CRISPR Cas9 Gen Düzenleme Teknolojisinin İnsan Embriyolarında Kullanımı
Ayça İrgit - Moleküler Biyoloji ve Genetik, Fen - Edebiyat Fakültesi, İstanbul Teknik Üniversitesi
2020 yılında Emmanuelle Charpentier ve Jennifer Doudna’ya Nobel Kimya ödülünü kazandıran genetik makas: CRISPR Cas9 sistemi günümüzde en yaygın kullanılan gen düzenleme teknolojilerinin başında gelmektedir. Çalışma prensibi RNA aracılı nükleazlara dayanan CRISPR Cas9 sisteminin temel bileşenleri hedef DNA’da kesim işlemini gerçekleştiren Cas9 nükleazı ve Cas9 proteinine rehberlik eden 20 nükleotitlik sgRNA’dır. Cas9 nükleazının ve sgRNA’nın hedef bölgeye bağlanarak bir protein (Cas9) -RNA (sgRNA) -DNA (hedef DNA) kompleksi oluşturması ile DNA’da çift iplik kırıkları meydana gelmektedir. Cas9-sgRNA kompleksinin hedef bölgeyi tanıması ve hedef bölgede kesim yapabilmesi için hedef bölgenin akış aşağısında bulunan PAM sekansının bulunması gerekmektedir.[1]
Cas9 nükleazının hedef DNA’yı kesmesi ile meydana gelen çift iplik kırıkları NHEJ ve HDR olmak üzere iki farklı şekilde birleştirilebilmektedir.[3]
TALEN (Transcription Activator Like Effector Nucleases) ve Çinko Parmak Nükleazlar (ZFN: Zinc Finger Nucleases) gibi önceki gen düzenleme teknolojileri ile karşılaştırıldığında CRISPR teknolojisi tasarımının basitliği, kolaylığı ve düşük maliyeti ile ön plana çıkmaktadır.[1] Tasarımındaki ve uygulamadaki kolaylığı ile gittikçe kullanımı yaygınlaşan CRISPR Cas9 teknolojisinin insanlarda da tedavi amaçlı kullanımı yaygınlaşmıştır. İnsanlarda somatik hücrelerin tedavisinde ex vivo ya da in vivo olarak uygulanabilen CRISPR teknolojisi ilk kez 2015 yılında Çinli araştırma grubu tarafından insan embriyolarında genetik düzenleme yapmak üzere germ hattında kullanılmıştır. Normalde hayatta kalamayacak iki spermle döllenmiş triploid zigotlar kullanan araştırma grubu β-talasemi hastalığına yol açan mutant β-globin (HBB) geninde genetik düzenleme yapmayı hedeflemiştir. Araştırma grubu çalışmanın sonucunda hedef dışı kesimlerin görüldüğünü, mutasyon gelişiminin gözlendiğini ve mozaik embriyoların oluştuğunu raporlamıştır.[3]
Triploid zigotlar kullanarak etik kaygıları azaltmaya çalışan araştırma grubunun çalışmanın sonunda raporladığı hedef dışı kesimler CRISPR Cas9 teknolojisinin kullanımında yeni etik kaygılar doğurmuştur. Hedef dışı kesimler yol açabileceği zararlı mutasyonlar ile hücre için ölümcül olabilme riskini taşımaktadır. Ayrıca, germ hattında yapılan genetik düzenlemeler gelecek nesillere aktarılacağı için gelecek nesilde öngörülemeyen ve istenmeyen mutasyonlara yol açabileceği riski ile de germ hattında genetik düzenlemelerin yapılması tartışmalıdır. İnsan embriyolarında genetik düzenlemelerin olası sosyolojik ve toplumsal sonuçları da endişe yaratmaktadır. CRISPR Cas9 sistemi ile genetik düzenleme çok daha basit, kolay, ucuz ve erişilebilir olmakla birlikte genetik düzenlemeler hala toplumun birçok kesimindeki insanların ulaşamayacağı maliyettedir. Genetik düzenlemenin yüksek maliyetleri toplumda bu olanağa erişebilen kesimin CRISPR teknolojisini tedavi amaçlı kullanımın yanında iyileştirme amaçlı da kullanarak toplumda bir üst sınıfın oluşabileceği kaygılarını da beraberinde getirmektedir. Gen düzenleme teknolojisine erişebilen ve erişemeyen kesim arasında sadece sosyal değil aynı zamanda genetik olarak bir ayrışma görülebileceği endişesi CRISPR teknolojisinin germ hücre hattında kullanımın önündeki aşılması gereken engellerden birisidir. CRISPR teknolojisinin yaygınlaşması ve geliştirilmesi ile gen düzenleme maliyetlerinin düşmesi ve toplum tarafından daha erişilebilir olması mümkün olmakla birlikte CRISPR teknolojisinin germ hücre hattında kullanılmaya başlandığı düşünülürse toplumun çoğunluğu tarafından erişilebilir olacağı sürece kadar toplumsal ayrışmanın yaşanabileceği endişesi süregelmektedir.[3] CRISPR Cas9 sisteminin germ hattında kullanılmasının getirdiği etik ve toplumsal kaygılar aşılamamışken 2018 yılında Dr. He Jiankui’nin yürüttüğü çalışmada CRISPR teknolojisi ile genomları düzenlenmiş ilk bebekler olan ‘CRISPR ikizleri’ dünyaya gelmiştir.[4]
CRISPR Cas9 teknolojisi ile birlikte genetik düzenlemelerin çok daha basit, kolay ve ucuz bir hale gelmesi; CRISPR teknolojisinin gerekli bilimsel ve toplumsal zemin hazırlanmadan genetik düzenlemelerin gelecek nesillere aktarılacağı insan germ hattında kullanımı ile ilgili endişeleri arttırmıştır. Genetik düzenleme ile hedef dışı ve öngörülemeyen etkilerin görülmesi, gen düzenlemenin uzun dönemdeki etkilerinin bilinmiyor oluşu, vücutta bağışıklık yanıtının oluşması, etik ve yasal düzenlemelerin eksikliği CRISPR Cas9 sisteminin insanlarda genetik düzenleme uygulamalarının yaygınlaşmasının önündeki aşılması gereken engellerdir. Özellikle insan germ hattında genetik düzenlemelerin yapılabilmesi için gerekli olan toplumsal zemin hazırlanmalı, bilim insanları toplumu CRISPR Cas9 teknolojisi hakkında bilgilendirmelidir.[2,5]
Referanslar
Akbudak, M. A. & Kontbay, K., (2017), Yeni Nesil Genom Düzenleme Teknikleri: ZFN, TALEN, CRISPR’lar ve Bitkilerde Kullanımı, Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstitüsü Dergisi 26(1):111-126, DOI: 10.21566/tarbitderg.323614
Tuncay, F. Y., (2018), Genom Düzenleme Teknolojileri ve Çözüm Bekleyen Sorunlar, Hacettepe Üniversitesi Tıp Fakültesi, Erişim Adresi: http://www.deontoloji.hacettepe.edu.tr/ekler/pdf/uzmaniyla%20soylesi/2019_2020/fulyayaylacioglutuncaysunum10012020.pdf
Gümüş N. & Kaymaz, B. T., (2018), Genom Düzenlemede CRISPR/Cas9 Çağı ve Lösemideki Uygulamaları, Kafkas Journal Medical Science 8(3):232–248, doi: 10.5505/kjms.2018.94715
Bulduk, B. K. & Şahinoğlu, S., (2021), Dünyanın Genomu Düzenlenmiş İlk Bebekleri Vakasına Yapılan Etik Değerlendirmeler Üzerine Bir İnceleme, Türkiye Klinikleri Tıp Etiği-Hukuku-Tarihi Dergisi 29(1):38-47, DOI: 10.5336/mdethic.2020-74194
Doudna, J. A. & Sternberg, S. H., (2018), Hesaplaşma, Yaratılıştaki Çatlak (1. Baskı) (Doğan, M., Çev.),(169-191), İstanbul: Koç Üniversitesi Yayınları