CRISPR, düzenli aralıklarla bölünmüş palindromik tekrar kümeleri anlamına gelmektedir. İlk olarak E. Coli bakterisinde rastlanılan bu tekrar kümelerinin (1987 yılında) ilerleyen yıllarda genom dizileme ve sekans analizleriyle birlikte diğer canlılarda da keşfedilmesiyle beraber bilim insanlarının ilgisini çekmeye başladı. 2002 yılında Hollandalı bilim insanları sayesinde bu tekrar kümeleri CRISPR adını almıştır.
2013 yılına gelindiğinde, yeni bir teknik olarak Bruce Conklin tarafından geliştirildi ve o yıldan bu yana son derece önemli araştırmaların bir tekniği oldu. Önemine dikkat çekmek için yapılan araştırmalarda Cornell Üniversitesi’nden genetikçi Dr. Schimenti şu ifadeyi kullanmıştı: “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.”
CRISPR Tekniğinin Yöntemi
CRISPR, Cas9 adı verilen enzime dayanan bir tekniktir. Bu teknik ile RNA molekülü hedeflenen DNA bölgesine yönlendirilip hedeflenen genlerin silinmesi veya eklenmesi sağlanır. Araştırmacıların tek ihtiyaç duyduğu RNA parçacığını sipariş etmektir. Diğer bileşenler herhangi bir laboratuvarda çok rahat bir şekilde bulunabilecek türdendir. Ayrıca CRISPR yönteminin bize önemli bir getirisi, her canlı üzerinde genetik değişimin yapıldığını göstermesidir.
CRISPR Tekniği ile Gen Düzenlemesi
1)Rehber RNA adı verilen bir dizi sekans yatırır. Bu modifiye edilmek istenen DNA parçasıyla eşleştirilir(Rehber RNA-Rehber Sekans eşleşmesi).*
2)Bu sekans, hücreye cas9 adı verilen bir protein ile eklenir.
3)Rehber DNA, hedef DNA sekansına yer tutar ve Cas9 onu keser.
4)İşlem bittiğinde rehber DNA ve Cas9 ayrılır.
5)Yeni DNA parçası eskisinin yerine geçmiş olur ve enzimler kesikleri tamir eder.
CRISPR/Cas9 tekniği ile mutasyona uğramış gen dizisi çıkarılabilir veya hatalı protein kodlayan genlerin, doğru protein kodlayan genlerle yerleri değiştirilebilir.
*Rehber RNA, Cas9’un bir sürü lokus içinden özelleşmiş yeri kesmesini sağlar.
CRISPR Hangi Teknolojilerin Kapısını Aralayacak?
CRISPR’ın nasıl bir yöntemle yapıldığını daha önce konuşmuştuk. Peki bilim insanlarını bu kadar heyecanlandıran bu teknoloji hangi yeniliklere ev sahipliği yapacak? CRISPR bizi nerelere götürecek?
1)Bitkilerde Genom Düzenlenmesi
Bitki hücrelerinde geçici ekspresyon veya kararlı ekspresyon için mikroenjeksiyon, polietilen glikol (PEG), elektroporasyon gibi çeşitli transformasyon teknikleri başarıyla kullanılmaktadır. Bu düzenlemede sadece sgRNA geni ve Cas9 endonükleaz geni gereklidir. Yani CRISPR tekniğinde maliyet olabildiğince azdır ve işler kolaydır.Ayrıca yirmiyi aşkın bitki türünde CRISPR sistemi ile genom düzenleme ile ürün veriminin yanı sıra biyotik ve abiyotik strese dayanıklılığın arttırılmasıyla ilgili araştırmalar bulunmaktadır.
2)Nesli Tükenen Hayvanların Yeniden Gündeme Gelmesi
CRISPR Cas9 teknolojisi sayesinde nesli tükenen hayvanların yeniden gen dizaynında hibrit türler oluşması gündeme geldi. Harvard Üniversitesi’nden Profesör George Church Arktik buzulunda binlerce yıl önce donmuş mamut DNA’ları üzerinde çalışıyor. Öncelikli hedefinin de bir fil-mamut embriyosu üretmek olduğunu söylüyor.
Birkaç yıl önce nesli tükenen hayvanları tekrar dünyaya getirmek imkansızken, CRISPR bize yeni bir dünyanın kapılarını aralayacak.
3)Lösemi
Çinde 27 yaşındaki bir adam gen değiştirme yöntemi ile ilk kez tedavi edildi. Hasta, Lösemiden kurtuldu. New England Tıp Dergisinde yayımlanana göre ilk kez CRISPR tekniği kullanılan yetişkin bir hastada olumlu sonuçlar alındı.
Bu tedaviden sonra araştırmacılar, CRISPR tekniğinin insan DNA`sındaki işlemlerini olumladığını söylüyor.
4) SMA (Spinal Müsküler Atrofi)
5) Duchenne Muskuler Distrofisi
6) Kistik Fibrozis
7) Fenilketonüri
8) Hemofili A
9) Hemofili B
10) Orak Hücreli Anemi
11) Beta Talasemi
Yukarıda sıralanan ve diğer hastalıklarda temel amaç, sağlıksız genin kesilerek yerine sağlıklı genetik materyalin konulmasıdır. Aslında CRISPR tekniğini biraz da bakterilerin yabancı virüs DNA sına müdahalesine benzetebiliriz. Bakteriler gibi bilim insanları da sağlıksız genlere müdahale ediyorlar.
Etik Sorunlar
Her şey mükemmel ilerlese de 21’inci yüzyılda gen üzerine yapılan her çalışmadaki gibi CRISPR teknolojisinde de birçok etik problem baş göstermekte. Bu etik problemlerin kökeni olarak canlıların yaşamsal fonksiyonlarına 3. Şahıs olarak müdahale etmek gösterilebilir. Ayrıca insan DNA`sının bu denli ucuz ve kolay değiştirilmesi de etiğe takılmasına neden olmuştur.
Ayrıca araştırmacıların yaptığı bazı embriyo gen değişiklikleri sonunda istenmeyen semptomların ortaya çıkması ve bunun da nesilden nesle aktarılacak olması CRISPR tekniği hakkında şüphe duyurmuştur.
Bunlarla beraber anne karnındaki HIV’li bebeklere CRISPR/Cas9 uygulaması yapan He Jiankui, birçok tarafın itirazıyla karşı karşıya kalmıştır.Çoğu bilim insanı Jiankui`nin bu çalışmasını “canavarca” bulsa da, Jiankui kendi çalışmasından gurur duyduğunu söylemiştir.
Dünya değişiyor, yeni teknikler ortaya çıkıyor ve uygulanıyor. İnsanlar istese de istemese de…
