DNA’nızı Kesen Bir Makas: CRISPR-Cas9 Teknolojisi

Kredi:

CRISPR’ın hikayesi, bir konferansın kahve molasında iki kadın bilim insanının tanışmasıyla başlıyor. Zorlu çalışmalar sonucunda ise geleceğimize ve genetiğimize yön verecek olan bu teknoloji ortaya çıkıyor. Dikkatinizi çekebildiysem, haydi devamını okumaya!

DNA zincirlerini kesmeye ve yeniden birleştirmeye olanak sağlayan “CRISPR-Cas9”, 2020 yılına damgasını vuran ve Fransız mikrobiyolog Emmanuelle Charpentier ile ABD'li biyokimyacı Jennifer A. Doudna adlı iki kadın bilim insanına Nobel Kimya Ödülünü kazandıran belki de geleceğimizin ve genetiğimizin en önemli buluşlarından biri.

Kredi: For Emmanuelle Charpentier portrait, credit Bianca Fioretti of Hallbauer & Fioretti. For Jennifer Doudna portrait, credit User:Duncan.Hull and The Royal Society., CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Kendisinden “DNA’da Ameliyat Yapabilen Teknoloji” olarak da bahsedilen CRISPR-Cas9 en kısa tanımıyla bir genom düzenleme aracı. Yani araştırmacıların DNA üzerinde ekleme-çıkarma yapmalarına ya da DNA dizilimlerini değiştirmeye izin veren fazlasıyla yeni ve orijinal bir teknoloji. Tam adı ile “Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats” Türkçeye net bir şekilde çevrilmese de ona “Düzenli Aralıklı Palindromik Tekrar Kümeleri” desek yanlış olmaz. CRISPR ile demek istenilen canlının DNA dizisinde yer alan ve CRISPR lokusunu tarif eden gen dizileridir. Bunlar cas genleri ve onu takip ederek gelen tekrar ve aralık dizileridir. Cas ise organizmanın bağışıklık sisteminde görev alan proteinlerin genel adıdır. CRISPR kümeleri 1980 yılından beri bilinse de ancak 2005’te üç farklı grubun araştırmaları ile savunma mekanizmasındaki rolü anlaşılmıştır. Keşfettikleri şey, CRISPR kümelerinde bulunan aralık genlerinin, o organizmayı enfekte eden bazı virüslerle aynı dizilime sahip olduğuydu. Bir virüs DNA’sı ile aynı dizilime sahip aralık genine sahip olmanın anlamıysa, o virüse karşı direnç oluşturabildiğinin bir göstergesi olması. 2012 yılında Jennifer Doudna ve ekibi, canlının DNA’sını kesebilecek, izole edip düzenleyebilecek bir tatbik geliştirdi. En sade şekliyle aktif Cas9 proteini, DNA’yı yüksek hassaslıkta kesebilmeleri için gereken tek şey o DNA dizisini kesebilecek bir makastı. Bu doğrultuda DNA’nın o bölgesindeki baz dizisine karşı gelen RNA molekülü oluşturuldu ve Cas9 proteini ile birleştirilerek bir kompleks meydana getirildi. Ve sonuç; CRISPR-Cas9 teknolojisi, DNA’nın istenilen bölgesinden kesim yapabilmeyi olanaklı kılıyor.

Kredi:Pixabay

İşin en karmaşık kısmı olan mekanizmasına gelecek olursak CRISPR-Cas9 sistemi, DNA’da mutasyon yaratan iki önemli molekülden oluşur. İlki genomun belirli yerlerinden iki DNA iplikçiğini kesebilen “moleküler bir makas” görevi gören Cas9 enzimi. İkincisi gRNA (guide RNA) olarak bilinen rehber RNA’dır. gRNA kendisinden daha uzun bir RNA iskeletinin içinde yer alır ve önceden tasarlanmış küçük bir RNA diziliminden oluşur. Uzun RNA yapısı DNA’ya bağlanır ve önceden tasarlanan Cas9’un genomun doğru noktasına gitmesine öncülük eder ve bu şekilde Cas9 tam olarak istenilen bölgeyi keser. Bu aşamada hücre DNA’nın hasar gördüğünü anlar ve tamir etmeye çalışır. İşte tam olarak bu noktada bilim insanları DNA onarım mekanizması yardımıyla, ilgilenilen hücrenin geninde değişiklik yapabilirler. “İnsanı hayrete düşüren bir teknik” olarak tanımlanan CRISPR, insan kök hücreleri de dahil olmak üzere birçok canlıda denendi ve olumlu sonuçlar elde edildi. Tabi ki daha çok yeni bir teknoloji olması tekniğin mükemmelleştirilmesi adına daha çok çalışma gerektiriyor olsa da çok çeşitli alanlarda başarılı tedavileri mümkün kılacağı ortada.