Genetik Mutasyonları ‘Kimyasal Cerrahi’ ile Düzeltebilmek Mümkün mü?
Araştırmacılar tarafından hastalıkların arkasındaki genetik mutasyonları düzeltebilen ‘’kimyasal cerrahi’’ de bir atılım gerçekleştirdiler.
Bilim adamları bu yaklaşımın, hastaların vücutlarındaki mutasyonları düzelterek belirli genetik hastalıkların anlaşılması için yeni yollar sunabileceğinden umutlu.
Hastalıklarla bağlantılı olan on binlerce genetik varyasyon bulunmaktadır. Birçok hastalık çok sayıda varyasyon içermekle birlikte, orak hücre anemisi dahil hastalıkların büyük çoğunluğu ‘nokta mutasyonu’ adı verilen sadece tek bir genetik kod hatasından kaynaklanmaktadır.
Başka bir deyişle, A (adenin), T (timin), C (sitozin) ve G (guanin) olarak adlandırılmış dört formda yer alan ‘bazlar’ olarak bilinen molekül çiftlerinden meydana gelen çift sarmallı DNA’nın basamaklarının birinde oluşan hatadır.
Hastalıklarla bağlantılı 32,000 bilinen nokta mutasyonunun yaklaşık olarak yarısı, A (adenin) yerine G (guanin) bazının yer alması ve tamamlayıcı baz çifti olarak C (sitozin) yerine T (timin) bazının yer almasından kaynaklanmaktadır.
Bilim adamları, gen düzenleme aracı olan Crispr- Cas9’ın modifiye edilmiş sürümünü kullanarak A (adenin) bazını G (guanin) bazına ve T (timin) bazını C (sitozin) bazına çeviren ‘baz düzenlemesi’ olarak bilinen bir prosesle bu hataları düzeltebileceklerini söylüyorlar.
Bu çalışma, insan embriyolarında guanini (G) adenine (A) dönüştürmek için baz düzenlemesi tekniklerini kullanan Çin’deki bir ekip dahil diğer bilim adamları tarafından yürütülen araştırma ile birlikte aynı ekip tarafından sitozini (C) timine (T) ve guanini (G) adenine (A) dönüştüren daha önceki bir araştırmanın hemen ardından gündeme geldi.
MIT ve Harvard Broad Enstitüsü’nden yeni araştırmanın yazarı David Liu, ‘’ Şu anda, kan hastalıkları, genetik işitme bozukluğu, genetik körlük… ve bazı nörolojik bozukluklar için potansiyel teröpatik tedavileri incelemek ve doğrulamak için baz düzenleme yöntemini kullanıyoruz.’’ dedi.
Nature dergisinde yazan Liu ve ekip arkadaşları, yeni Crispr-Cas9 baz düzenleme aracını nasıl geliştirdiklerini açıklıyorlar.
Yeni sistem içerisinde, RNA olarak bilinen tek zincirli genetik materyelin bir bölümü, aracı, Cas9 proteinin çözüldüğü DNA’nın kusurlu bölümüne yönlendirir. Sistem içerisinde spesifik olarak geliştirilmiş enzim, adenin (A) bazını, hücrelerin sisteminde guanin (G) olarak okunan inosin adı ile bilinen moleküle dönüştürerek kimyasal olarak değiştirir.
Sistemde kullanılan Cas9 proteini, DNA’nın çift zincirini bölmesin diye engellendi.
Baz düzenleme aracı, sadece problemli bazın yanındaki DNA zincirinin karşısındaki boşluğu oluşturmak yerine hücreyi, DNA zincirinin etrafındaki bölgenin yerini alması için uyarıyor.
Liu, ‘’Timinin (T) karşısındaki baz, sitozin (C) ile eşleşen inosine dönüştürüldüğünden dolayı bu açılma, hücreleri timin (T) ile sitozini (C) yer değiştirmek için harekete geçirdi.’’ dedi ve ekibin, hem bakteri hem de insan hücrelerinde bu yaklaşımın çalıştığını gösterdiğini ekledi.
DNA’yı yeniden programlayarak hatalı geni düzenleme
1- Cas9 olarak adlandırılan proteine tutunan RNA molekülü, nokta mutasyonu yanındaki DNA bölümüne eşleştirmek için programlanır.
2- RNA, DNA ile hizalanır ve sistem çift sarmalı çözer. Crispr-Cas9 aracı içindeki enzim, adenini (A) guanin (G) olarak okunan inosin molekülüne kimyasal olarak dönüştürür.
3- Ardından onarım için DNA’nın karşı zinciri açılır. İnosini görene kadar enzim, timin (T) ile sitozini (C) yer değiştirir.
Liu, bu tekniğin, geleneksel Crispr- Cas9 tekniklerine kıyasla baz çiftlerinin değiştirilmesi üzerine bazı avantajlar sağladığını, en azından rastgele ekleme ve silme problemlerine daha az eğilimli olduğunu, baz çiftlerini değiştirmede istenmeyen değişikliklere neden olmadığını ve yetişkin hücrelerde çok iyi çalıştığını ekliyor. Bununla beraber, Liu, baz düzenlemenin, DNA parçalarını (uzantılarını) silmek yada eklemek için kullanılamadığını da belirtti.
Ayrıca araştırma ekibi, vücutta fazla demir birikmesine neden olan kalıtsal hemokromatoz olarak bilinen hastalığı taşıyan bir hastadan alınan hücrelerdeki nokta mutasyonunu düzeltmek için yeni baz düzenleme aracı kullanımı dahil tekniğin çalışma uygulamalarını gösterdi ve şu anda hastalardan düzenli olarak kan alımı sağlandı.
Fakat Liu, hastalıkların tedavisi için daha fazla çalışmaya ihtiyaç duyulacağını söyledi. Guardian’a yaptığı açıklamada Liu ‘’ [a] hastalığını tedavi etmek için gerekli mutasyonu kolaylıkla yapmanın ötesinde pek çok ek adım var.’’ dedi.
Londra’daki Francis Crick Enstitüsü’nden gelişim genetikçisi Robin Lovell-Badge, yeni araştırmayı, akıllı ve önemli bilim olarak tanımladı.
Robin Lovell- Badge, ‘’Pek çok genetik hastalık, tek bir baz çiftinin bir başkasının yerini aldığı mutasyonlardan kaynaklanmaktadır.’’ dedi. ‘’ Bu, temel araştırmalarda, hem hastalık modelleri oluşturmak hem de teoride kalıtsal veya kalıtsal olmayan genetik hastalıkları düzeltmek amacı ile yeni baz düzenleme yöntemlerini önemli kılmaktadır.’’
Kent Üniversitesi’nde genetik bilimci Darren Griffin, bu araştırmanın yapay ortamda döllenmenin gelişebileceği embriyolar için kültürlerdeki gelişmelerle sonuçlanabileceğini öne sürdü. Fakat Griffin, bunun, doğuma ayrılmış insan embriyolarındaki genetik hataları düzeltmek için geniş çapta kullanılmasının daha az olası olduğunu söyledi. Çünkü etik sorunlar göz önüne alınmasa bile, embriyo tarama zaten, doktorların zararlı mutasyonlar olmaksızın embriyoları seçmelerine imkan vermektedir.
Fakat, Liu bu teknolojinin, doğumdan sonra genetik hastalıklarla mücadele etmek amacıyla hastalarda kullanılabileceğini söyledi.
Journal Science’da yayımlanan ikinci çalışma, RNA’daki adenin (A) bazlarını inosine dönüştürebilen Crispr bazlı bir aracın yeni sürümü ile gen düzenlemesi için başka bir adımı ortaya çıkardı.
Bu araç kullanılarak yapılan değişiklikler DNA’da meydana gelmediği için, oluşan proteinleri geçici olarak değiştirirler. Bu gelişme, sadece gen düzenlemesi etrafındaki bazı etik ikilemleri önlemekle kalmıyor ayrıca iltihaplanma gibi hücre içerisinde geçici değişikliklerden kaynaklanan hastalıklarla mücadele etmek için yollar sunuyor. Bununla birlikte, istenmeyen hedeflere yapılan değişikliklerden dolayı oluşan problemleri çözmek için daha fazla çalışma gerekmektedir.
Liu “ Tamamlayıcı yaklaşımlar olarak, DNA ve RNA baz düzenlemesinin birlikte, özellikle geniş çapta bir dizi potansiyel araştırma ve tedavi uygulamaları sağlayacağını ümit ediyorum.“ dedi.
Kaynak : theguardian.com
