CRISPR-Cas9 Nedir?

CRISPR-Cas9, bilim dünyasında heyecan yaratan bir genom düzenleme aracıdır. Daha önceki tekniklerden daha hızlı, daha ucuz ve daha yüksek doğruluklu olup, geniş bir potansiyel uygulama yelpazesi vardır.

Nedir bu CRISPR-Cas9?

- CRISPR-Cas9 genetikçilerin ve tıp araştırmacılarının, genomun çeşitli kısımlarına ekleme, çıkarma ya da DNA dizilimininde değişim yapmalarına olanak tanıyan özgün bir teknolojidir.

- Şu anda varolan en basit, çok yönlü ve duyarlı genetik manipülasyon yöntemi olduğundan, bilim dünyasında büyük ilgi görmektedir.

Nasıl işliyor?

-CRISPR-Cas9 sistemi, DNA’da değişiklik (mutasyon) yaratan iki önemli molekülden oluşur:

Cas9 adlı bir enzim: Genomun belirli yerlerinden iki DNA iplikçiğini kesebilen “moleküler bir makas” görevi görür. Böylece DNA parçaları eklenebilir veya çıkarılabilir.

Rehber RNA (İng. guide RNA – gRNA) denilen bir RNA parçası: Daha uzun bir RNA iskeletin içindeki, önceden tasarlanmış küçük (yaklaşık 20 bazlık) bir RNA diziliminden oluşur. Uzun RNA iskeleti DNA’ya bağlanır ve önceden tasarlanmış dizilim Cas9’un genomun doğru noktasına gitmesine rehberlik eder. Böylece Cas9 enzimi doğru yerleri keser.

- Rehber RNA, DNA’daki belirli bir dizilimi bulup bağlanmak için tasarlanır. Rehber RNA, genomdaki hedef DNA diziliminin bütünleyici RNA bazlarına sahiptir. Bunun anlamı, en azından kuramsal olarak, rehber RNA’nın genomda sadece hedef dizilime bağlanacağı demektir.

- Cas9 rehber RNA’yı izleyerek, DNA’da ilgili yere gider ve DNA’nın iki iplikçiğinde de kesik oluşturur.

- Bu aşamada hücre DNA’nın hasar gördüğünü fark eder ve onarmaya çalışır.

- Bilimciler DNA onarım mekanizmasını kullanarak, ilgilendikleri hücrenin bir ya da birden fazla geninde değişiklik yapabilirler.

Nasıl geliştirildi?

- Bazı bakterilerin bünyelerinde CRISPR-Cas9 sistemine benzer bir gen düzenleme sistemi bulunur. Bakteriler bu sistemi işgalci patojenlere, örneğin virüslere karşı yanıt olarak kullanır; yani bir bağışıklık sistemi gibi.

- CRISPR kullanarak, bakteriler virüs DNA’sından parçalar çıkarırlar ve bir daha saldıracak olursa virüsü tanımalarına ve savunmaya geçmelerine yardımcı olması için birazını saklarlar.

- Bilimciler bu sistemi hayvan hücrelerinde kullanılacak şekilde uyarlıyor.





Genleri Değiştirmek İçin Başka Hangi Teknikler Var?

- DNA’da oluşan değişikliklerin sonuçlarını inceleyerek, bilimciler yıllar içinde genetik ve gen işlevi hakkında çok şey öğrendi.

- Bir gen üzerinde değişklik yapılabilirse, değişikliğin etkileri incelenerek, genin işlevinin ne olduğu hakkında fikir edinilebilir.

- Uzun süre boyunca, genetikçiler mutasyon yaratmak için ışınım veya kimyasal kullandı. Ancak mutasyonun genomun neresinde oluşacağını kontrol edemiyorlardı.

- Son yıllarda ise genetikçiler genomdaki belirli yerleri değiştirmek için genlerin bütününü veya bazları ekleyip çıkararak, “gen hedefleme” yapıyor.

- Geleneksel gen hedefleme, genleri ve genetiği incelemek için çok değerli olmakla birlikte, bir mutasyon yaratması uzun sürüyor ve oldukça da pahalı.

- Gen hedefleme yöntemlerini iyileştirmek için son zamanlarda çeşitli “gen düzenleme” teknolojileri geliştirildi. Bunlara CRISPR-Cas sistemleri, yazım etkinleştirici benzeri etkileyici nükleazlar (TALEN’ler) ve civa parmaklı nükleazlar (ZFN’ler) bulunuyor.

- CRISPR-Cas9 sistemi şu anda genleri düzenlemek için en hızlı, ucuz ve güvenilir sistem olarak öne çıkıyor.



Uygulamaları ve Vaatleri Neler?

- CRISPR-Cas9 genetik bileşeni olan çok sayıda tıbbi rahatsızlığın (kanser, hepatit B ve hatta yüksek kolesterol) tedavisinde kullanılmak için yüksek potansiyele sahip.

- Önerilen uygulamaların çoğu somatik (bedensel) hücrelerin genomlarının düzenlenmesi ile ilgili olsa da, üreme hücrelerinin (İng. germline) düzenlenme potansiyeline ilişkin ilgi ve tartışma da sürüyor.

- Üreme hücreleri üzerinde yapılacak değişiklikler nesilden nesile aktarılacağı için olayın ahlaki bir boyutu var. Üreme hücreleri üzerinde gen düzenleme yapmak, şu anda Birleşik Krallık da dahil dünyanın pek çok ülkesinde yasa dışı.

- Bedensel hücreler üzerinde CRISPR-Cas9 veya diğer gen düzenleme teknolojilerinin kullanımında ise herhangi bir sıkıntı yok. Zaten az sayıda da olsa, ölümcül durumlarda tedavi için kullanıldılar.



CRISPR-Cas9 Gelecekte Nasıl Olacak?



- CRISPR-Cas9’un insanlarda rutin olarak kullanılır olmasına daha epeyce zaman var gibi görünüyor.

- Araştırmaların çuğu hâlâ model hayvanlar ve yalıtılmış insan hücreleri üzerindeki kullanıımına yoğunlaşıyor. Amaç tabi ki günün birinde bu teknolojiyi kullanarak insanlara rutin tedaviler yapabilmek.

- “Hedef dışı” etkilerin elimine edilmesine odaklanan çok sayıda çalışma var. Çünkü bazen CRISPR-Cas9 sistemi, hedeflenen ve değiştirilmek istenen gen yerine başka bir noktada kesim şeklinde hata yapabiliyor.

CRISPR-Cas9’da daha iyi hedefleme



- Çoğu zaman rehber RNA 20 bazlık belli bir dizilim taşıyor. Bunlar, düzenlenecek gendeki hedef dizilimin bütünleyicileri oluyor. Ancak rehber RNA’nın bağlanabilmesi için bu 20 bazın hepsi gerekli değil.

- Buradaki problem şu ki, örneğin 20 bütünleyici bazdan 19 tanesi genomda bambaşka bir yerde daha bulunuyor olabilir. Dolayısıyla rehber RNA’nın hedeflenmek istenen yere değil de, oraya bağlanma riski doğar.

- Cas9 enzimi de o zaman yanlış yeri keser ve olmaması gereken bir yerde mutasyona neden olunur. Bu bazen birey için zararsız olur; bazen ise son derece tehlikeli bir durum oluşturabilir.

- Bilimciler CRISPR-Cas9 sisteminin hatasız bağlanma ve kesmesini garantileyecek yollar bulmaya çalışıyor. Bunu başarmak için üzerinde çalışılan iki yol var:

. Genomun DNA dizilimi ve Cas9-gRNA kompleksinin farklı versiyonlarının “hedef dışı” davranışları hakkındaki bilgi kullanılarak, daha ayrıntılı rehber RNA’lar yapmak.

. DNA’nın iki ipliğini birden değil de, sadece tek ipliğini kesecek Cas9 enzimi kullanmak. Bu da aynı anda iki rehber RNA ve iki Cas9 enzimi kullanmak ve böylece yanlış yerde kesim yapılma olasılığını düşürmek anlamına geliyor.



Kaynak: YourGenome, “What is CRISPR-Cas9?”



BilimFili.com "GCRISPR-Cas9 Nedir?”

https://bilimfili.com/crispr-cas9-nedir/