Biyoloji ve Genetik

Gen Düzenleme Nedir Ve Yaşam Kodunu Değiştirmek İçin Nasıl Kullanılır?

Genom düzenleme veya genom mühendisliği veya gen düzenleme çalışmaları hızla ilerliyor. Genetik kodlarımız çözülüyor. Bu sayede hastalıkları yenebilir, uzun ve sağlıklı bir yaşama kavuşabiliriz. Ama bu çalışmalar başka riskler de taşıyor. Öte yandan bazı etik kaygılar da var. Tüm bunlara hazır mıyız? Gelin bu yazıda kısaca gen düzenleme ile ilgili bilgi edinelim.

Bilgisayarda bir metin hazırlarken bir yerlerde yazım hatası yaptığınızı fark ederseniz, yapacağınız eylem bul ve değiştir komutunu kullanmak olur. Gen düzenleme de benzer bir şekilde çalışır. Ancak kelimeleri düzeltmek yerine, canlı organizmaların kullanım kılavuzlarını oluşturan biyolojik kod olan DNA’yı yeniden yazar. Gen düzenleme ile araştırmacılar, hedef genleri devre dışı bırakabilir, zararlı mutasyonları düzeltebilir ve insanlar da dahil olmak üzere bitkilerde ve hayvanlarda belirli genlerin aktivitesini değiştirebilir.

Gen düzenleme konusunda bizi en çok heyecanlandıran şey, insanlardaki hastalıkları tedavi etme veya önleme potansiyelinden kaynaklanmaktadır. Sonuçta, bir nesilden diğerine aktarılabilen çoğu ciddi binlerce genetik bozukluk var. Günümüzde 25 çocuktan biri genetik bir hastalıkla doğuyor. En yaygın olanlar kistik fibroz, orak hücreli anemi ve kas distrofisidir. Gen düzenleme, hastaların hücrelerindeki bozuk DNA’yı yeniden yazarak bu bozuklukları tedavi etme vaadini taşır. Ancak hatalı genleri onarmaktan çok daha fazlasını yapma potansiyeline de sahiptir.

Gen düzenleme çalışmaları en çok tarım endüstrisinde uygulama alanı buldu. Süreç, geleneksel genetik modifikasyondan daha hızlı, daha ucuz ve daha kesindir. Araştırmacılar gen düzenleme ile çekirdeksiz domatesler, glütensiz buğdaylar ve zamanla kararmayan mantarlar yaptılar.

Gen düzenleme, kanserle savaşmak veya HIV enfeksiyonuna karşı dirençli olmak için insanların bağışıklık hücrelerini değiştirmek için zaten kullanılıyor. Ayrıca insan embriyolarındaki kusurlu genleri düzeltmek ve böylece bebeklerin ciddi hastalıkları miras almasını önlemek için de kullanılabilir. Ancak bu ikincisi biraz tartışmalıdır. Çünkü genetik değişiklikler sperm veya yumurta hücrelerini etkiler. Bunun sonucunda da herhangi bir yan etki gelecek nesillere aktarılma potansiyeli taşır.

Gen Düzenlemede CRISPR-Cas9  Nasıl Çalışır?

İnsan Genomu Projesi’nde DNA’nın tamamı haritalandı. Bu harita DNA’nın sırlarını çözmek isteyen bilim insanlarına yol gösteriyor, hangi genin hangi kalıtımsal hastalıkla bağlantısı olduğunun bulunmasını sağlıyor. Bu sayede hastalıkların
ardındaki gen varyantları tespit edilebiliyor.

Genleri düzenlemenin birçok yolu vardır,. Ancak son yıllarda elde edilen en büyük başarıların ardındaki buluş, Crispr-Cas9 adlı moleküler bir araçtır. “DNA’da Ameliyat Yapabilen Teknoloji” olarak da anılan CRISPR-Cas9 2020 Nobel Kimya Ödülü ile bilim dünyasında heyecan yaratan bir uygulamadır. CRISPR-Cas9, bir genom düzenleme aracıdır. Yani genetikçilerin DNA üzerinde ekleme, çıkarma yapmalarına ya da  DNA dizilimini değiştirmelerine olanak tanıyan özgün bir teknolojidir. CRISPR-Cas9 sistemi, bakterilerin bağışıklık sisteminde bulunan Cas9 adı verilen ve DNA’yı kesebilen bir protein kullanır. Sistemi tek bir kılavuz RNA kullanarak insan hücrelerinin içindeki belli genleri kesmek için kullanmak da mümkündür. Cas9 proteinleri DNA dizisinin içinde belirlenen noktalarda küçük boşluklar açar. Hücrenin onarım mekanizması daha sonra bu boşlukları kapatır.

Crispr gen düzenleme tekniği ile mutasyona uğramış gen dizisi çıkarılabilir ve/veya hatalı protein kodlayan genlerin, doğru protein kodlayan genlerle yerleri değiştirilebilir. Kaynak: https://www.drozdogan.com/

Son on yılda, CRISPR-Cas9 gen düzenleme sistemi, bilim insanlarına bir organizmanın DNA’sını hedefli olarak değiştirme imkânı vererek genetik mühendisliğinde devrim yarattı. Sistem, bir dizi hastalığı tedavi etmek için potansiyel faydaya sahip. Fakat CRISPR- Cas9 düzenlemesi, DNA iplikçiklerini kesmeyi içerdiğinden dolayı hücrenin genetik malzemesinde kalıcı değişiklikler yapmak anlamına geliyor. Ayrıca onarımı doğal hücresel süreçlere devrettiği için sonuçları kontrol etmek çok zor. Bu nedenle araştırmacılar farklı bir gen düzenleyici türü kullanılması gerektiğini düşünüyordu. Bu düzenleyici DNA dizisinin kendisini değil, DNA dizisinin hücre içinde nasıl okunduğunu değiştirmeliydi.

CRISPRoff İle Gen Düzenleme 2.0

Yeni bir CRISPR yöntemi, araştırmacıların temel DNA dizisini değiştirmeden insan genomundaki çoğu geni susturmalarına ve ardından değişiklikleri tersine çevirmelerine olanak tanıyor.

Yakın zamanda araştırmacılar CRISPRoff adını verdikleri yeni bir gen düzenleme teknolojisini tanıttılar. CRISPRoff, araştırmacılara DNA dizisini değiştirmeden gen ifadesini hassas bir şekilde kontrol etme imkânı veriyor. MIT’de biyoloji profesörü olan Jonathan Weissman durumu şu şekilde aktarıyor. “Buradaki en önemli nokta, artık genlerin büyük çoğunluğunu susturabilecek basit bir araca sahip olmamız. Bunu, DNA’ya zarar vermeden aynı anda birden fazla gene büyük bir homojenlik ile uygulayabiliyoruz. İstediğimizde tersine çevirebiliyoruz. Elimizde, gen ifadesini kontrol etmek için harika bir araç bulunuyor.”

Bilim insanları DNA dizisi üzerinde gerçekleştirilen kimyasal değişikliklerle bazı genlerin kapatıldığı veya açıldığı bu tür düzenlemelere epigenetik adını veriyor. Epigenetik gen susturma DNA dizisinin belli noktalarına kimyasal belirteçler eklemeye dayanan bir yöntemle yapılıyor. Weissman ve arkadaşları daha önce CRISPRi ve CRISPRa adını verdikleri iki epigenetik düzenleyici daha yaratmışlardı. Ancak istenen biçimde başarılı olamamışlardı. Bu sefer istenen sonucu elde etmişler gibi gözüküyor. Aktardıkları bilgiye göre CRISPR-Cas9 kadar etkin, ancak ondan daha güvenli ve daha çok şey yapabilen CRISPRoff, CRISPR- Cas9 2.0 biçiminde düşünülebilir.

Araştırmacılar “Artık genomun bir bölümünü bir şekilde susturabilme yeteneğine sahip olduğumuza göre, genomun işlevlerini araştırma açısında çok iyi bir araca sahibiz” diyorlar. Yakın gelecekte heyecan verici gelişmeler bizleri bekliyor gibi gözüküyor.

Kaynaklar ve İleri Okumalar

Matematiksel

Sibel Çağlar

Merhabalar. Matematik öğretmeni olarak başladığım hayatıma 2016 yılında kurduğum matematiksel.org web sitesinde içerikler üreterek devam ediyorum. Matematiğin aydınlık yüzünü paylaşıyorum. Amacım matematiğin hayattan kopuk olmadığını kanıtlamaktı. Devamında ekip arkadaşlarımın da dahil olması ile kocaman bir aile olduk. Amacımıza da kısmen ulaştık. Yolumuz daha uzun ama kesinlikle çok keyifli.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Bu Yazılarımıza da Bakmanızı Öneririz

Başa dön tuşu