Gen düzenlemede çığır açan CRISPR nedir?

Bakterilerden yola çıkıldı
Geçmiş
Yöntemin işleyişi
Ya mutasyon ya tamir
Verimliliği oldukça yüksek
Yorumlar

Metehan Göktaş

Yazar

Son yıllarda hakkında gittikçe daha çok çalışma yapılan CRISPR haberlerimizde sıkça yer alıyor. Çoğumuzun yabancı olduğu bu terimin ne olduğunu elbette merak etmişsinizdir. Bu yazımızda CRISPR’nin ne olup olmadığını ele alacağız. Keyifle okuyabileceğiniz bir tarzda ele aldığımız konuyu yarın da kullanım alanlarıyla ve dezavantajlarıyla sürdüreceğiz.

Gen düzenlemede çığır açan CRISPR nedir?

Bilim dünyasında çok da eski olmayan bu tekniği aslında bakteriler binlerce yıldır kullanmakta. İnsanoğlunun çoğu yaptığı işte olduğu gibi burada da bilim adamları bakterilerin bu tekniğinden yola çıkarak yeni kullanım alanları geliştirmişler.

Bakterilerden yola çıkıldı

CRISPR kelime olarak bakteri DNA’sında virüs genetik materyali içeren kısmı ifade ediyor. Peki bakteri DNA’sında virüs genlerinin ne işi olabilir? Bunu insanın savunma sistemini de katarak anlatacak olursak: Bizim vücudumuzdaki kazanılmış bağışıklığın temeli olan lenfosit türleri bir hastalık etmeniyle ilk karşılaşmadan sonraki tekrarlayan enfeksiyonlarda ilk enfekte olma sürecine göre daha kısa sürede tepki verip bünyenin sağlığına kavuşmasını sağlıyor.

Burada savunma hücrelerinin karşılaşılan yabancı ajanları hafızasına kaydetme özelliğinden faydalanılmakta yoksa her aynı etmenle karşılaştığımızda çok uzun süreler hastalanabilirdik. Öyle ki günlük yaşamda belki de hiç farkında olmadan bazı ciddi patojenlere karşı koyuyoruz.

Bakteriler de yaşam süreleri içerisinde mücadele verdikleri virüslerin DNA’sından bir parçayı yine aynı amaçla kendi DNA’larına ekliyorlar ki bu sayede benzer virüslerle karşılaştıkları takdirde çok daha güçlü yanıtla karşı koyarak tehlikeli durumu rahatlıkla atlatabiliyorlar. Bunu DNA’daki nükleotitler arasındaki bağları kırabilen Cas nükleazları ile yapan bakteriler işte tam da bu noktada bilim adamlarının dikkatini çekmeyi başarmışlar.

Geçmiş

1993 yılında CRISPR’ın keşfinin ardından bu alanda bir çok çalışma yapılmış ancak Cas9 enziminin insan genomu düzenlenmesinde kullanılabileceği yakın bir geçmişte, 2013 yılında keşfedilebilmiş. Ondan önce bu süreç aslında araştırmacıların CRISPR/Cas sistemindeki elemanları ve işlevini tanımasıyla başlamış diyebiliriz. O açından gelin biz de CRISPR sistemine hızlıca bir göz atalım.

Yöntemin işleyişi

Şüphesiz DNA’nın düzenlenmesi gibi hayati bir konuda rastgele bir durum söz konusu olamaz. Bakteri hücresinde de kesilecek DNA bölümü crRNA denilen bir RNA türüne işleniyor. Ardından hedef bölgeye giden crRNA, tracrRNA’yı aktifliyor ki böylece işlem gerçekleşmeye başlıyor. Pasta yapılırken nasıl tarife göre işlemler gerçekleştiriliyorsa sistem de bu RNA’daki kodlara göre gerekli DNA bölgesini kesip yerine virüs RNA’sını yerleştiriyor.

Ya mutasyon ya tamir

Araştırmacıların DNA’yı düzenleme fikri de bu tarifi değiştirmekten geçiyor temelde. Yani ustaya nasıl bir tarif verirseniz o da ona göre bir sonuç ortaya koyuyor. Tabi işin DNA boyutu bu kadar basit olmamış. Hedef DNA bölgesi kesildiğinde iki seçenek ortaya çıkmış. Ya kesilen iki uç birbirine kaynaşacak ki bu istenmeyen mutasyonlara sebep olabilir. Ya da bizim istediğimiz DNA sekansını kesilen bölgesinin karşısına yerleştirmeliyiz ki genetik materyalin eksik olan bu bölgesinin tamiri bizim eklediğimiz bu dizilim esas alınarak gerçekleşsin.

Burada DNA’nın tamir mekanizmasına çok kısa değinmemiz sanırım yerinde olacaktır. Günlük hayatta vücudumuzda her an bir çok mutasyon meydana gelmekte. Bunlardan sadece her iki DNA dizilminin de farklılaştığı veya eksildiği durumlarda etkisini hissediyoruz ki bu da metabolizmamızda bazı bozukluklara veya oğul döllere geçerse gelecek kuşaklarda ciddi rahatsızlara neden olabiliyor.

Sadece tek tarafta olan bir pürin veya pirimidin bazı eksikliği-yanlışlığı ise sistemin kendi kontrol mekanizması tarafından karşı taraftaki bazlara göre düzeltilmekte. İşte burada bilim adamları kılavuz DNA dizilimi yerine kendi istedikleri dizilimi koymayı amaçlamışlar. Bu da aslında geçtiğimiz günlerde sizlerle paylaştığımız kalıtsal hastalıkların doğmadan önce düzeltilmesinin temelini oluşturuyor. Bozuk sekansı çıkar yerine sağlıklı dizilimi yerleştir, olay bu aslında. Tabi bu işlem sadece dile kolay.

Verimliliği oldukça yüksek

Bilim adamlarının belirttiklerine göre bu yeni teknikle bir önceki TALENS yöntemine göre 4 kat daha verimli sonuçlar elde edilebiliyor. Yine de DNA’nın canlıdan canlıya oldukça büyük farklılıklar içermesinden olsa gerek verimlilik oldukça değişkenlik göstermekte. Kimi deneyde %50 seviyesinde kalan değer kimi yerde %80 ve üzerine ulaşmış.

Bir diğer açıdan yeni teknik eski çalışmalara göre daha fazla özelleştirilebilirlik vadediyor üstelik DNA’nın düzenlenmesi esnasında da yukarıda anlattığımız üzere sistemin enzimlerinin ve diğer elemanlarının kendi kendine eşleşebilmesi sayesinde işlem daha pratik bir hal alıyor.

Peki bu yeni teknikle neler yapılabilir? Elbette konu DNA’nın düzenlenmesi olunca yapılacaklar hayallerle sınırlı ancak teknik şu anlık sadece bazı alanlarda kullanılmaya başlanmış. Diğer yandan bu yeni yöntemin de beraberinde getirdiği bazı ciddi sorunlar var ki bu tekniğin faydalı olabileceği bazı alanlarda kullanımının karşısındaki en büyük engel olarak gösteriliyor. Bu sorunlara ve mevcut kullanım alanlarına ise yarınki yazımızda değineceğiz. Bir sonraki yazıda buluşmak üzere.