CRISPR

The Human Genome Project (HGP) insanlık tarihinin en önemli başarılarından biri değil, en önemlisi ve geleceği en fazla şekillendirecek bir başarı projesidir. Nisan 2003 tarihinde 13 yıllık bir çalışma ve yaklaşık 3 milyar dolar bütçe ile gelmiş-geçmiş en etkin bilim adamı olarak görülebilecek Craig Venter ve ekibi tarafından  tamamlanmıştır. Evrenin ucu, başı, paralel evrenleri gibi sonsuz uzun mesafeler ve erişilmesi güç makro hayaller yerine, Homo Sapiens iç varlığına yönelik bu proje ile evrenin sonsuzluğu yerine nano seviyelerde dolaşan insan genom haritası okunabilmiştir.  Bu şekilde binlerce yıldır bahsedilen alınyazımız denilen olgunun, bizim dışımızdaki etkenler bölümü haricinde kalan kısımları okunmaya başlanmış ve nasıl oluştuğumuz, geliştiğimiz anlaşılmıştır.

Bu tarihten sonra gelişmiş ülkelerde en önemli araştırma alanı olan MBG, mikrobiyoloji ve genetik, alanında yine insanlığın geleceğini ve kaderini şekillendirecek çalışmalar çok büyük bir hızla devam etmektedir. Bu çalışmalar, artık, ortaya koyulan ve 3.1 milyar harften oluşan insan DNA yapısında insanın özellikleri, hastalık yaratan genetik yapı, ihtiyarlık nedenlerini bulma ve değiştirmeye yönlenmiştir. Çeşitli gen şekillendirme teknikleri, öncelikle deney hayvanlarında, embriyolarda ve sonrada artık çoluk-çocuk tüm insanlarda denenmeye başladı.

Bunlardan bir tanesi ve bugün için, 2017 yılı, en etkili, en pratik, en ekonomik ve uygulanabilir olanı CRISPR tekniği  (2012 yılında yayınlanan bir çalışma ve tekniğinin) artık insanlar üzerinde uygulanabilir hale getirilmesidir.  İki bilim kadını, Berkeley Universitesi , Prof. Jennifer Doudna ve Max Planck Institute Prof. Emmannuella Carpentier,  tarafından geliştirilen CRISPR tekniği sayesinde “Artık 2003 yılından beri okumayı başardığımız (biz diyerek  insanoğlu olarak bu kefeye kendimi koymak zevkli oldu, ancak keşke böyle bir projenin kırıntısında bile bulunabilse idim) İNSAN GENOMU YENİDEN YAZILABİLİR, Düzeltilebilir, İstenildiği gibi Şekillendirilebilir” hale getirilmiş oldu. 

CRISPR- Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats – olarak kısaltılan ve Türkçesini yazmaya gerek ve yeter şart bulmadığım bu teknik sayesinde herhangi bir canlı hücresindeki DNA yapısı bilgisayarda yazılan kodlarla değiştirilebilir hale gelmiş oluyor. Yani bizi oluşturan yapı taşlarımızı istenen kodlarla değiştirilebilecek, bu tekniği kullanacak bilim adamları, ülkeler. Örneğin ALS (amyotrophic lateral sclerosis) hastalığına neden olan gen mutasyonu ANG genindeki bir harf mutasyonu (değişimi) sonrasında olduğu değerlendirilmekte. Bir çok farklı genlerde başka tip mutasyonlardan da şüpheleniliyor:  C9orf72 genindeki bir mutasyon ABD’deki ALS hastalığından %30-40 oranda, dünya genelinde ise  SOD1 geni  %15-20 oranında sorumlu tutuluyor.  C9orf72 genindeki  “GGGGCC” segmentindeki bir mutasyon,  yani kodlanan bu 3.1 milyar harften (nükleotid) biri “G” yerine” “A” olunca bu hastalık ortadan kalktığı gibi artık düzeltilen bu genom yapısı gelecek nesillerde ve bir daha ki mutasyona kadar, tekrar olursa tabi yüz milyonda bir olasılık, ortadan kaldırılmış oluyor; bu kadar basit(!)  Bu kromozomdaki gen lokasyonu aşağıdaki şekilde verilmekte, 9 ncu kromozomda.

CRISPR tekniği bakterilerin virüslere karşı bir korunma mekanizmasının takibi sonrası geliştirilmiş. Şöyle ki: Virüs bir bakteri içine kendi DNA’sını bıraktığında, bakteri buna karşı bir savunma mekanizması geliştirmiş. Gelen bu DNA’yı kesip etkisiz hale getiriyor. Kestiği bu DNA parçacığı dizilimini kendi DNA’sına ekliyor. Bir daha ki sefere virüs DNA bıraktığında kendi DNA’sı üzerindeki bu diziye benzediğini RNA ile eşleştirerek anlıyor ve tamam bu düşman dediğinde CAS 9 adlı bir proteinle birlikte bu gelen DNA’yı kesip atıyor. İşte bu olaydan yararlanan bilim insanları aynı tekniği biraz geliştirerek CRISPR’ye erişmiş. Bilgisayarda değiştirilmek istenen kodlar yazılıyor, sonra bunların yerine gelecek dizilim de yazılıyor. İkisi birlikte CAS 9 proteini içinde hücreye gönderiliyor. CAS 9 protein tüm DNA’yı baştan aşağı tarıyor. Bu esnada üzerinde taşıdığı RNA anahtarı sayesinde önceden kodlanan ve yüklenen diziye uyan DNA segmentini bulduğunda bu  protein tam o boğumdan  kesiyor DNA’yı. ve arızalı parçayı çekip çıkarıyor. Kesilen yere yine önceden bilgisayarda kodlanan ve sağlam yeni DNA dizi parçası ekleniyor. Hücre kendi DNA’sını hemen onararak bu dizinin karşısına eşleniğini (A<->C; G<->T) kendi örüyor. Böylece bilgisayarda önceden yazılan tüm kodlar insan ya da başka canlı DNA’sındaki ile değiştirilebiliyor. Yani kendini kendin biçip istediğin şekilde yeniden dikiyorsun.

Bu işlem sadece bir yerde değil bir çok kez tekrar eden dizilerde uygulanıyor. Çünkü DNA’da diziler belki onlarca, yüzlerce kez aynen tekrar edilir halde. Eskiden bunları birer birer değiştirmek gerekirken, bu teknikte CAS 9 ve RNA ikilisi bir geçişte tüm DNA tarayarak değiştirilecek tüm dizileri kesip yerine yenisini ekliyor.

Şimdilik sınırlı sayıda hücrede ekonomik olarak uygulanabiliyor. Yetişkin bir insan vücudunda 100 trilyon hücre olduğundan tüm hücrelerin kromozomlarında bu değişikliklerin uygulanması şimdilik zamanla sınırlı. Ancak yetişkin insanların tüm hücrelerinde bu işlemin uygulanması da gerekmiyor. Örneğin genetik bir kan hastalığında sadece kan hücrelerindeki kromozomlardan yüzde 30-40’ını bu şekilde değiştirmek hastalıktan hem fenotip hem de genotip olarak kurtulmak için yeterli (Normal insanda 5 lt kan oluyor, her mililitrede 4-6 milyon hücre var; yani 20-30 milyar kan hücresi varmış.) Bu hücrelerdeki gerekli sayıda değişiklik yapabilecek makine ve teknik halihazırda mevcut gibi. 

Ancak embriyo seviyesinde – insanın oluştuğu embriyo (blastocist) 5 gün sonra sadece 70-100 hücreden oluşuyor-  yapılacak bir CRISPR girişiminde kolaylıkla tüm hücredeki kromozomlardaki tüm mutasyon geçirmiş diziler kolaylıkla değiştirilebiliyor (İstenirse tabi performans yükseltme maksatlı değişiklikler de yapılabilir.) Nitekim 9 Mart 2017 NewScientist  “A team in China has corrected genetic mutations in at least some of the cells in three normal human embryos using the CRISPR genome editing technique” haberi ile ilk uygulamaların başarı ile gerçekleştirildiği anlaşılmakta. Bu şekilde belirli bir mutasyona uğramış hasta genotipli bir sperm ile döllendirilen yumurta sonrası oluşan embriyoda ortaya çıkan ve babadan aktarılacak hastalık nedeni mutasyonlar daha bu safhada ebedi olarak ortadan kaldırılmış oluyor. 

Ne demek bütün bunlar?

• Tüm genetik hastalıklardan hem kendimiz hem gelecek nesiller için kurtulma, Kanser, ALS, MS, HIV , 
• Kendimizi “EDIT” leyebilme, Hussein Bolt, şimdilerde ise Ramil Guliyev’den bile hızlı koşabilmek, sonsuz IQ, müzisyen, ressam olabilme…
• Hayvanlardan hastalık yapıcı özellikleri kaldırma
• Hayvan organlarını insana transplant yapacak şekilde değiştirme
• Süper bitkiler geliştirebilme
• Tüm beslenme ve yaşayış tarzımızı değiştirme, bazı organların kullanım dışı bırakılması, yemek içmek anlayışı değişmesi
• Obezite ortadan kalkması
• Uzayda ve her türlü ortamda yaşayabilecek modifiye Homo Sapiensler
• Çok etkili ilaç geliştirme
• Sipariş üzerine süper bebekler, Homo Sapiens 2.0, 3.0….
• Yaşlanmayı durdurma ve geri çevirme,

Daha neler, biz bekleyip göreceğiz, onlar çalışıp bunları geliştirirken.  Hayallerle bile sınırlı değil, çünkü olacakların hayalini dahi kuracak bilgi seviyesinde değiliz. Bilemiyorum bizlere de düşer mi?  15. Ağustos,2017,Ankara