Pandora’nın Kutusu Açılıyor: Gen Kurgulama ve Sonuçları

Yeni teknoloji, yeni tedavi yöntemleriyle birlikte olası felaketler de sunuyor

Bugün bilim camiası, insan “tasarlamak” amacıyla genlerin kurgulanabilmesi ihtimali karşısında şaşkın halde. Gen kurgulama, atomun parçalanmasından çok daha büyük sonuçlar doğurabilir.

CRISPR, Kümelenmiş Düzenli Geçişli Kısa Palindromik (her iki yönden de okunabilen) Tekrarlar (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) kelimelerinin ilk harflerinden oluşturulmuş bir kısaltmadır. Bu, bakterilerin kendilerini – gezegendeki en yaygın yaşam formu olan – bakteriyofaj enfeksiyonlardan korumak amacıyla geliştirdikleri bağışıklık sistemidir.

Bilinen Bütün Yaşam Formlarından Daha Küçük

Bakteriyofajlar, 1917’de Paris Pasteur Enstitüsü’nde Felix d’Hérelle tarafından keşfedildi. Dizanteri iken kendiliğinden iyileşen bir grup hasta üzerinde çalışıyordu. D’Hérelle, bilinen herhangi bir yaşam formundan daha küçük bir antimikrobun, enfekte hastalardaki bakterileri öldürdüğünü ileri sürdü. Bu yeni yaşam formunun varlığını kesin olarak gösterdi ve onlara bakteriyofajlar adını verdi: bakterilere saldıran virüsler.

Bakteriyofajlar bugüne kadar derinlemesine incelenmiştir: güzelliği elektron mikroskobu ile ortaya çıkarılmıştır ve genomu sıralanan ilk yaşam formu olmuştur.

Bakteriyofaj Saldırısına Müdahale

2007 yılında, gıda üretim şirketi Danisco’dan Rodolphe Barrangou ve Philippe Horvath, yoğurt üretiminde uzun süredir devam eden bir sorunu çözmek için Laval Üniversitesi’nden Sylvain Moineau ile işbirliği yaptı. Öğrenmek istedikleri şuydu: Neden yoğurt ve peynir üretimi için gerekli olan bakteriler, bakteriyofaj saldırılarına karşı duyarlıydı ve bu nasıl önlenebilirdi?

Barrangou, Horvath ve Moineau, bakterilerin gerçekte bağışıklık sistemine sahip olduğuna dair şaşırtıcı keşfi gerçekleştirdiler.

İlk bakteriyofaj saldırısından sonra, hayatta kalan az sayıda bakteri bakteriyofajların DNA’sını tanıyacaktır. Hayatta kalan bakteriler daha sonra bakteriyofajların ölümüne yol açacak bir bağışıklık tepkisi oluştururlar. Bir faj saldırısından sonra hayatta kalan bakteriler, enfeksiyonun bir “hafıza kaydı” olarak saklamak üzere, kendi bakteriyel genomları içine bir parça bakteriyofaj DNAsı gömecektir.

Hedefle ve Kes

Barrangou, Horvat ve Moineau daha sonra istilacı bakteriyofajların nasıl ortadan kaldırıldığını keşfetti. Yeni saldıran bakteriyofajın tanımlanması üzerine, bakteriler saldırgan bakteriyofajın DNA’sını hedefleyecek ve kesecektir.

Biyologlar Jennifer Doudna ve Emmanuelle Charpentier, bakteriyel bağışıklık sistemine yön veren “kılavuzların” geliştiğini keşfetti. DNA’sı, önceki bir enfeksiyondan elde edilen hafıza parçasına tekabül eden herhangi bir bakteriyofaj, “yönlendirmeli” bir yok etme mekanizması tarafından tanınacak ve parçalanacaktır. Bakteriyofaj DNA’sının hafıza parçalarını içeren bakteriyel bağışıklık sistemi ve bakteriyel tepki mekanizması birlikte, CRISPR-Cas9 sistemi olarak bilinir.

Keşfin hemen ardından ticari kullanımı gündeme geldi. Doudna, Charpentier ve diğerleri, bu yeni biyolojik sistemin, herhangi bir yaşam formundaki genleri düzenlemek (yeniden kurgulamak) için kullanılabileceğini fark etti.

CRISPR-Cas9 sistemi, keşfedilen ilk gen kurgulama sistemi değildir. Biyokimyacı Michael Smith, British Columbia Üniversitesi’nde iken, 1993 yılında kanser ve diğer hastalıkların tedavisinde kullanılabilecek kimyasal bir gen kurgulama yöntemi keşfinden dolayı Nobel Ödülü’ne layık görüldü.

Potansiyel Bir Çözüm Olarak Bakteriyofajlar

D’Hérelle, dizanteriden iyileşen hastalardan izole edilen aynı bakteriyofajın, tavşanları başka bir öldürücü enfeksiyondan korumak için kullanılabileceğini gözlemledi. Antibiyotiklerin keşfinden önce gelen d’Hérelle’in keşfi, Pulitzer ödüllü romanı “Arrowsmith” de insanlara bakteriyofaj tedavisi uygulamak konusunda Sinclair Lewis’e ilham verdi.

Küresel olarak en büyük bakteriyofaj koleksiyonlarından biri Laval Üniversitesi’ndedir. Küratörü Sylvain Moineau olan koleksiyonun adı Felix d’Hérelle’dir.

Şimdi umut, bakteriyofaj tedavisinin antibiyotik direncine yönelik potansiyel bir çözüm olarak değerlendirilebileceği yönündedir. Bununla birlikte, faj terapisinden beklenenler, CRISPR-Cas9 sisteminin ticari kullanımının yanında gölgede kalmaktadır.

Bugün, bir Pandora Kutusunu açmanın sonuçları ile yüz yüzeyiz. CRISPR-Cas9 sisteminin, hasat edilmiş insan yumurtalarına gen kurgulama yoluyla tasarımcı insanlar üretmek üzere “germ-line” uygulanması, peş peşe nesiller boyunca devam eden kalıcı değişiklikler yaratacaktır. Bu eylemler konusundaki korkular, nükleer savaşın sonuçları ve iklim değişikliği karşısındaki korkular kadar büyüktür.

Ancak CRISPR-Cas9’un “germ-line olmayan” hastalıklar için gen kurgulaması gibi başka potansiyel uygulamaları da vardır. Bu uygulama yakın zamanda köpeklerde kas hastalığı tedavisinde başarıyla gerçekleştirilmiştir. Pandora’nın Kutusu efsanesine benzer şekilde, “germ-line” gen düzenlemesi hakkındaki kötümser düşünceler, gelecekte insanlığa sağlayacağı yararların umuduyla dengelenebilir.

John Bergeron, minnetle Kathleen Dickson’yi ortak yazar olarak kabul ediyor.

John Bergeron, bir Robert Reford profesörü ve Kanada’daki McGill Üniversitesi’nde tıp profesörüdür. Bu makale ilk olarak The Conversation’da yayınlanmıştır.

Yazan: John Bergeron, McGill Üniversitesi
Çeviren: Hatice Atmaca, Epoch Times Türkiye