Yeni Bir Gen Düzenleme Yöntemi: Birincil Düzenleme

Kısaca CRISPR olarak adlandırılan gen düzenleme yöntemi biyolojide yeni bir çağ başlattı. Bu yöntemden yararlanılarak genetiği değiştirilmiş bitkiler ve hayvanlar üretilebiliyor, tehlikeli mutasyonların sebep olduğu hastalıkları önlemek ve tedavi etmek için araştırmalar yapılabiliyor.

CRISPR yönteminde, önce bir “rehber RNA” tarafından değişiklik yapılacak DNA bölgesi tespit edilir. Daha sonra Cas9 olarak adlandırılan bir enzim DNA’nın bu bölgesini “kesip çıkarır”. Hücredeki DNA onarım mekanizmalarının Cas9 tarafından sağlanan şablonu kullanarak kesik DNA’yı onarmasıyla düzenleme tamamlanır.

CRISPR yönteminde, önce DNA sarmalındaki her iki iplikçik de moleküler makaslarla kesilir, daha sonra hatalı dizi doğrusuyla değiştirilir. 

CRISPR yöntemi, her zaman mükemmel bir biçimde çalışmaz. DNA’nın her iki iplikçiğinin kesilmesi ve daha sonra onarılarak yeniden birleştirilmesi sırasında bazen hatalar meydana gelir. Yanlış baz dizileri DNA’ya eklenebilir ya da DNA’dan çıkarılabilir. Hatta bazen DNA’nın hedeflenenden farklı bir bölgesinde düzenleme yapılır. Bu hataların bazen, kanseri tetikleyen genleri etkinleştirmek gibi, çok tehlikeli sonuçları olabilir.

Harvard Üniversitesi Broad Enstitüsünde çalışan Prof. Dr. David Liu ve arkadaşları 2016 yılında “temel düzenleme” adını verdikleri yeni bir gen düzenleme yöntemi geliştirmişlerdi. DNA sarmalındaki her iki iplikçiğin de kesilmesini gerektirmeyen bu yöntem baz dizisinde hassas değişiklikler yapılmasına imkân veriyor. Ancak temel düzenleme yöntemi, on iki farklı türü bulunan nokta mutasyonların (genellikle kopyalanma sırasında meydana gelen DNA’nın belirli bir noktasındaki eklenme, silinme ve değişiklikler) sadece dört türünü düzeltmek için kullanılabiliyor.

Aynı araştırma grubu yakın zamanlarda CRISPR’e alternatif yeni bir gen düzenleme yöntemi daha geliştirdi. “Birincil düzenleme” adı verilen yeni yöntem de DNA sarmalındaki iplikçiklerin ikisinin birden kesilmesini gerektirmiyor. Üstelik bu yöntem temel düzenleme gibi sadece belirli türdeki nokta mutasyonları değil herhangi bir türdeki nokta mutasyonu düzeltmek için kullanılabiliyor.

Araştırmacılar, laboratuvar ortamında büyütülmüş insan hücreleri üzerinde yeni yöntemi test etmiş, orak hücre anemisine ve Tay-Sachs hastalığına sebep olan mutasyonları düzeltmeye çalışmışlar. Nature’da yayımlanan sonuçlara göre birincil düzenleme CRISPR ile karşılaştırıldığında hem -belirli türde hücreler hariç- daha verimli hem de hata oranı daha düşük.

Birincil düzenlemeyi gerçekleştiren iki ana bileşen var. Bunların biri, CRISPR’de de kullanılan Cas9 ile ters transkriptaz olarak adlandırılan bir enzimin bileşimi olan bir protein. Diğeri ise pegRNA olarak adlandırılan bir RNA dizisi. pegRNA hem değişiklik yapılacak DNA bölgesini tespit eden bir rehber hem de eklenecek baz dizisinin sentezlenmesi için şablon görevi görüyor. Başlangıçta Cas9, pegRNA tarafından işaret edilen DNA bölgesinde bir “çentik” açıyor. Daha sonra ters transkriptaz enziminin pegRNA’nın sağladığı şablonu kullanarak sentezlediği DNA dizisi bu noktaya iliştiriliyor. Son aşamada hatalı dizi kesilerek doğrusuyla değiştiriliyor.

Araştırmacılar, birincil düzenlemenin insanlardaki genetik sorunların yaklaşık %89’unu düzeltmek için kullanılabileceğini söylüyorlar. Ancak yeni yöntemin insanlar üzerinde kullanılmaya başlanmasından önce pek çok çalışma yapılması gerekiyor. Öncelikli olarak gen düzenleme işini gerçekleştirecek protein ve RNA dizisinin hedeflenen hücrelere güvenli ve etkili bir biçimde nasıl aktarılabileceğinin belirlenmesi gerekiyor. Bağışıklık sisteminin nasıl tepki vereceği de henüz bilinmiyor.