CRISPR Sistemi ve Alternatif Teknikler

İçindekiler

Klasik CRISPR Cas-9 Tekniği

Biyoteknoloji dünyasında yüzyılın buluşu olarak da nitelendirilen CRISPR sistemi bilindiği gibi gen makası işlevselliğinde gen düzenlemesini sağlar. Bakterilerde doğal savunma mekanizması olan bu sistem uzun yıllar bilim insanlarının ilgi odağı olmuş ve in-vitro çalışmalar ile sistem, laboratuvar ortamında defalarca incelenip manipüle edilmiştir. Kolay manipüle edilme özelliği ve kullanım kolaylığından diğer gen düzenleyici sistemlerden daha çok tercih edilmesinin yanı sıra nobel ödülüne de layık görülen Emmanulle Charpentier ve Jennifer Doudna tarafından Cas-9 proteinlerinin de kullanılmasıyla gen düzenleme alanını domine etmiş ve bu alandaki çalışmalara hız kazandırmıştır.

Temel olarak hedefi eriten Cas-9 proteini, hedef dizilerini bulunduran sgRNA ve hedef dizilerine bağlanacak olan PAM dizilerinden oluşan sistem NHEJ ve HDR onarım mekanizmaları ile istenilen düzenlemeyi tamamlar. Ancak henüz özgüllüğü bakımından emekleme çağında olduğunu ifade edebiliriz. Zaten özgüllüğünden emin olacağımız bir gelecekte, bu teknolojiyle iyileştiremeyeceğimiz genetik hastalık veya ‘etik dahilinde’ değiştiremeyeceğimiz gen kalmayacaktır. Klasik CRISPR Cas-9 tekniğinde kullanılan Cas-9 proteini ve hedefi bulmaya yardımcı olan, tasarlanmış tek kılavuzlu RNA (sgRNA) kompleksi büyüklüğü bakımından hücre çekirdeğindeki DNA’ya ulaşmakta zorlanır ve bu onun hedefleme özgüllüğünü azaltır.

Bundan dolayı birçok bilim insanı halihazırda var olan tekniklerle CRISPR sistemini aktif olarak kullanırken aynı zamanda özgüllüğünün artırılması konusunda çalışmalarını yoğunlaştırıyor ve yüksek potansiyeline ulaşmaya çalışıyorlar. Burada biz şimdilik bu çalışmaların birkaçına ışık tutacağız ve böylelikle sistemin geleceği dolayısıyla kendi geleceğimiz hakkında daha fazla fikir sahibi olabileceğiz.

CRISPR Cas-12a Tekniği

Profesör Randal Platt ve ekibi Cas-9 proteini yerine Cas-12a proteinini CRISPR sisteminde kullanarak yeni bir teknik elde ettiler. Araştırmacılar aynı anda 25 farklı gen bölgesini editleyebilecek CRISPR Cas-12a sisteminin ileride yüzlerce geni eş zamanlı ve daha kesin bir şekilde düzenleyebileceklerini iddia ediyorlar. Cas-12 proteinleri Cas-9 proteinlerine göre daha kısa tek kılavuzlu RNA kullanır ve bu da daha küçük bir CRISPR sistemi kullandığımız için hedeflediğimiz DNA’ya aynı anda daha fazla CRISPR kompleksi gönderip daha fazla editleme yapabileceğimiz anlamına gelir. Açıkçası bu sistem tek başına süreci hızlandırarak aynı anda tek bir geni düzenleyebilen klasik CRISPR sistemini epey geliştirecektir (1).

CRISPR Cascade ve Cas-3 Tekniği

Duke üniversitesinden bir grup bilim insanı tip 2 CRISPR Cas-9 sistemi yerine kullandıkları tip 1 CRISPR sistemi ile ilk defa insan genomu üzerinde başarılı çalışmalarda bulundular. Bu çalışmada tip 1 CRISPR ile birlikte çoklu proteinleri içeren ve istenilen gen bölgelerine yüksek doğruluk oranıyla bağlanabilen Cascade kompleksini kullandılar. Kompleksin bağlandığı bölgede ise Cas-3 proteinleri devreye girer ve hedef gen ifadesini istenilen şekilde hem aktive edebilir hem de baskılayabilir. Yaptıkları çalışmalardan yola çıkarak prof. Gersbach ve ekibi bu sistemin klasik CRISPR Cas-9 sistemine potansiyel bir alternatif olduğunu ve 1. grup CRISPR sisteminin gen düzenleme sistemlerine birçok yenilik ve gelişme katmaya devam edeceğini belirtiyorlar (2).

CRISPR Nanopartikülleri Tekniği

CRISPR sistemlerinin hücre içine ve özellikle hücre çekirdeğinin içindeki DNA’ya ulaşması için çeşitli taşıma teknikleri bulunuyor. Tufts Üniversitesi ve Çin Bilimler Akademisi araştırmacıları özellikle vektör olarak kullanılan virüs ile taşıma başta olmak üzere taşıma tekniklerine güçlü bir alternatif sunuyorlar. Araştırmacılar, Cas-9 kodlayan mRNA ve sgRNA içeren biyoçözünür sentetik lipid yapıdaki bir nanopartikülü hücre içine göndererek hücre içinde bir CRISPR Cas-9 makinesi yaratıyorlar. Böylelikle Cas-9 gibi nispeten büyük bir kompleksi hücre içine hızlı ve kolay bir şekilde taşıyan teknik, gen düzenlemede %90’ın üzerinde etkili olduğunu iddia ediyor. Profesör Qiaobing Xu ve ekibi, kargo boyutunu sınırlamayan nanopartikül taşımayı, hedef organizmanın bağışıklık sisteminden endişe duyulmayacak derecede güvenilir bir teknik olarak sunuyor (3).

CRISPR sisteminde sözünü ettiğimiz çalışmaların ve geliştirmelerin yanı sıra bilim dünyasından birçok farklı araştırmacının çok değerli çalışmaları bulunuyor. Başta da dediğimiz gibi yüzyılın buluşu olarak da nitelendirebileceğimiz bu sistemi, bilim insanları, gelecekte neredeyse bütün genetik hastalıklara çare olabileceğini öngörüp bunun için çalışıyorlar. Genetik hastalıkların tedavilerinin yanında tüm genlere erişebilen bu sistemden kaygılanmamak da elde değil.

Gelecekte istenilen geni değiştirip tüm insanların süper zeki ve daha dayanıklı mı olacağını ya da gücü ve bilimi elinde tutan belli toplulukların süper genetik yapıya sahip insanlara dönüşüp diğer insanlara karşı yeni bir gen ırkçılığının mı başlatacağını bilemeyiz. Binlerce genetik hastalığa çare olabilecek sistem ayrıca insanlığa gelecek dünyasında karşılaşabileceği birçok zorluğa, yeni problemlere karşı daha güçlü genetik özellikler vadettiği gibi yan etkilerinin olabileceğini de sezdiriyor. Sizler de geleceğimizi domine edecek bu önemli biyoteknolojik gelişmelerin olumlu ve olumsuz yönlerini düşünüp tartın ve çok yönlü bir bakış açısından sonra kendi geleceğiniz hakkında doğru bildiğinizi ifade etmekten çekinmeyin. Sağlıklı ve iyi bir gelecek dilerim.

Kaynaklar:

Görsel Kaynak: https://biohackinfo.com/crispr/

Editör: Berfin SUCU