Okuma süresi: 8 dk

CRISPR (Okunuşu: kırispır) ismine ilk kez, ilgiyle takip ettiğim bir Türk bilim insanının sosyal medya paylaşımından sonra dikkat kesilmiştim. Su an Şikago Üniversitesi’nde görev yapan A. Murat Eren o vakit şunu yazmıştı: “…CRISPR devrimi genetiğe dair her şeyi temelden değiştiriyor. Henüz din ve politika mevzunun gerisinde iken bu fırsatı değerlendirip bu konuyu iyice anlamaya bakın. 20 yıl sonra dönüp, “Biz bunun başladığı günleri biliyoruz” diyeceğiz. Bugün bunu takip edebiliyor olmak Origin of Species’in (Türlerin Kökeni) ilk kopyasını okumak ya da PCR makalesine bir dergide rastlamış olmaktan farksız. Kolay kolay heyecanlanan birisi değilim bak, ama bu hadise çok büyük dostum.” Dikkat çekici bu paylaşımdan sonra ben de “bunu yarım yamalak bilmek olmaz şimdi” deyip araştırmıştım. İlk tepkim “Adam haklı beyler! Bildiğin devrim bu” olmuştu. Bu vesile ile sizleri bu devrimden haberdar etmek, bilim insanlarının heyecanının nedenini açıklamak istedim. Çünkü, epiSTEM’deki yazıların bazılarında rastlamış olduğunuz bu sistemi ileride çok daha fazla duyacaksınız.

Nedir bu CRISPR? “CRISPR” aslında bir kısaltma. Uzunca bir açılımı var, ama teknik bir terimle okuyucuyu ürkütmemek için atlamayı tercih ediyorum. CRISPR, bakteri DNA’sında belli bir dizi topluluğudur. Bu dizilerin içinde önceden bakteriyi enfekte etmiş olan virüslerin DNA parçaları bulunur ve bunlar gelecekte bakteriyi benzer virüs saldırılarından korumak için kullanılır. Yani CRISPR, aslında bakterinin “kazanılmış” bağışıklık sistemidir. 1987’de moleküler biyoloji emektarı E. coli bakterisinde keşfedilen sistemin görevi 2007’ye kadar tam anlaşılamamıştır (1,2).

Bu kazanılmış bağışıklık sistemi CRISPR-Cas nasıl çalışır? Biyoloji derslerinizden hatırlarsanız, virüsler hücre çeperinde bir delik açıp DNA’larını bu delikten hücre içine bırakır. Eğer bakteri daha önceden benzer bir virüs tarafından saldırıya uğramışsa, kendi DNA’sına saldırıda bulunan virüs DNA’sından bir parça ekleyerek gelecek için bir koruma mekanizması oluşturur. Eklenen parçalardan RNA üretilir ve bu RNA’lar ileride hücrenin içine girecek olan virüs DNA’ları ile eşleşir. Cas isimli bir protein ise eşleşme sağlanan DNA’ları bulup, tanıyıp, kesip parçalayarak etkisiz hale getirir.

Moleküler biyoloji ile haşır neşir olmayanlar için durumu bir analoji ile anlatalım. Bir perinin rüyanızda gelip size sihirli bir anahtar verdiğini düşünün. Hikaye o ya, bu anahtar değdiği her kapıya göre değişip onu kilitleyebiliyor ya da açabiliyor olsun. Siz de bu anahtarı hep yanınızda taşıyorsunuz ve arkasında canavar olan her kapıyı sonsuza kadar kilitleyip köyünüzün kahramanı oluyorsunuz, çünkü anahtarınız her kapıya göre farklı şekil alıyor.

Peki böyle bir sistem nasıl oldu da bir devrime dönüştü? 2012 yılında Emmanuelle Charpentier (Max-Planck Enstitüsü) ve Jennifer Doudna (Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley) çok çarpıcı bir yayınla CRISPR-Cas sisteminin basit bir versiyonunun test tüpünde ve bakterilerde gen değişikliği için kullanılabileceğini gösterdi (3). Kısa bir süre sonra Feng Zhang ve grubu (Broad Enstitüsü) aynı sistemin insan ve fare hücrelerinde uygulabilirliğini gösterdi (4). Böylece gen mühendisliği için altın bir çağ başlamış oldu. Bu yayınlardan sonra ardı ardına başarılı gen düzenleme çalışmaları yayınlandı. Yöntem hızlıca dünyanın dört bir tarafına yayılıp; fare, maymun ve insan hücrelerinin dahil olduğu farklı sistemlerde kullanıldı (5-7). Hatta sistem modifiye edilerek daha kullanışlı hale getirildi ve genomun istediğiniz herhangi bir noktasında tek bir mutasyon yaratma, ya da genlere parçalar ekleyip silme gibi geniş bir yelpazede uygulanabilmeye başladı. Düşünsenize, sadece birkaç bileşeni olan sistemle istediğiniz geni çıkarıp yerine istediğiniz başka bir geni ekleyebiliyorsunuz. “İyi de bu önceden de yapılmıyor muydu?“ diye aklınızdan geçiriyorsanız, hemen cevap vereyim: Hiçbir zaman bu kesinlikte, bu kadar etkin şekilde, adeta nokta atışı yapar gibi gen değişimi yapacak bir teknoloji var olmamıştı. Bu sistem, bilgisayarınızdaki belgenin bir yerine tıklayıp yazım hatasını değiştirmekle neredeyse aynı.

Son iki yılda CRISPR alanında yaşanan yeniliklere bakarak, ileride sayısız hastalığın tedavisinin mümkün olacağını artık kestirebiliyoruz. Mesela Pensilvanya Üniversitesi’nden araştırmacılar, AIDS virüsü tarafından enfekte edilmiş insan hücresinde virüs genini yok etmeyi başardı (8). Kansere neden olan mutasyonlu geni sağlıklı genle değiştirebildiğini gösteren birkaç çalışma yayınlandı bile (9).

CRISPR sisteminin geliştiricilerinin önümüzdeki birkaç yıl içinde Nobel ödülünü alması bekleniyor. Dedikodulara göre, Nobel heyeti patent başvurusunun sonucunu bekliyormuş. CRISPR için çok çetin bir patent çekişmesinin yaşandığını belirtmeden geçmeyelim. Charpentier ve Doudna’nın patent başvurusu beklerken; Zhang’in yaptığı başvuru kabul edilmiş oldu ve bu olay itirazları beraberinde getirdi. Çünkü Zhang, Charpentier ve Doudna’nın geliştirdiği sistemi bir adım öteye götürerek gelişmiş hücrelerde kullandı. Yöntemi ilk kez uygulayanların mı yoksa geliştirip insan ve fare hücresinde kullanılabilir olduğunu gösterenin mi patenti hak ettiğinin muhakemesini okuyucuya bırakıyorum. Nobel heyeti de sanırım “Sular durulsun da patenti kim aldıysa ödülü de ona veririz” diye düşünüyor. İsmi geçen 5 kişi var; ama bildiğiniz üzere Nobel sadece 3 kişiye veriliyor.

Tabi bu baş döndürücü gelişmeler birtakım endişeleri de beraberinde getiriyor. Bu endişelerin başında yöntemin güvenilirliği geliyor. CRISPR’ı tedavi icin kullanmaya başlamadan önce hedeflenen bölge ya da bölgeler dışında değişikliklere neden olmayacağından emin olunması lazım. Aynı zamanda hedeflenen değişikliklerin vücuttaki hücrelerin tamamında gerçekleştiğinden emin olunup mozaik bir etki yaratmayacağının da test edilmesi gerekiyor. Ama asıl tartışma, yöntemin türümüzün embriyosunda kullanılması hakkında. Bu konunun araştırma aşaması dahi tartışmalı. Şöyle ki, eğer bilimsel bir çalışmada insanlardan veri toplayacaksanız; örnek alacağınız bireylerin çok net şekilde bilgilendirilmesi ve rızasının alınması gerekiyor (İngilizce: informed consent). Embriyoda yapılacak bir çalışma için teorik olarak böyle bir rızanın alınması mümkün değil. Öte yandan bazı araştırmacılar anne ve babaların halihazırda çocuklarının geleceklerini etkileyecek bu denli önemli bir kararı almaya hakları olmadığını öne sürüyor. Embriyodaki uygulamanın sonuçları bilinmezken kişilerin nasıl tam olarak bilgilendirileceği de başka bir endişe. Belirtmemiz gerekir ki, şu anda yetişkinlerin tüm hücrelerine etki edebilecek bir yöntem daha geliştirilmiş değil. Tartışmalar da bu yüzden embriyoda gen değişimi üzerinden yürüyor.

Diğer bütün teknolojilerde oldugu gibi, CRISPR’dan da insanlığın eşit olarak faydalanıp faydalanamayacağı tartışılan başka bir konu. Ya bu sistem sadece zenginlerin ulaşabildiği, fakir ülkelerdeki insanlarınsa ulaşamadığı için yok olup gittiği bir sisteme evrilirse? Ya da belli özellikler seçilip belli ırklar oluşturulursa? Kısaca, ya o izlediğimiz Gattaca gibi bilim kurgu filmleri gerçek olursa? Bu kaygıyı taşıyan insanların başında sanırım yöntemin geliştiricileri geliyor. Jennifer Doudna’nın bu konudaki TED konuşmasını (10) dinlemenizi mutlaka tavsiye ederim. Kendisi ve arkadaşları bütün dünyaya, insan çalışmalarına başlamadan önce biraz durup düşünmeyi öneriyor. CRISPR-Cas9 gerçekten de istenmeyen amaçlarla kullanılabilecek bir teknoloji olduğu için bilim insanlarının etik mevzuları tartışması, dünyaca geçerli kararlar alıp, bu kararların ihlali durumunda uygulanabilecek yaptırımlar tavsiye etmesi yerinde olacaktır. Çinli bir bilim insanının yöntemi insan embriyosunda uyguladığını iddia etmesinin ardından epiSTEM Türkiye olarak düzenleyip, bu konudaki etik tartışmaları ele aldığımız YouTube yayınını izlemeniz bu konuda bir perspektif kazanmanıza yardımcı olacaktır.

Bilimle kalın.

Yazar: Gözde Eskici

Editör: Atılgan Yılmaz, Bilge San

Kaynakça:

(1) Y. Ishino ve arkadaşları (1987). J. Bacteriol. 169, 5429–5433.

(2) R. Barrangou ve arkadaşları (2007). Science, 315, 1709–1712.

(3) M. Jinek ve arkadaşları (2012). Science, 337, 816–821.

(4) L. Cong ve arkadaşları (2013). Science, 339, 819-823.

(5) D. Yanjiu ve arkadaşları (2016). Zoological Research, 37(4): 205–213.

(6) Nature Dergisi, https://www.nature.com/news/first-monkeys-with-customized-mutations-born-1.14611 adresinden 13 Mart 2018 tarihinde alınmıştır.

(7) L. Yang ve arkadaşları (2014). Methods Mol. Biol., 337, 816–821.

(8) P. Tebas ve arkadaşları (2014). N. Engl J. Med., 370(10), 901-910.

(9) Science Dergisi, http://www.sciencemag.org/news/2016/06/first-proposed-human-test-crispr-passes-initial-safety-review adresinden 13 Mart 2018 tarihinde alınmıştır.

(10) https://www.ted.com/talks/jennifer_doudna_we_can_now_edit_our_dna_but_let_s_do_it_wisely

(11) Youtube yayınımız “Getirileri ve Riskleri ile Gen Düzenleme”: https://www.youtube.com/watch?v=kU9300FEpqs&t=1s