Ara

Genetik Alanındaki En Büyük Keşif: CRISPR-CAS9 Nedir?

Güncelleme tarihi: 10 May 2021

Nobel Kimya Ödülü, 2020 yılında, DNA zincirlerini kesmeye ve yeniden birleştirmeye olanak sağlayan "CRISPR-Cas9" sisteminin geliştirilmesine katkılarından ötürü Fransız mikrobiyolog Emmanuelle Charpentier ile ABD'li biyokimyacı Jennifer A. Doudna'ya verildi.


Peki kendisinden “genetik alanındaki en büyük keşif” olarak bahsettiren CRISPR-Cas9 sistemi nedir?



CRISPR-CAS9 Nedir?

Açılımı “Clustered Regularly Interspaced Palindromic Repeats” olan tanımın Türkçede henüz net bir çevirisi olmamakla birlikte “Düzenli Aralıklı Palindromik Tekrar Kümeleri” şeklinde çevirmek mümkündür. En kısa ve doğru şekliyle CRISPR-Cas9, bir genom düzenleme aracıdır. Bu yeni teknoloji ile birlikte genetikçilerin ve tıp araştırmacılarının DNA üzerinde ekleme çıkarma yapmalarına ya da DNA dizilimini değiştirmelerine olanak sağlanmıştır. Daha önceki tekniklerden daha hızlı, daha ucuz ve daha yüksek doğruluklu olup, geniş bir potansiyel uygulama yelpazesi vardır.


CRISPR ile kastedilen canlının DNA dizisi üzerinde, CRISPR lokusunu tanımlayan gen dizileridir. Bunlar "cas" genleri, onu takip eden lider dizi ve sonrasında gelen tekrar (repeat) ve aralık (spacer) dizileridir. Tekrar dizileri bir canlı için tamamen aynı olmakla birlikte bu tekrarların arasındaki aralık dizileri birbirinden farklılık göstermektedir. Cas ise bu bağışıklık sisteminde görev alan proteinlerin genel adıdır.


CRISPR-CAS9 Çalışma Prensibi

CRISPR-Cas9 sistemi, DNA'da değişiklik (mutasyon) yaratan iki önemli molekülden oluşur:


  • Cas9 Enzimi: Genomun belirli yerlerinden iki DNA iplikçiğini kesebilen moleküler bir makas görevi görür. Böylece DNA parçaları eklenebilir veya çıkarılabilir.


  • Rehber RNA Denilen RNA Parçası (Guide RNA gRNA): Daha uzun bir RNA iskeletinin içindeki önceden tasarlanmış küçük (yaklaşık 20 bazlık) bir RNA diziliminden oluşur. Uzun RNA iskeleti DNA'ya bağlanır ve önceden tasarlanmış dizilim Cas9'un genomun doğru noktasına gitmesine rehberlik eder. Böylece Cas9 enzimi doğru yerleri keser.


CRISPR-Cas9 teknolojisinde, genomdaki hedef DNA diziliminin bütünleyici RNA bazlarına sahip rehber RNA, DNA'daki belirli bir dizilimi bulup bağlanmak için tasarlanır. Cas9 adlı enzim ise rehber RNA'yı izleyerek, DNA'da ilgili yere gider ve DNA'nın iki iplikçiğinde de kesik oluşturur. Bu aşamada hücre, DNA'nın hasar gördüğünü fark eder ve onarmaya çalışır. Bilimciler DNA onarım mekanizmasını kullanarak, ilgilendikleri hücrenin bir ya da birden fazla geninde değişiklik yapabilirler.



CRISPR-Cas9 Gelecekte Neler Yapılabilir?

Moleküler biyoloji ve genetik mühendisliği alanında çalışan birçok araştırmacı tarafından “insanı hayrete düşürecek bir teknik” olarak tanımlanan CRISPR, bugüne değin insan kök hücreleri dâhil birçok canlıda denendi ve oldukça olumlu sonuçlar aldı. 2013 yılında Science dergisi “yılın en önemli bilimsel gelişmelerinden biri” olarak CRISPR tekniğinin geliştirilmesini seçti. 2020 Nobel Kimya Ödülü, “CRISPR-Cas9” sisteminin geliştirilmesine katkılarından ötürü, Charpentier ve Doudna'ya verildi. Tekniğin kusursuz hale getirilmesi için daha çok çalışma yapılması gerekiyor elbette ancak yine çok çeşitli alanlarda başarılı tedavilerin mümkün olduğu ortada.


Bilim insanları kanserden HIV hastalığına kadar tedavisi bulunamayan birçok hastalıkta CRISPR-Cas9 teknolojisi ile tedavinin mümkün olabileceğine inanıyor. Doğru tedavi için CRISPR aracılığıyla hastalığın hangi genden kaynaklandığını bulmak yeterli. Hastalıklı geni bulup, ilaç türünü ve dozunu ayarlayarak uzaktan hastanın tedavi edilmesi kolaylaşabilir. CRISPR-Cas9 teknolojisi ilerleyen yıllarda insanlığın ömrünü uzatabilir, sağlıkta mucizevi devrimlerin kapısı olabilir. CRISPR-Cas9 teknolojisinin sadece tıp alanında değil tarım, hayvancılık, gıda, kimya, enerji ve çevre endüstrileri gibi çok geniş alanlarda da kullanılması mümkün. Bu sayede belki açlık sorununa bile çözüm bulunabilir, biyoteknolojik yöntemlerle bitki ve hayvan üretimi gerçekleştirilebilir, belki de marketlerde sırf bu yöntemle üretilen farklı yiyeceklerin bulunduğu reyonlar dahi oluşturulabilir. İyi niyetli amaçlar için kullanıldığında gelecek zamanlarda devrim yaratabilecek güçte olan bu teknoloji, insanlığın konforunu daha da iyileştirecek potansiyele sahip.

Kaynaklar ve İleri Okuma

  1. https://uskudar.edu.tr/tr/crispr-cas9

  2. Your Genome, "What is CRISPR-Cas9?" http://www.yourgenome.org/facts/what-is-crispr-cas9

  3. https://www.entes.com.tr/crispr-cas9-nedir-crispr-cas9-genetik-duzenleme-neleri-degistirir/