Gen Makası CRISPR ile Kök Hücre Tedavisi

Doktorlar kanseri iyileştirmek için insan DNA’sını değiştiren CRISPR adlı yeni bir gen tedavisi yöntemi geliştirdiler: CRISPR Cas9 enzimi genlerin daha hızlı, daha ucuz ve daha doğru düzenlenmesini sağlıyor. Peki kök hücre tedavisiyle ana karnında kusursuz süper bebekler tasarlamak etik olur mu?

Genetik DNA makası CRISPR

Dünyanın en etkili DNA makası olan CRISPR Cas9 enzimi, biyoteknoloji ve genetiği kökten değiştiriyor. CRISPR insan DNA’sındaki genlerin tıpkı bilgisayara yazı yazar gibi kes-kopyala-yapıştır yöntemiyle yeniden düzenlenmesini sağlıyor (okunuşu Krispir).

DNA makası takma adını bu özelliğinden alan CRISPR molekülü, genlerimizi DNA üzerinde keserek kırpmaya ve başka yerlere kopyalamaya izin veriyor. Böylece kanser gibi kalıtsal olan veya sağlıksız yaşam neticesinde ortaya çıkan genetik hastalıkları hücre DNA’sından temizlemek mümkün oluyor.

AIDS’i tedavi edecek

AIDS’e kesin çare yazımda doktorların CRISPR enzimini kullanarak HIV virüsünü insan DNA’sından silmeyi başardığını anlatmıştım. İnsanlar üzerinde klinik deneyler henüz başlamadı, ama bu CRISPR’in potansiyelini gösteren müthiş bir gelişme.

İlgili yazı: Sentetik DNA İle Çelikten Güçlü İpek Üretiyoruz

 

Genetik alfabeyi değiştiriyor

İnsan DNA’sı türümüzün kuşaktan kuşağa aktarılan kalıtsal mirası ve genetik alfabesidir. Tüm hastalıkların tedavisi DNA’da yatıyor. Bize can veren ve aslında donanıma kodlanmış bir yazılım olan bu organik molekülü değiştirerek hastalıkları ve yaşlanmayı önleyebiliriz.

Aynı zamanda, her ne kadar tartışmalı olsa da ana karnında tasarım bebekler yaratarak biyolojik açıdan kusursuz insan soyları türetebiliriz. Ancak, gen ve kök hücre tedavisinin etik boyutuna girmeden önce CRISPR enziminin nasıl çalıştığına bakalım.

İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem

 

Gen işlemcisi

Nasıl ki bilgisayarda Word kelime işlemcisi var, genetik biliminde de CRISPR Cas9 gen işlemcisi var. Bu enzim insan DNA’sında bulunan genetik alfabedeki harfleri silmeye ve yeni harfler eklemeye izin veriyor.

Cas9 enzimi sayesinde kök hücre tedavisinde önemli gelişmeler kaydedeceğiz. Örneğin, laboratuarda karaciğer yetmezliğine karşı sağlıklı karaciğer hücreleri klonlayacak ve ardından biyoprinterda kendimize sağlıklı bir karaciğer basacağız.

Böylece organ nakli için sıra beklemeye gerek kalmayacak ve insan kendi organını reddetmediği için ameliyat riski tarihe karışacak. İleride bizzat vücudumuzun içindeki karaciğer hücrelerine CRISPR ile gen tedavisi uygulayıp yaşlanan organın gençleşmesi ve kendini iyileştirmesini sağlayacağız.

İlgili yazı: Kök Hücre ile Kalp Kası Tedavisi Başladı

 

Tek gerçek gençlik iksiri

Masallar ve Indiana Jones filmlerindeki gençlik iksirini arıyorsanız doğru yere geldiniz. Gen tedavisi gelecekte yaşlanmayı önlemekte kullanılacak ve Cas9 enzimi bu konuda işimizi kolaylaştırıyor; ama önümüzde uzun bir yol var.

10 yıl içinde ilk tasarım bebekler doğacak. Bunlar Superman gibi üstün güçlere sahip olmayacak; ama göz tembelliğine yol açan gizli şaşılık genlerini ve uzağı bulanık görmeye neden olan miyop genlerini bebeklerin DNA’sından sileceğiz. Hatta ela gözlü bebek yerine mavi gözlü bebekler tasarlayacağız.

İlgili yazı: İnternette teknik takip ve gözetimi önleme rehberi

 

Sentetik canlılar

Diğer CRISPR kullanım alanı ise sentetik biyoloji: Bu bağlamda kök hücre tedavisi ve gen mühendisliği yoluyla küresel ısınmanın zararlı etkilerini hafifleteceğiz. Örneğin, küresel ısınma nedeniyle çölleşen asitli topraklarda az suyla büyüyen salatalık üretip açlık tehlikesini önleyeceğiz.

Atmosferdeki kirliliğe bağlı karbondioksit artışı nedeniyle besin değeri azalan tahılların daha besleyici olmasını sağlayacağız. Ancak, sentetik biyolojinin faydaları global açlığı gidermekle sınırlı değil.

İlgili yazı: VPN Engelleme Türkiye’de Nasıl Aşılır?

 

Biyonik bitkiler

Gelecekte bitki hücrelerinin genetiğini değiştirerek gece lambası gibi ışık saçan çiçekler üreteceğiz. Hatta bu çiçeklerin içinden geçen özel bir sıvı elektrik akımı taşıyarak akıllı telefonlarımızı şarj edecek.

Biyonik bitkilerle sınırlı kalmayarak gün ışığından elektrik üreten yapay yapraklar ürettik bile: Bazı bahçe güllerine denizdeki yosunlar ve denizanalarında görülen ışık saçma genlerini ekledik. Böylece biyolüminesans ile gecelerimizi canlı ışıkla aydınlatan güllerimiz oldu.

Bunlar GDO’lu ekmek mayasıyla birlikte patenti alınan ilk sentetik canlılar ve bu tür biyonik bitkiler pek yakında bahçe düzeni ile iç dekorasyonun bir parçası olacak.

İlgili yazı: VPN engellemeyi aşmak için Stunnel kullanın

 

Evcil virüsler

Bugüne kadar hep hastalık yapıcı bakteriler ve virüslerle mücadele ettik. Peki bunları ele geçirip evcilleştirerek retroviral tedavi yoluyla karşı saldırıya geçsek ne olur?

Örneğin, grip virüsü veya koli basili genlerini CRISPR Cas9 enzimi ile değiştirebilir ve hastalık bulaştırmak yerine, doğada bize bulaşarak vücudumuzu hastalıklara karşı aşılamalarını sağlayabiliriz. Nitekim İnanılmaz Örümcek Adam 1 filminde, evcil bakteriler şehirlere hava yoluyla bulaşan genetik aşı yapmakta kullanılıyordu.

İlgili yazı: Sansüre Karşı TOR ve Orbot Rehberi

 

Ne zaman?

Bu teknolojilerin bir kısmı yakın gelecekte kapımızı çalacak, ama havadan aşı yapan evcil bakteriler ancak 30 yıl sonra gerçek olacak; çünkü CRISPR kusursuz bir gen tedavisi yöntemi değil. Bu enzim genleri yanlış kesebilir ve yanlış yerlere yapıştırabilir. Bu yüzden süreci iyileştirmek gerekiyor.

Her ne kadar gelecekte birçok bakteriyolojik, viral ve genetik hastalık Cas9 enzimiyle ortadan kalkacak olsa da önce bazı sorunları aşmamız gerekiyor.

İlgili yazı: Renk Körlüğünü Düzelten Gözlük

 

Bakteri evcilleştirmek kolay mı?

Bakteriler ve virüsler hızla çoğaldıkları için hızla mutasyon geçiyor. Bu yüzden mikroplar antibiyotiklere direnç kazanıyor. Dolayısıyla bakterilere gen tedavisi için kullanılacak genleri eklemek ve onları evcilleştirmek zor.

“Doktor bakterileri” doğaya bıraktığımız zaman mutasyon geçiriyorlar. En iyi ihtimalle tedavi edici genlerini kaybedebilirler. En kötü ihtimalle daha tehlikeli hastalıklara yol açabilirler.

İlgili yazı: Kontrollü Güç >> Telefon pil ömrünü uzatan en iyi 5 yöntem

 

Biyolojik silah

Yine de laboratuarda yanlışlıkla üretilen bir virüs doğaya yayılarak bütün insanları öldürecek tarzında, 12 Maymun felaket filmine benzeyen senaryolardan korkmanıza gerek yok. Açıkçası mikroplar hızla mutasyon geçirdiği için etkili biyolojik silah yapmamız da zor.

Tedbir almalıyız

Doktorlar bu risklerin çoktan farkında olduğu için laboratuarda geliştirilen evcil bakterilerin genlerinde özel değişiklikler yaptılar. Öyle ki bu bakteriler sadece laboratuarda bulunan besinlerle besleniyor. Bütün güvenlik önlemlerini aşıp pencereden kaçsalar bile doğada açlıktan ölüyorlar. 😉

Biz de bundan yola çıkarak CRISPR enziminin tarım ve bilgisayar dünyasındaki yararlarını anlatabiliriz. En basitinden, GDO’lu bitkiler böcek ilacı kullanmadan kımıl zararlısıyla veya tırtıllarla edebilecekler. Bugün CRISPR ile GDO’lu bitkiler üretebiliyoruz.

GDO halk arasında kullanılan yanlış bir terim; ama konunun anlaşılır olması için yazmakta çekince görmüyorum. GDO, genetiği değiştirilmiş organizma demek. Bu açıdan bakarsak DNA’sı CRISPR ile değiştirilmiş bütün canlılar GDO’ludur.

İlgili yazı: Dünya’daki hayatın kökeni Mars mı?

 

Böcek ilaçları

Bazı ülkelerde böcek ilaçlarına dayanıklı GDO’lu sebzeler yetiştiriyoruz. GDO insan sağlığına zararlı olmamakla birlikte böcek ilaçları zehirli. Her ne kadar bunlar doğada hızla bozulup zararsız hale gelse de bir insanın ömrü boyunca tükettiği farklı besinlerdeki ilaç kalıntıları kanser riskini artırabilir.

Ancak, felaket tamtamları çalmaya başlamadan önce hatırlatmamız lazım: GDO’lu olmayan bitkilerde de bol miktarda böcek ilacı kullanılıyor. Bunların 40 yıl sonra hangi insanda hangi hastalığa yol açacağını testlerle belirlemek çok zor.

Epigenetik faktörler dahil çok fazla değişken var ve tam da bu yüzden ister tasarım bebekler yaratmak isteyelim ister sentetik canlılar üretelim, CRISPR kullanırken dikkatli olmamız gerekiyor.

İlgili yazı: Asteroit Madenciliği Başlıyor

 

Genetik bilgisayarlar

CRISPR Cas9 enzimi gelecekte DNA’ya veri depolayan organik bilgisayarların önünü açacak. Bizzat GDO’lu insan hücrelerine veri kaydedeceğiz ve genetik bilgisayarlar ortaya çıkacak.

Organik bilgisayarların Dünya gezegenini Asimov’un Vakıf ve Dünya bilimkurgu romanında hayal ettiği gibi dev bir canlıya, yaşayan bulut bilişim gezegeni Gaia’ya dönüştürme potansiyeli bulunuyor. Nasıl derseniz 40 yıl sonra hayal gücümüzü zorlayan gelişmeler yaşanacağını söyleyebilirim.

Bırakın insan beynini organik süper bilgisayara dönüştürüp bu tür aşkın insanların zihinlerini telepatik internetle doğrudan birbirine bağlayarak bir tür kolektif akıl ve süper zeka oluşturmayı, sıradan domates tarlalarını bile genetik veri merkezi olarak kullanabileceğiz.

Örneğin köyde ektiğimiz domatesleri toplayıp salça yapana kadar tarlalarımızı mahallenin geçici genetik hafızası ve organik veri depolama merkezi olarak kullanacağız. Bugün açıkça hayal olan, ama uzak gelecekte sıradanlaşacak bir teknoloji.

İlgili yazı: Dünya’ya En Çok Benzeyen Gezegen

 

Biyoteknoloji, kök hücre ve CRISPR

Sihirli üçlü bu: Peki halk arasında genetik makas molekülü dediğimiz CRISPR Cas9 enzimi tam olarak nedir ve nasıl çalışır? Bu enzim DNA’daki genleri nasıl kesip kopyalıyor ve başka yere yapıştırarak gen sırasını nasıl değiştiriyor? Kısaca görelim.

Gen mühendisliği

Arkadaşlar gen mühendisliği çok zor bir şey ve biz de bu yüzden sıfırdan DNA tasarlayarak yeni canlılar üretmekten vazgeçip sentetik biyolojiye yöneldik. Nitekim sırf canımız istedi diye sıfırdan tekboynuzlu veya kanatlı at yapamayız. Ancak, gelecekte bir gün gen tedavisi ile mevcut atlara süs amaçlı tekboynuz ekleyebiliriz.

Etik olarak tartışmalı; ama mamut klonlama yazısında anlattığım gibi, CRISPR enzimi kullanılan gen tedavisi ile fillerin soyunun tükenmesini önlemek ve buzul çağından sonra soyu tükenen tüylü mamutları geri getirmek mümkün.

En azından, Afrika fillerine donmuş mamutlardan çıkarılan mamut genlerini ekleyerek onları tüylü fillere dönüştürebiliriz. Böylece bu filler Afrika gibi kaçak avlanmanın yaygın olduğu ülkeler yerine, az insanın gittiği Doğu Sibirya veya Alaska tundralarında üreyerek çoğalabilir.

İlgili yazı: Ay Nasıl Oluştu?

 

Soylu amaçlar

Bunlar güzel planlar ama sandığımızdan zor şeyler. Gen mühendisliğinin neden zor olduğunu ve CRISPR’in işleri nasıl kolaylaştırdığını görmek için önce DNA’ya göz atmamız gerekiyor.

İnsan DNA’sında sadece 19–20 bin aktif gen (protein kodlayan gen) bulunuyor. Bebeklerin büyümesinden yediklerimizi sindirmeye ve burnumuzun şeklinden gözümüzün rengine kadar birçok işlevsel özelliğimizi bu genlere borçluyuz.

Oysa DNA’nın yüzde 98’i aktif olmayan genlerden oluşuyor. Ancak bunların da genetiğe etkisi var: Pasif DNA, zamanında genlerimize sızmış olan eski virüs DNA’sıyla birlikte çeşitli öngörülemez mutasyonlara neden oluyor.

Aslında DNA’mızın esnekliği ve mutasyon kabiliyeti sayesinde yaşadığımız çevreye daha iyi uyum sağlıyoruz. Yarıyıl tatilinden yola çıkarak buna güzel bir örnek verelim.

İlgili yazı: 10 Adımda kara deliğe düşen astronota ne olur?

 

İsviçre Alpleri

Alplerin doğal güzellikleri ve yeşili kartpostallara konu olmuştur; ama İstanbul’da nemli deniz seviyesinde yaşadıktan sonra yüksek rakımlı kuru Alplere taşınmak, özellikle de havadaki oksijen yükseklerde azaldığı için size zor gelebilir.

Ancak, esnek DNA’mız birkaç ay içinde akciğerlerimiz, kalbimiz ve kan hücrelerimizin dağ havasına alışmasını sağlıyor. Oysa DNA’nın adaptasyon kabiliyetini artıran mutasyonların zararlı yanları da var: DNA’daki aktif ve pasif genler farklı kombinasyonlarla bir araya geldiği zaman kanser gibi hastalıklara yol açabiliyor.

İlgili yazı: İnsan Ömrü Neden 122 Yıl?

 

Gen mühendisliği bu yüzden zor

Sağlıklı insan yaratmak için genlerimizle nasıl oynayacağız? Can bu ve şakaya gelmez: 19-20 bin aktif gen en azından 400 milyon gen kombinasyonu ediyor. Buna pasif DNA’yı eklersek kombinasyon sayısı müthiş artıyor ve gen mühendisliği çıkmaza giriyor.

İnsan genlerinde değişiklik yapmak öyle kolay değil. Her hastalık da göz rengi gibi bir veya birkaç renge bağlı değil. Yüzlerce ve binlerce genin kombinasyonundan etkilenen kritik hastalıklar var. Ya bir geni düzeltelim derken vücudun başka yanını bozup iyice hasta edersek?

İlgili yazı: Ciltteki Kırışıklık ve Yara İzlerine Son

 

Epigenetik

Başımızda bir de epigenetik sorunu var: Stres durumu, uykusuzluk, beslenme alışkanlıkları, yaş gibi sebeplerle genetik kodumuz değişmiyor. Ancak, hangi genlerimizin daha aktif olacağı ve DNA’da kendini daha iyi ifade edeceği anlık olarak değişiyor. Buna gen ifadesi (epigenetik) diyoruz.

Şimdi düşünün: 20 bin aktif gen kombinasyonuna pasif DNA’nın mutasyon kombinasyonlarını eklediniz. Üstüne de epigenetik faktörleri eklediniz. Ortaya öyle büyük bir sayı çıktı ki bilgisayarlarla 4 milyar yıl boyunca DNA sentezlesek yepyeni bir canlıyı ancak üretebiliriz.

İlgili yazı: 400 Yaşındaki Köpekbalığı İle Ölümsüzlük

 

Alın size evrim

İnsan türünün ortaya çıkması neden 4 milyar yıllık bir evrim süreci gerektirdi sanıyorsunuz? Bu iş kolay değil de ondan. Doğa 4 milyar yıl boyunca sayısız gen kombinasyonunu farklı canlılarda denedi. İçlerinden bir insan zor çıktı.

Şimdi biz gen mühendisliği ile doğanın 4 milyarda tamamladığı işi 30 yılda yapmaya çalışıyoruz. Tabii ki olmaz. Bu yüzden sıfırdan canlı yaratmaktan vazgeçen bilim insanları sentetik biyolojiye yöneldiler; yani mevcut canlılara yeni genetik özellikler kazandırmaya başladılar.

İlgili yazı: Google’a göre insanlar 500 yıl yaşayabilir

 

Parfüm mayaları

Dediklerine göre kozmetik ürünlerde kredi kartına taksit kaldırılmış. Ülkemizde dolar artarken TL değer kaybediyor ve parfümün ne kadar pahalı bir ürün olduğuna dikkat edersek bu tür ekonomik önlemlerle alışveriş yapmak iyice zorlaşıyor.

Peki ya elimiz hiç parfüm sürmeden güzel koksaydı? Ekşi mayalar bu noktada devreye giriyor. Bilim insanları ekşi ekmek mayasını aldılar ve CRISPR Cas9 enzimini genetik makas gibi kullanarak maya DNA’sına yeni genler eklediler.

Böylece ekşi ekmek ve bira mayası parfüm gibi güzel kokular üretmeye başladı. Gelecekte bu tür mayalar içeren çözeltileri elinize krem gibi sürebileceksiniz. Bu sayede birkaç saat boyunca eliniz veya boynunuz parfüm kokacak.

Üstelik gelecekte bu tür genetik çözeltileri elinize sürdüğünüz zaman bizzat deri hücreleriniz geçici olarak parfüm gibi kokacak.

İlgili yazı: Stephen Hawking ve Sandalyesi Nasıl Çalışıyor?

 

CRISPR’in yararları

Okuduğunuz yazıyı bilgisayara yazmak kurşunkalemle kağıda yazmaktan kolay. Sonuçta yanlış harfe basarsam hemen geri alıp silerim. Cümlelerdeki kelimelerin yerini ve yazılışını değiştirip metni hızla düzenleyebilirim. CRISPR da diğer gen tedavisi yöntemlerine göre bu avantajı sağlıyor.

Kısacası 40 yıldır gen tedavisi teknikleri kullanıyoruz. Ancak, eskiden bir hücrenin genetiğini hızlı ve kalıcı olarak değiştirmek çok zordu. Üstelik oldukça pahalıydı. CRISPR sayesinde potansiyel kalıtsal hastalıkları önceden tespit etmek için bebek DNA’sı sentezlemek 1000 dolara kadar düştü.

Eskiden bir farenin genlerini değiştirmek yıllar alıyordu. Şimdi insan hücrelerini birkaç günde değiştirebiliyoruz.

İlgili yazı: Nemesis: Dünya’ya Göktaşı Savuran Ölüm Yıldızı

 

Nasıl yapıyoruz?

Eskiden bir DNA’daki genleri değiştirmek için özel çözeltiler kullanıyorduk. Ardından çözeltideki parçacıkları kullanarak yeni genleri laboratuar kabındaki hücrelerin zarından geçiriyor ve çekirdek DNA’sına ekliyorduk (buna transfeksiyon, geçişli enfeksiyon yöntemi diyoruz).

Böylece hücrede genetik değişiklik yapmasak bile DNA’daki bazı genlerin birkaç gün boyunca kendini çok daha güçlü olarak ifade etmesini sağlıyorduk.

İlgili yazı: Kızıl Nova: İkiz Yıldızlar 2022’de çarpışacak

 

Hücre çorba oluyordu

Bu yavaş ve pahalı yöntemin büyük bir dezavantajı vardı. Hücrenin içi bizim eklediğimiz yabancı genlerle çorba oluyordu. Üstelik bu genlerin pek azı kendini ifade ederek yararlı değişiklikler yapıyordu. Ayrıca yeni genler kendini hücre DNA’sına eklemediği için tedavi de geçici oluyordu.

Oysa beterin beteri var: Hücrenin içi tam karışık çorbaya dönünce hangi genin hücre DNA’sında yararlı bir değişiklik yaptığını bilemiyorduk. Kısacası genetik tedavinin işe yarayıp yaramadığını görmüyorduk. Belki de genler biz farkında olmadan hücrenin başka bir yerini bozuyordu.

İlgili yazı: Yer Fıstığı Şekilli Yıldız Sistemi Ezber Bozdu

 

Retroviral tedavi

Bugün CRISPR dışında kullanılan en etkili yöntem retroviral tedavi: Virüsler ve özellikle retrovirüsler canlılara bulaşmaya alışık oldukları için hücre DNA’sına kendi genetik kodunu kalıcı olarak ekliyor.

Ancak iki sorun var: Tek tek virüslerle gen düzenlemek çok yavaş bir işlem ve virüsler hızlı mutasyon geçirdikleri için virüs genlerini tedavi edilecek hücreye aşılamak da zor. Çoğu zaman virüs, yararlı genler hedef DNA’ya ulaşmadan önce mutasyon geçiriyor ve virüse eklediğimiz bütün genler siliniyor!

Ayrıca virüsün hedef DNA’da istenmeyen, yanlış bir yere bağlanıp hücrenin genetiğini bozma ihtimali bulunuyor.

İlgili yazı: Kuantum Fiziğinde Klonlama Yasak

 

AIDS tedavisi

Elimizde CRISPR kullanmayan son bir alternatif gen tedavisi var ve bunu da AIDS hastalarının HIV virüsüne karşı direnç kazanmasını sağlamakta kullanıyoruz. Aslında DNA’yı kesmek için Cas 9 enzim makası kullanmak yerine, çinko bazlı nükleaz enzimleri kullanıyoruz.

Ancak bu da problemli bir yöntem; çünkü her seferinde tek bir geni kesip yapıştırabiliyoruz. Bunun nedeni ise genleri kesmek için her seferinde ayrı bir protein molekülü tasarlamak zorunda olmamız.

İlgili yazı: Işınla Beni Scotty! >> İnsan ışınlama ne zaman?

 

Üşenmeden tasarlayalım

Maalesef protein tasarlamak öyle kolay bir iş değil. Bu mikroskobik moleküller gen tedavisinde kullanmak için istediğimiz şekilde olmalılar. Oysa biz protein moleküllerini o kadar hassas bir şekilde yönetemiyoruz. Örneğin üç boyutlu şekillerini tam olarak göremiyoruz.

Bir proteinin kendi üzerinde nasıl kıvrıldığını göremediğimiz zaman, gen kesen CRISPR alternatifi protein makasımız da kör makas olabiliyor. Bu tür defolu proteinlerin genleri iyi kesemediği için DNA’ya zarar verme ihtimali var.

İlgili yazı: Zaman Neden Geleceğe Akıyor?

 

Sıra CRISPR’de

Artık CRISPR Cas9 enziminin gen mühendisliği yerine sentetik biyolojinin önünü açarak gen tedavisini nasıl kolaylaştırdığını biliyorsunuz. Cas9 enzimi genleri bakteri ve virüslerin doğal mutasyon geçirme hızında değiştirmemizi sağlıyor.

Biz de gen tedavisinde kullanılacak genleri mikroplarla hücre DNA’sına taşıdığımız için en nihayet DNA’da istediğimiz gibi değişiklik yapabiliyor ve kalıcı gen tedavisi uygulayabiliyoruz. Üstelik DNA’nın neresini değiştirdiğimizi gördüğümüz için zararlı mutasyonlar olursa hemen fark edip düzeltiyoruz.

Özetle eski gen tedavisi yöntemleri silme tuşu olmayan bir bilgisayarla yazmak gibiydi. Yazdıklarımız sayfada kalıyordu ve üstüne yazamadığımız için DNA metnini istediğimiz gibi değiştiremiyorduk. Bu yavaş ve hantal yöntemler Word’de düzenlediğimiz metni son gösterme biçimlendirmesi ile okumaya çalışmaktan daha zordu.

İlgili yazı: Lazer Işınlı Güneş Enerjisi Uydusu Geliyor

 

Evrensel anahtar

Buraya kadar CRISPR’in hataya yol açmadan toplu gen düzenlemeye izin veren bir tür otomatik gen makası olduğunu söyledik. Ancak enzimin bunu nasıl yaptığını anlatmadık. Aslında oldukça basit bir mantığı var:

Cas9 enzimi hırsızların kapının kilidini açmakta kullandığı maymuncuk gibi bir evrensel anahtar. Nasıl ki maymuncuk aynı tasarıma sahip olan, ama farklı anahtarlar kullanan bütün kilitleri açıyor; Cas9 da insan DNA’sındaki bütün genleri kesip yapıştırabiliyor. Her kesme işlemi için ayrı protein tasarlamaya gerek kalmıyor.

Ancak unutmayın: CRISPR gen tedavisini hücreye taşıyacak bir postacıya ihtiyacımız var. Bu açıdan Cas9 enzimi havadan atılan bir bombaya benziyor; ama bombayı hedefe savaş uçaklarıyla taşımak gerekiyor. Sentetik biyolojinin gen taşıyıcıları ise bakteri ve virüslerdir.

İlgili yazı: Hormonlu Satürn ve 200 Kat Büyük Halkaları

 

Virüslerin bağışıklık sistemi

Bakteriler ve virüsler insanlara bulaşıp hastalık yaptığı için kendi bağışıklık sistemlerinin olmadığını mı sanıyorsunuz? Tersine onlar da başka mikroplardan yanal gen transferi ve diğer yollarla yabancı DNA alıyor. Dolayısıyla kendilerini işgalci genlere karşı savunmaları gerekiyor.

Cas9 enzimi, doğadaki bakterilerin DNA’sına bulaşan yabancı genleri söküp atmakta kullanılıyor. CRISPR, DNA üzerinde RNA molekülü ile işaretlenen yabancı genleri buluyor ve bunları kesip atıyor.

Günümüzde hekimler DNA’da tedavi veya geliştirme amaçlı genetik değişiklikler yapmak için düzenlenecek olan genleri önce RNA ile işaretliyor. Ardından, CRISPR’i üstlerine salarak DNA’da istedikleri yerde değişiklik yapıyor.

İlgili yazı: Hiperküp: Evren Neden Üç Boyutlu?

 

Bu yüzden evrensel anahtar

CRISPR her türlü genetik kilidi açan maymuncuk özelliğini RNA molekülüne borçlu. Böylece değişiklik yapılacak her gen için ayrı genetik makas da yapmıyoruz. Yalnızca değişiklik yapılacak yerleri RNA ile işaretliyoruz. Hem RNA üretmek DNA kesmek için yeni makas proteinleri üretmekten daha kolay.

DNA bakım ve onarım atölyesi

İnsan DNA’sı da bizi hastalıklardan korumak için kişisel bakım yapmak zorunda. 🙂 Bunun için de RNA moleküllerden oluşan özel genetik şablonlar kullanarak zaman zaman kendini onarıyor.

Örneğin bazen bir takım genler DNA üzerinde sıkışıp kalıyor. Bu tür takoz genler organlarımızın sağlıklı çalışması için gereken protein sentezleme yollarını tıkıyor. DNA da RNA şablonları yardımıyla sorun çıkaran genleri DNA’dan söküp atıyor.

DNA’mız özellikle hücre bölünmesi sırasında ortaya çıkan genetik hataları düzeltmek için RNA şablonlarına başvuruyor. Doktorlar da bunlara kendi gen tedavisi şablonlarını ekliyor ve böylece DNA kendini onarırken araya CRISPR enzimini katarak gerekli genetik değişiklikleri de yapıyor.

İlgili yazı: Bilimsel Okuryazarlık Düzeyini Ölçmenin 2 Yolu

 

Aç-kapa Artema

Doğrusu kanser gibi hastalıkları önlemek için insan DNA’sına yeni genler eklemek zorunda değiliz. Bunun yerine hastalık yapıcı genleri devreden çıkarabiliriz. Bunun için tek yapmamız gereken şey CRISPR enzimini kör makas olarak imal etmek. Ardından zararlı genin üstüne salmak.

Bu durumda Cas9 enzimi, o geni kesmek yerine üstüne bağlanacak ve onu yerine mıhlayacaktır. Bu da hastalıklı geni devreden çıkaracaktır; ama söz konusu yöntemin klinik araştırmaları hızlandıran bir faydası daha var. O da genleri test amacıyla açıp kapamak.

Şöyle düşünün: Yeni bir gen tedavisini test etmek için DNA’ya bir takım genler ekliyorsunuz. Sonra bunları sırayla açıp kapıyor ve DNA’nın işleyişini bozup bozmadığına bakıyorsunuz. İşte bu sayede CRISPR ile kalıcı gen tedavisi geliştirmek hızlanıyor.

İlgili yazı: Laptop Boyunda Optik Kuantum Bilgisayar

 

Sayı üstünlüğü

Bazen bir hücreyi tedavi etmenin en iyi yolu, hücrede bulunan hastalıklı genlerden daha fazla sayıda sağlıklı gen eklemektir. Böylece doktor genler hastalıklı genleri hücre sıvısında köşeye sıkıştırarak bir güzel pataklayabilir ve hücrenin sağlığına kavuşmasını sağlayabilirler. 😉

Mitokondriler ve yaşlanma

Buna gençlik tedavisinden örnek verebiliriz; çünkü yaşlanmayı önlemek hepimizin hayali. Örneğin, hücrelerimizin içinde yer alan enerji fabrikaları olan mitokondri organcıkları, yediğimiz besinleri solunum yoluyla yakmayı sağlıyor.

Hatta yaşlanmayı, eskisi kadar hızlı koşamamayı ve sonunda yaşlanarak ölmeyi mitokondri genlerinde çıkan zararlı mutasyonlara borçluyuz. Bizler, hücredeki mitokondrilerin enerji üretim kapasitesi azaldığı  zaman yaşlanmaya başlııyoruz.

İlgili yazı: Fizik Yasalarını Bozan Karanlık Enerji

 

Gençlik iksiri

Ancak, gelecekte sağlıklı mitokondri solunum genlerinin sayısını artırarak yaşlanmayı yavaşlatabilir ve insanların gençleşmesini sağlayabiliriz. Bunun dışında, CRISPR molekülünü DNA’dan bir geni silmek veya gende yararlı bir mutasyona yol açmak için de kullanabiliriz.

Bir geni değişikliğe (mutasyona) uğratmak için DNA molekülünü oluşturan baz çiftlerini alıyoruz ve çifte sarmal DNA üzerindeki yerlerini değiştiriyoruz (bir cümledeki kelimeyi cümlenin başına taşımak gibi).

Aynı şekilde hücrenin DNA’sına yeni baz çiftleri (kelimeler) ekleyebilir veya genleri değiştirebiliriz (geliyom yerine, geliyorum yazmak gibi). Zaten geceleyin parlayan yosun genlerini de bahçe güllerine böyle ekliyoruz. 🙂

İlgili yazı: Samanyolu Kütlesini Tartınca Hafif Çıktı

 

Diyabeti iyileştirmek

Dünyada kendine düzenli olarak ensülin iğnesi yapmak zorunda olan çok sayıda diyabet hastası var. Bu da vücudu yıpratıyor. Oysa hastaların bağırsaklarındaki mikropların ensülin salgılamasını veya pankreas hücrelerinin düzgün çalışmasını sağlarsak yeterli miktarda ensülin üretip iyileşebilirler.

Nitekim daha şimdiden ensülin salgılayan bakteriler üretmeyi başardık. Geriye CRISPR tabanlı gen tedavisini hastanelere getirerek bütün diyabet hastalarını iyileştirmek kaldı.

İlgili yazı: DNA’nın Tutkalı Kuantum Dolanıklık

 

Renkli mikroplar

Aslında mikropların ilaç aldıkları zaman mikroskop altında farklı renklerde parlamasını sağlayarak yeni ilaçları çok daha hızlı şekilde test edebiliriz. Bundan birkaç yıl önce denizanalarının karanlıkta ışıldamasını sağlayan GFP genini kobay bakterilere eklemeyi başardık.

Artık bu bakteriler yeni bir geni test ederken farklı renklerde ışık saçıyor; ama CRISPR enziminden en önce kalp hastaları yararlanacakmış gibi görünüyor: Damar sertliğini görüntülemek için yapılan anjiyo işlemi sırasında kana radyoaktif bir boya veriyoruz.

Gelecekte ise vücuda renkli bakteriler enjekte edeceğiz. Bu zararsız mikroplar kan damarlarının ve lenflerin içire girip bütün vücudumuzu hastalıklara karşı tarayacaklar. Böylece hastaneye gitmeye gerek kalmadan, sadece akıllı telefonla kendimize check-up yapmak mümkün olacak.

İlgili yazı: DNA’da gizli yeni veri katmanı Epigenetik kod

 

Kanserin tedavisi

Özetle CRISPR enzimi, kalıtsal hastalık riskini tespit etmek amacıyla insanların gen haritasını çıkarmak için gereken DNA sentezleme sürecini hızlandırıyor. Seri halde DNA sentezlemek gen tedavisinin de hızlanması anlamına geliyor.

Yine de CRISPR kusursuz çalışmıyor ve az da olsa gen düzenleme hataları yapıyor. Bu da örneğin kanserli urların daha hızlı yayılması gibi tehlikelere yol açabilir. Bu yüzden doktorlar CRISPR Cas9 enziminin doğru çalıştığından emin olmak istiyor ve ancak bunu garanti ettikten sonra insanlar üzerinde klinik deneylere başlayacaklar.

Her durumda CRISPR’in geleceği parlak görünüyor. Cas9 sayesinde insan vücudunun bağışıklık sistemini kanserle savaşmak için güçlendireceğiz. Böylece hastalar vücudu yıpratan kemoterapi işlemine gerek kalmadan, kendi bağışıklık sistemleriyle tümörleri yok edecekler.

İlgili yazı: DNA Yeniden Yazılıyor >> İnsan DNA’sına Yeni Harfler Ekleniyor

 

Tasarım bebekler ve etik kaygılar

Önümüzdeki yazılarda gen tedavisinde CRISPR kullanımının farklı yollarını anlatacağız. Ancak asıl sorunumuz etik kaygılar: Doğacak bebekleri biyolojik açıdan kusursuz insanlara dönüştürmek için ana karnındaki embriyoya müdahale etmek doğru mu?

Sonuçta canlıların genetik kodunu değiştirmek bize yaşam ve ölüm gücünü veriyor. Gen tedavisinde artık öyle bir noktaya geldik ki her şey mümkün ve asıl sorun neyi yapmamız gerektiğine karar vermek. Örneğin bütün sivrisinekleri bizi soktukları için öldürmek yararlı olur mu?

Unutmayalım: Bugün Amazon ormanlarında doğal dengeyi koruyan ve gelecekte yeni ilaçlar geliştirmemizi sağlayacak genler içeren çok özel böcekler yaşıyor. Bunların büyük kısmı ormanda sadece tek bir ağacın tek bir dalında yaşıyor. Biz ağaçları kestikçe birçok türü daha tanımadan yok ediyoruz. Ne büyük bir kayıp yaşıyoruz!

İlgili yazı: Ahtapot DNA’sı Uzaylı mı?

 

Genetik soykırım

Sivrisinekler sıtmaya yol açtığı için dünyadaki bütün sivrisinekler ile hastalık yapıcı bakterilerin üremesine mani olup bu canlıların soyunun tükenmesine yol açmak uygun mudur? Peki ya bugün yok ettiğimiz bakteriler ve sivrisineklerin genlerine yarın ihtiyacımız olursa?

Son olarak insan DNA’sına veri kaydetmek için insan hücrelerini CRISPR kullanan gen tedavisi ile gerçek bir genetik bilgisayar haline getirdiğimizi düşünelim.

Bu durumda insanın benliği, huyu-suyu, düşünceleri, psikolojisi ve duyguları nasıl değişecek? Ya geleceğin süper beyinli insanları bugünkü makineler gibi empati yeteneğinden yoksun duygusuz varlıklar olursa?

Sonuçta insanları süper bilgisayara dönüştürelim derken hiç aklımıza gelmeyen yeni genetik hastalıklara, organ yetmezliğine ve hatta kısırlığa yol açabiliriz. Yazımızın gelecek bölümünde CRISPR Cas9 genetik makas enzimi ile gen tedavisinin etik boyutlarını ele alacağız.

CRISPR yaşlanmayı nasıl önleyecek?

¹Inhibition of Cas9 with Bacteriophage Proteins