Programlanabilir gen düzenleme: Yüksek hassasiyetli gen düzenleme arayışı

• Yazar:
• Yazar adı

  Kuantumrun Öngörüsü
• 19 Aralık 2022

Analiz özeti

Gen düzenleme, kanserli ve mutasyona uğramış hücrelerin potansiyel olarak "düzeltilmesi" gibi genetik tedavilerde heyecan verici keşiflere yol açmıştır. Ancak bilim insanları, doğal olarak oluşan genetik düzenleme süreçleri yoluyla hücreleri daha doğru bir şekilde hedeflemenin daha iyi yollarını araştırıyorlar. Programlanabilir gen düzenlemenin uzun vadeli sonuçları, artan genetik araştırma finansmanını ve kişiselleştirilmiş tıp için daha iyi araçları içerebilir.

Programlanabilir gen düzenleme bağlamı

Genom düzenleme, bilim adamlarının bir organizmanın genetik kodunda hedeflenen değişiklikler yapmasına olanak tanıyan güçlü bir tekniktir. Bu yöntem, tasarlanmış sekansa özgü nükleazların (SSN'ler) kullanımı yoluyla DNA kırılmalarının veya mutasyonların dahil edilmesi dahil olmak üzere birkaç farklı yolla elde edilebilir.

Bilim adamları, bir genom içinde çift sarmallı kopmalar (DSB'ler) oluşturarak, belirli bölgeleri hedeflemek için programlanmış SSN'leri kullanabilirler. Bu DSB'ler daha sonra homolog olmayan uç birleştirme (NHEJ) ve homolojiye yönelik onarım (HDR) gibi hücresel DNA mekanizmaları tarafından onarılır. NHEJ tipik olarak gen işlevini bozabilecek kesin olmayan eklemeler veya silmelerle sonuçlanırken, HDR kesin değişiklikler getirebilir ve potansiyel olarak doğru genetik mutasyonlar sağlayabilir.

CRISPR gen düzenleme aracı, sorunlu zincirleri "kesmek" için bir kılavuz (gRNA) ve Cas9 enzimini içeren, bu alanda en yaygın kullanılan araçtır. Bu tekniği kullanmanın, kanser ve HIV (insan immün yetmezlik virüsü) gibi hastalıkları tedavi etmek ve diğer bozukluklar için yeni tedaviler geliştirmek de dahil olmak üzere çeşitli potansiyel faydaları vardır. Bununla birlikte, belirli düzenlemelerin bir organizmanın DNA'sına zararlı mutasyonlar getirmesi olasılığı gibi riskler de ilişkilidir. 

Trends in Plant Science dergisinde yayınlanan bir araştırmaya göre, 2021 yılında gRNA'yı programlamak için tasarlanmış 30 web tabanlı yazılım platformu zaten mevcuttu. Bu programlar çeşitli düzeylerde karmaşıklığa sahiptir ve bazıları bilim adamlarının çok çeşitli dizileri yüklemesine olanak tanır. Ayrıca bazı araçlar hedef dışı mutasyonları belirleyebilir.

Yıkıcı etki

2021'de Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) ve Harvard Üniversitesi'ndeki bilim adamları, CRISPR teknolojisini kullanmayan, OMEGA (Obligate Mobile Element Guided Activity) adı verilen yeni bir programlanabilir DNA değiştirme sistemleri sınıfı keşfettiler. Bu sistemler doğal olarak bakteri genomları boyunca küçük DNA parçalarını karıştırabilir. Bu keşif, genom düzenleme teknolojisini hesaplanmış bir riskten daha öngörülebilir bir sürece yükseltebilecek benzersiz bir biyoloji alanının kapılarını açıyor.

Bu enzimler küçüktür, bu da onların hücrelere daha hacimli enzimlere göre daha kolay ulaşmasını sağlar ve farklı kullanımlara hızla adapte edilebilirler. Örneğin, CRISPR enzimleri viral istilacıları hedef almak ve yok etmek için gRNA'yı kullanır. Ancak biyologlar artık gRNA dizilerini yapay olarak oluşturarak Cas9 enzim kılavuzunu istenen herhangi bir hedefe yönlendirebilirler. Bu enzimlerin programlanma kolaylığı, onları DNA'yı değiştirmek için güçlü bir araç haline getiriyor ve araştırmacıların bunları gen düzenleme terapileri geliştirmede kullanabileceğini gösteriyor. 

Programlanabilir gen düzenlemede umut vaat eden bir diğer araştırma yönü, Harvard bilim adamları tarafından 2022'de geliştirilen CRISPR tabanlı bir araç olan ikiz birincil düzenlemedir. Yeni teknik, büyük gen boyutlu DNA parçalarının, DNA çift sarmalını kesmeden insan hücrelerinde manipüle edilmesine olanak tanır. Daha önce mümkün olandan daha büyük düzenlemeler yapmak, bilim adamlarının hemofili veya Hunter sendromu gibi gen işlevi kaybından veya karmaşık yapısal mutasyonlardan kaynaklanan genetik hastalıkları incelemesine ve tedavi etmesine olanak sağlayabilir.

Programlanabilir gen düzenlemenin sonuçları

Programlanabilir gen düzenlemenin daha geniş etkileri şunları içerebilir: 

• Daha doğru ve daha güvenli bakım yöntemlerini keşfetmek için kullanılan teknikleri çeşitlendirmeyi amaçlayan genetik düzenleme araştırmalarında artan fon.
• Hedefe yönelik genetik ve hastalık terapileri yoluyla kişiselleştirilmiş tıbbın ilerlemesi.
• Genetik düzenleme otomasyonu ve hassasiyeti için daha iyi yazılımlar geliştiren biyoteknoloji firmaları.
• Bazı hükümetler, kanser terapilerinde çeşitli pilot testler uygulayarak genetik düzenlemeye yönelik fonlarını ve araştırmalarını artırmaktadır.
• Genetik mutasyonlarla doğan insanlar için daha uzun yaşam beklentisi.
• Hayvanlarda ve bitki türlerinde zararlı hastalıkları ve mutasyonları ele almak için yeniden tasarlanan yeni genetik araçlar.

Dikkate alınması gereken sorular

• Programlanabilir genetik düzenlemenin sağlık hizmetlerinde başka nasıl devrim yaratabileceğini düşünüyorsunuz?
• Hükümetler bu terapilere herkesin erişebilmesini sağlamak için ne yapabilir?