CRISPR-Cas9 Nedir?
CRISPR, Türkçede “Düzenli Aralıklarla Bölünmüş Palindromik Tekrar Kümeleri” anlamına gelen “Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats” kelimelerinin baş harflerinden oluşan kısaltmadır.
2012 yılında keşfedilen CRISPR-Cas9 teknolojisi, genomun çeşitli kısımlarına ekleme veya çıkarma yapmayı sağlayarak DNA diziliminde değişikliğe olanak tanıyan bir sistemdir. Bu teknoloji bilim insanlarına DNA yapısına doğrudan müdahale ederek genetik hastalıkları tedavi edebilme olanağı sağlamaktadır.
Önceki genom düzenleme yöntemlerinden daha hızlı, ucuz, doğru ve verimli olup geniş uygulama alanlarına sahip olduğundan bilim dünyasında heyecan yaratmıştır.
Moleküler biyoloji ve genetik mühendisliği alanında çalışan birçok araştırmacı tarafından “insanın ağzını açık bırakacak bir teknik” olarak tanımlanan CRISPR bugüne dek insan kök hücreleri de dâhil birçok canlıda denenmiş ve oldukça olumlu sonuçlar almıştır. 2013 yılında Science dergisi tarafından “yılın en önemli bilimsel gelişmelerinden biri” olarak CRISPR tekniğinin geliştirilmesi seçilmiştir. 2020 Nobel Kimya Ödülü, keşfettikleri CRISPR-Cas9 sistemini genom düzenleme alanında geliştirmelerine katkılarından dolayı Fransız Emmanuelle Charpentier ve Amerikalı Jennifer Doudna’ya verilmiştir.
Nasıl Geliştirilmiştir?
CRISPR-Cas9 teknolojisi, bakteriler ve virüsler arasındaki etkileşimlerin araştırılması sırasında keşfedilen ve çoğu bakteride doğal olarak bulunan CRISPR adındaki edinilmiş bağışıklık sisteminden uyarlandı. Bu sistemin bir kısmı, virüse ait DNA'yı çıkararak parçalayabilen Cas9 adlı proteinden oluşur.
Virüsler bakterilere saldırdığında bakteriye kendi DNA’sını enjekte eder. Bu virüs DNA’sı, bakterinin genetik yapısına girerek virüslerin üretilmesine neden olur. CRISPR sistemi, bakterinin virüs DNA’sını kendi genomuna entegre ederek CRISPR dizilerine yerleştirmesini ve virüs DNA’sını hafızasında tutmayı sağlar. CRISPR dizileri, virüs DNA’sı ile uyuşabilen RNA’lar üretir. Bu RNA’lar, Cas9 adındaki proteine bağlanır ve birleşimlerinden oluşan kompleks yapı, RNA ile uyuşan DNA dizilimlerini arar. Uyuşan dizilimleri bulduğunda o DNA parçaları ile birleşir ve Cas9 enziminin virüs DNA’sını kesmesi sağlanır.
Araştırma sonucunda bu sistemin fonksiyonlarının bir genetik mühendisliği teknolojisi olarak kullanılabileceği fark edilmiştir.
Nasıl Çalışır?
CRISPR-Cas9 sistemi; moleküler bir makas görevi görüp genomun belirli yerlerinden iki DNA iplikçiğini kesebilen, böylece DNA parçalarının eklenip çıkarılabilmesini sağlayan Cas9 adlı bir proteinden ve Cas9’un genomun doğru noktasına gitmesine rehberlik eden, doğru alanları kesebilmesini sağlayan Rehber RNA (İng. guide RNA - gRNA)’dan oluşur.
Bilim insanları, Rehber RNA’yı DNA’daki belirli bir dizilim ile eşleşebilecek şekilde tasarlarlar. Rehber RNA, genomdaki hedef DNA diziliminin bütünleyici RNA bazlarına sahiptir.
Cas9 ve Rehber RNA birlikte hücreye eklenir ve DNA'da ilgili yer bulunduğunda Cas9 DNA dizilimini keser. Bu sayede bilim insanları bu bölgede değişiklik yapabilirler.
Uygulamaları Nelerdir?
Fare, maymun ve çeşitli organizmalar üzerinde genetik araştırmalar yapılmıştır. Tıbbi genetik araştırmalar yanında bitki genomlarının düzenlenmesinde ve yararlı tarım uygulamalarının kolaylaştırılmasında da büyük faydaları olmuştur. CRISPR teknolojisi, hastalık modelleri ve biyoyakıt geliştirme gibi çeşitli alanlarda da potansiyel göstermiştir.
CRISPR-Cas9; kanser, hepatit B, lösemi, yüksek kolesterol ve özellikle Leber’in konjenital amarozu isimli körlüğe sebep olan genetik temeli olan çok sayıda hastalığın tedavisinde umut vaat etmektedir. Bunun yanında AIDS hastalığına neden olan HIV üzerindeki çalışmalar devam etmektedir.
Şu ana kadar araştırmaların çoğu somatik hücrelerin genomlarının düzenlenmesi ile ilgilidir. Üreme hücreleri üzerinde yapılacak değişiklikler nesilden nesile kalıtımsal olarak aktarılacağı için olayın ahlaki ve etik boyutu vardır. Üreme hücrelerinin düzenlenmesine ilişkin etik tartışmalar hâlâ sürmektedir. Üreme hücreleri üzerinde gen düzenlemesi dünyanın pek çok ülkesinde yasa dışıdır. Bunlara rağmen He Jiankui adlı biyofizik araştırmacısı Kasım 2018’de, insan embriyoları üzerinde CRISPR kullanarak dünyanın ilk genetik açıdan düzenlenmiş bebeklerini yarattığını açıklamıştır.
Riskleri Nelerdir?
Genom modifikasyonu ve fonksiyonel düzenlemede etkili olduğunun görülmesine rağmen hedef dışı etkiler de saptanmıştır. Hedef dışı etki, gen düzenlemesi sırasında istenmeden meydana gelen mutasyonlardır. CRISPR-Cas9 sisteminin hatasız bağlanma ve kesimini garantileyecek yollar üzerinde çalışmalar devam etmektedir. Bu amaçla çalışmalar, genomun DNA dizilimi ve Cas9 – rehber RNA kompleksinin farklı versiyonlarının ‘hedef dışı’ davranışları hakkındaki bilgileri kullanarak daha ayrıntılı rehber RNA'lar yapmak ve DNA'nın iki ipliğini birden değil, sadece tek ipliğini kesecek Cas9 enzimi kullanmak yani aynı anda iki rehber RNA ve iki Cas9 enzimi kullanarak yanlış yerden kesim yapılma olasılığını düşürmek üzerinde yoğunlaşmaktadır.
KAYNAKÇA
https://www.youtube.com/watch?v=TdBAHexVYzc
https://medlineplus.gov/genetics/understanding/genomicresearch/genomeediting/#:~:text=CRISPR%2DCas9%20was%20adapted%20from,(or%20closely%20related%20ones)
https://evrimagaci.org/crispr-gen-duzenleme-yontemi-nedir-crisprcas9-sistemini-kullanarak-genleri-nasil-duzenleriz-407
https://www.synthego.com/learn/crispr
https://www.yourgenome.org/facts/what-is-crispr-cas9
https://bilimfili.com/crispr-cas9-nedir
Yazar: Pelin Karataş
Editör: Akın Karahasan
Tasarımcı: Sabri Eren Tofan
0 Yorumlar