CRISPR-Cas9: Genetik Hastalıklar Tarihe Mi Karışıyor?

2020 yılında Fransız mikrobiyolog Emmanuelle Charpentier ile ABD'li biyokimyacı Jennifer Doudna'ya verilen Nobel Kimya Ödülü ile, yıllardır güncelliğini yitirmeyen CRISPR-Cas9 sistemi bilim dünyasının sıcak konularından biri olmayı başardı. Peki bu sistemin nasıl çalıştığını anlamak için bir bilim insanı olmak gerçekten gerekiyor mu?

Canlıların gen kodlarını taşıyan şifreleme sistemi olan DNA, canlıların fizyolojik yapılarından davranışsal eğilimlerine kadar edinilebilecek birçok bilgiyi içinde bulundurur. DNA üzerindeki gen dizilimleri, rastgele olmamakla beraber canlının yapı taşı olan proteinlerin sentezlenmesinde gerekli olan bilgiyi barındırır.

Vücudun sentezlediği proteinler canlının yaşam fonksiyonlarında yer aldığı için aslında hem canlının kendisinin hem de neslinin sağlık durumunu da genellikle belirler. Yine de sağlıklı ebeveynlerin hasta çocuklara sahip olması ya da bu durumun tam tersi de söz konusu olabilir. Bu vakalar partnerlerin çekinik (canlıda etkisini tek başına gösteremeyen) genlerinin bir araya gelmesi ya da DNA'nın farklı sebeplerden ötürü mutasyon (bozulma) geçirmesi sebebiyle oluşabilir. Günlük hayatta bu durumları kahverengi göz rengine sahip ebeveynlerin mavi gözlü çocuklarının doğmasından hemofili ya da orak hücreli anemi gibi daha ciddi rahatsızlıklara sahip çocuklara kadar birçok örnekte gözlemleyebiliriz.

Photo by Sangharsh Lohakare on Unsplash

Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats ya da CRISPR-Cas9, DNA üzerinde bulunan genomları düzenlemeye yarayan bir araç. Yapısı DNA'yı "kesen" ve "düzenleyen" iki yapı olan CRISPR RNA ve Cas9 adlı iki parçadan oluşuyor. Bu kompleks aslında bakterilerdeki doğal bağışıklık sisteminin bir parçası ve insan üzerindeki çalışmalar da bu sistemden esinlenerek sürdürülmekte. Kendisine saldıran bir virüs tespit ettiğinde bakteri, virüs DNA'sını yok etmek için CRISPR-Cas9 yapısını oluşturur. Bu yapı sayesinde hem virüsün genetik bilgisini bir sonraki saldırıda onu hızlıca yenebilmek için kendi DNA'sına kaydeder hem de hâlizahırda hücre içinde bulunan virüs DNA'sını keserek yok eder.

 "Atomic structural model of bacteriophage T4 in UCSF Chimera software using pdbs of the individual proteins" by Creating User:Dr. Victor Padilla-Sanchez, PhD - Wikimedia Commons, lisence: CC BY-SA 4.0 Deed | Attribution-ShareAlike 4.0 International | Creative Commons

Peki CRISPR-Cas9 bu denklemin neresinde? Bilim insanları, bakterinin kendi DNA'sına yapabildiği bu bağışıklık sistemini güçlendirici modifikasyonun çalışma prensibini anlamak için seksenlerden beri çalışmakta. 2000'li yıllara gelindiğinde ise edinilen bilgi birikiminin ışığında, bu sistemin insanlardaki hastalıklarda ne gibi yöntemlerle işlevsel hâle gelebileceği sorusuna yoğunlaştılar.

Farklı gen modifikasyon sistemleri olan ZNFler veya TALENler gibi teknolojilerden daha az maliyetli ve uygulanabilir olması, yapılan çalışmalara ilginin artmasında da etkili oldu. Genleri hassas ve kusursuz şekilde tespit edip yenileyebildiği için hemofili ve orak hücreli anemi gibi genetik hastalıkların tedavisinin yanı sıra, bağışıklık sistemi için çalışan yapıları güçlendirerek kanser tedavisinin başarı oranını arttırma gibi farklı alanlardaki uygulamalarının üzerinde çalışılıyor.

İnanıyorum ki CRISPR-Cas9'un yakın gelecekte tıbba ve ilaç sektörüne katkılarını somut olarak görebileceğimizi söylemek çok da yanlış olmayacaktır, gündemden yakın zamanda düşmesi hayli zor görünüyor.