18 Ocak 2018. Bağlantı: What is gene editing and how can it be used. Tto rewrite the code of life
- Gostimskaya I. CRISPR-Cas9: A History of Its Discovery and Ethical Considerations of Its Use in Genome Editing. Biochemistry (Mosc). 2022 Aug;87(8):777-788. doi: 10.1134/S0006297922080090. PMID: 36171658; PMCID: PMC9377665.
- Nuñez JK, Chen J, Pommier GC, et al. Genome-wide programmable transcriptional memory by CRISPR-based epigenome editing. Cell. 2021;0(0). doi: 10.1016/j.cell.2021.03.025
- What is gene editing and how could it shape our future?. Yayınlanma tarihi: Kaynak site: The Conversation. Bağlantı: What is gene editing and how could it shape our future?
- CRISPR Gene Editing: Moving Closer To Home. Yayınlanma tarihi: 2 Şubat 2024. Kaynak site: Discover Magazine Bağlantı: CRISPR Gene Editing: Moving Closer To Home
- Saito, M., Xu, P., Faure, G. et al. Fanzor is a eukaryotic programmable RNA-guided endonuclease. Nature 620, 660–668 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06356-2
Size Bir Mesajımız Var!
Matematiksel, 2015 yılından beri yayında olan ve Türkiye’de matematiğe karşı duyulan önyargıyı azaltmak ve ilgiyi arttırmak amacıyla kurulmuş bir platformdur. Sitemizde, öncelikli olarak matematik ile ilgili yazılar yer almaktadır. Ancak bilimin bütünsel yapısı itibari ile diğer bilim dalları ile ilgili konular da ilerleyen yıllarda sitemize dahil edilmiştir. Bu sitenin tek kazancı sizlere göstermek zorunda kaldığımız reklamlardır. Yüksek okunurluk düzeyine sahip bir web sitesi barındırmak ne yazık ki günümüzde oldukça masraflıdır. Bu konuda bizi anlayacağınızı umuyoruz. Ayrıca yazımızı paylaşarak veya Patreon üzerinden ufak bir bağış yaparak da büyümemize destek olabilirsiniz. Matematik ile kalalım, bilim ile kalalım.
Matematiksel
