Yaşam Bilimleri

İnsan Embriyolarında CRISPR ile Gen Mutasyonlarının Düzeltilmesi – Tamer Önder

Genomumuzda yaklaşık 20,000 adet gen var. Bunlardan yaklaşık beşte birinde herhangi bir mutasyon olduğunda genetik hastalıklar ortaya çıkabiliyor.  Mutasyona uğramış ve genetik hastalıklara yol açan genlerin bir sonraki nesle geçmesi engellenebilir mi? Çok yakın bir zamana kadar bu sorunun cevabı “hayır” idi. Ancak CRISPR teknolojisi ile artık bu mümkün –  Nature dergisinde geçtiğimiz günlerde  yayınlanan makalede insan embriyolarında mutant bir genin düzeltildiği bildirildi.

Çalışmanın konusu, her 500 kişiden birini etkileyen, kalıcı bir tedavisi bulunmayan ve ani ölümlere yol açabilen hipertrofik kardiyomiyopati. MYBPC3 genindeki mutasyonlar bu hastalığa yol açıyor. Hastaların mutasyonu çocuklarına geçirme riski yüzde 50. Çalışmada, hasta bir erkekten alınan sperm ile sağlıklı bir kadından alınan yumurtalar tüp bebek teknikleri kullanılarak döllenip “hastalıklı” embriyolar oluşturuluyor. Aynı anda embriyolarda CRISPR kullanılarak spermden gelen mutant MYBPC3 geni düzeltiliyor ve embriyolar hastalıktan kurtuluyor.

Embriyolarda gen düzeltmesi için CRISPR’in üç bileşeni gerekiyor: (1) DNA kesici CAS enzimi, (2) CAS enzimini MYBPC3 genine hedefleyen sentetik rehber RNA, ve (3) kesim sonrası hücrenin DNA tamiri sırasında kalıp olarak kullanabileceği normal MYBPC3 genine ait kısa bir DNA parçası. Bu üç bileşen, tüp bebek prosedürü sırasında sperm ile beraber yumurtaya enjekte ediliyor. Embriyoların kültür ortamında gelişmesi sağlanıyor ve 8 hücreli hale geldiklerinde, DNA’ları incelenerek mutasyonun düzgün bir şekilde tamir edilip edilmediği belirleniyor. Görülüyor ki embriyoların büyük bir çoğunluğunda spermden gelen mutant MYBPC3 yerine genin normal, yani düzeltilmiş kopyası bulunuyor.

Bu çalışmada üç önemli nokta dikkat çekiyor. Birincisi, CRISPR bileşenlerinin yumurtanın içine sperm ile beraber enjekte edilerek embriyoların mozaik olma olasılığının azaltılması. Mozaiklik embriyoyu oluşturan hücrelerin genetik olarak birbirinden farklı olması demek. Örneğin 8 hücreli bir embriyoda 6 hücre mutasyondan arınmışken, diğer iki hücrede gen mutant olarak kalabiliyor. Bu da klinik uygulamalarda kabul edilemez bir durum.

Dikkat çeken ikinci nokta, spermden gelen mutant genin tamiri sırasında kalıp olarak enjekte edilen DNA’nın değil de MYBPC3 geninin anneden gelen kromozomdaki normal kopyasının kullanılması. Embriyolardaki tamir mekanizmasının diğer hücrelerden farklı işlediği ve dışarıdan verilen DNA’ları kullanmak yerine eş kromozomlardaki genetik materyalin tercih edildiği anlaşılıyor. Dolayısıyla, CRISPR kullanılarak embriyolara herhangi bir kromozomda bulunmayan ekstra DNA parçalarının eklenmesi sanıldığından zor olabilir.

Üçüncü önemli nokta ise yapılan gen düzeltmesinin hassasiyeti ile ilgili. CRISPR sisteminde rehber RNA hangi DNA bölgesi ile eşleşirse CAS enzimi o bölgeyi keser. Ancak RNA-DNA eşleşmesinin tam tamına olmadığı, kısmi eşleşmelerin gerçekleştiği DNA bölgelerinde de kesim olabileceği biliniyor. Bu tip kesimler CRISPR’in hedef-dışı etkileri olarak tanımlanıyor. Embriyolarda hedef-dışı etkilerin olup olmadığını belirlemek çok önemli, çünkü hastalığa yol açan mutasyon düzeltilirken, genomda başka bir yerde mutasyon yaratmamak gerekiyor. Araştırmacılar, embriyolarda potansiyel hedef-dışı kesimlerin olabileceği tüm DNA bölgelerini detaylı bir şekilde incelediklerinde, herhangi bir yeni mutasyona rastlamamışlar.

Genomumuzda genetik hastalıklara yol açan mutasyonların dışında, fiziki ve zihinsel kapasite ile ya da hastalıklara yatkınlıkla ilişkilendirilmiş pek çok varyasyonun olduğu biliniyor. CRISPR, istediğimiz şekilde DNA değişikliği yapma imkanı verdiğinden tabii ki akla pek çok soru geliyor. Embriyolarda bazı varyantların silinmesi ya da bunların istenilen özellikler ile ilişkilendirilmiş varyantlar ile değiştirilmesinin etik açıdan çok tartışma yaratacağı kesin. Amerikan Ulusal Bilimler Akademisi yayınladığı görüşünde, embriyolarda normal ve doğal kabul edilen fiziksel ya da zihinsel özelliklerin iyileştirmesine yönelik bir DNA değişikliği yapılmaması gerektiğini vurguluyor. Ancak, genetik hastalıkların geçişini engelleyecek başka bir yöntem olmadığı nadir ve özel durumlarda bu teknolojinin embriyolar üzerinde uygulanmasının uygun olabileceği belirtiliyor. Bu görüş ve Nature’da yayınlanan son makalenin ışığında, en azından genetik hastalıklar için, insan embriyolarında CRISPR kullanımının önünün açılmış olduğunu söyleyebiliriz.

Tamer Önder
Bilim Akademisi Üyesi  (Koç Üniversitesi Tıp Fakültesi)

 
Ana Görsel: Shutterstock

 
Creative Commons Lisansı
Bu eser Creative Commons Atıf-GayriTicari-Türetilemez 4.0 Uluslararası Lisansı ile lisanslanmıştır.