Yeni moda: gen biçimlendirmesi

Genetik bilgimizi depolayan DNA’mızda yaklaşık altı buçuk milyar yapıtaşı (nükleotid) bulunur. Bunu, bir kitap içindeki harfler olarak düşünebiliriz. DNA’mızın alfabesinde sadece dört harf (nükleotid) vardır: A, T, G ve C. Bu harfler yan yana gelerek fonksiyonel gen bölgelerini (cümleleri) oluşturur. Aynen kitaplardaki gibi, bazen genlerde de yazım yanlışları (mutasyon) olur. Bu yanlışlar, cümleleri anlamsız hale getirebilir. DNA’da bunun karşılığı, bir genin işlevinin bozulmasıdır. Birçok hastalığın temelinde, genlerdeki bozukluklar (mutasyonlar) yatar. Bazı hastalıklar tek gendeki mutasyonlar ile ortaya çıkarken (Akdeniz anemisi, talasemi, hemofili, kistik fibroz vb) daha kompleks hastalıklar birçok mutasyonun bir arada bulunması ile gerçekleşir (kanser, diyabet vb). DNA’mızdaki mutasyonları spesifik olarak düzeltme şansımız olsaydı, birçok hastalığı önleyebilirdik ya da tedavi edebilirdik. Bu düşünce, uzun zamandır var olmasına karşın, birkaç sene öncesine kadar imkansız gibi görünüyordu. Ancak gen biçimlendirme (gene editing) metodu olarak da bilinen bir yöntem ile artık DNA’nın herhangi bir yerindeki mutasyonu onarmak, ya da istenilen değişikliği yapmak mümkün. Yani, bir kitabın içindeki yazım yanlışını kitap basıldıktan sonra düzeltmek, kelimeleri değiştirmek, hatta cümleleri çıkarıp eklemek artık mümkün. Peki nasıl çalışıyor bu mekanizma?

1980’lerin başından itibaren, genlerin istenildiği gibi değiştirilmesine yönelik çeşitli metodlar geliştirilmişti. Fakat birçoğunun en büyük sıkıntısı, istenilen değişikliğin yanısıra DNA’nın başka yerinde istenilmeyen değişikliklere yol açmalarıydı. A genini düzeltirken B genini bozma şansı, bu tekniklerle oldukça yüksekti. Deneysel çalışmalarda kullanılmalarına rağmen, tıp alanında bu teknolojilerin kullanımı bu nedenle mümkün değildi. Bakterilerin kendi bağışıklık sistemlerini oluşturmalarında rol alan ve yabancı DNA parçalarını yok etmelerini sağlayan DNA dizileri olan CRISPR (2002), bu dizilere bağlanarak onları kesen enzim Cas9 (2005), yapının diğer bileşenleri (2005-2012) ve bu bakteriyel mekanizmanın memelilerin de DNA dizisini değiştirmek için kullanılabileceğinin bulunmasıyla (2015) CRISPR/Cas9 gen editleme metodu, en gelişmiş ve hata payı az olan metod olarak moleküler biyolojide bir devrim yaratmış durumda. Science dergisinin bu teknolojiyi, 2015 yılının en büyük buluşu seçmesi tesadüf değildi.

Gen biçimlendirme tıpta nasıl bir devrim?

Deneysel alanda CRISPR/Cas9 ile bir organizmada ya da hücrede istenilen mutasyonun gerçekleştirilmesi ve böylece genlerin işlevlerine bakılması mümkün hale geldi. Birçok hastalık modelinin yaratılması için istenilen DNA dizisi değişiklikleri artık daha mümkün. Örneğin, Alzheimer ya da kansere yol açtığı düşünülen bir mutasyonu, insan hücrelerinde oluşturup, o hücrelerin deneysel bir modelde nasıl davrandıklarına bakmak. Bu metod artık bizim laboratuvarımız da dahil birçok laboratuvarda temel bilim araştırmaları için rutin hale geldi.

Gen biçimlendirme, hastalıkların tedavisinde de kullanılmakta. Birçok araştırma grubu, Akdeniz anemisi ya da talasemi hastalarından alınan kan hücrelerindeki mutasyonları düzelterek hastaya, kendisinden ve mutasyonu düzeltilerek sağlıklı hale getirilmiş hücreleri geri vererek tedavi etmenin yollarını denemekte. Bir klinik çalışma, CRISPR/Cas9 kullanarak bir göz hastalığı olan Leber konjenital amaurosis’e yol açan CEP290 genindeki mutasyonu hastalarda düzeltme denemelerine başladı bile.

Etik kaygılar ve teknik yetersizlikler

Gen biçimlendirme metodu istenilenin dışında bir değişime yol açmıyor diye düşünülse de elbette bu kesin değil. Bu nedenle, insanda kullanımına oldukça temkinli yaklaşmak gerekmekte. Zaten klinik deneyler katı kurallara ve düzenlemelere bağlı. Etik kurallar çok az ülkede bu teknolojinin insan tedavisi için kullanımına izin verirken (ABD, Japonya ve Çin’de, klinik çalışmalara izin verilmiş durumda), insan embriyolarında istenildiği gibi kullanılması dünya üzerinde yasak. Ancak geçen sene, Çin’de bir araştırmacı, iki insan embriyosunda AIDS’e yol açan HIV virüsünün hücrelere girmek için kullandığı CCR5 adlı geni CRISPR/Cas9 teknolojisi ile etkisiz hale getirdiğini açıkladı. Bu bebeklerin yaşadığı biliniyor, ancak uzun vadede kendilerine ne olacağı ve bu genin etkisiz hale getirilmesinin kendilerinde başka nasıl değişiklikler yaratacağı bilinmiyor. Büyük infiale yol açan bu çalışma, teknolojinin hangi amaçlar için kullanılabileceğine dair kaygı da yaratmıyor değil.

Biyoteknoloji ve genetik bilimi akıl almaz bir hızla ilerlerken CRISPR/Cas9 teknolojisi ile düşünebildiğimiz herhangi bir genetik değişiklik yapılabiliyor. 19. yüzyılda kimya, 20. yüzyılda fizik alanındaki devrimsel gelişmeler, şüphesiz 21. yüzyılda genetikte yaşanacak. CRISPR/Cas9, bazıları için DNA’nın keşfinden sonraki en büyük gelişme. Bu alandaki sıcak tartışmaları, bazen bilim kurgu tadındaki gelişmeleri ve ilerlemeleri zamanla daha sık duyacağız (örnegin bu teknik kullanılarak hayvanlarda insan organları üretimine başlandı). CRISPR/Cas9’u geliştirenlerin içinde iki bilim kadını bulunmakta: Emmanuelle Charpentier ve Jennifer Doudna. Bu iki ismi yakın bir gelecekte Nobel ödülü alırken görürsek şaşırmayacağız. Almazlarsa da, kadınların sağladığı büyük bilgiler ışığında gelişen bilimsel devrimlerin kredisini alan erkeklere yenileri eklenmiş olacak.