Bilim insanları böbrek yetmezliği,diyabet ve kas distrofisi gibi hastalıkların tedavisi için CRISPR/Cas9 teknolojisini geliştirdiler

Salk bilim adamları CRISPR/Cas9 genom editleme teknolojisinin yeni versiyonunu buldu.Bu yeni versiyon sayesinde bilim insanları DNA zincirinde bir kırık  oluşturmadan genleri active edebilecek ve genom editleme teknolojisinin insan hastalıklarının tedavisinde kullanılabilme potansiyeli  kazandıracak.Çoğu CRISPR/Cas9 sistemleri genomun ekleme(editing) ya da koparma (deletion)amacı için hedeflenmiş bölgelerinde  ‘çift zincir kırıkları’ meydana getirerek çalışır.Ancak pek çok araştırmacı canlılığını sürdüren insanların DNA sında böyle bir kırığın oluşturulmasına karşı.Salk grup da bu görüşürü kanıtlamak adına diyabet,şiddetli böbrek hastalığı,kas distrofisi gibi hastalıkların kendi geliştirdikleri yeni tedavi yöntemleri ile tedavi ederken fare modeli kullandılar.

Juan Carlos Izpisua Belmonte,Salk’ın Gen Ekspresyonu Laboratuvar’ında profesör, ‘Pek çok araştırmanın gösterdiği üzere CRISPR/Cas9 çok güçlü bir araç olarak gen terapisinde kullanılabilir çünkü CRISPR/Cas9 teknolojisi ile oluşan çift zincir kırıklarının neden olduğu istenmeyen mutasyonlar dikkate alınıyor ve  mutasyonlara karşı endişe git gide artıyor.’diye belirtti. Orjinal CRISPR/Cas9 sisteminde ,Cas9 enzimi çift zincirli kırık oluşturmak için  genomda doğru noktayı hedefleyen rehber RNA ile birleşir.Salt Enstitüsü’nün tekniği genetic manipülasyon makinası gibi işlev gören  iki adeno-associated viruses (AVVs) kullanmak.Son günlerde bazı araştırmacılar Cas9 enziminin ölü formunu(dead Cas9 dCas9) kullanmaya başladılar.dCas9 enzimleri genomdaki spesifik yerleri hedefleyebilirken,DNA yı kesemiyorlar.Onun yerine dCas9 enzimi hedeflenen genomun  akvitesini başlatan transkripsiyonel aktivasyon alanı –molecular switches ,moleküler makas(2 ya da 3 stabil konumundan birine  pH,ışık,sıcaklık gibii  ortam koşullarına  tersinir şekilde dönüşebilen moleküller )ile birleşir.Sonuçta ortaya çıkan dCas9-aktivatör makas protein kompozisyonu normalde canlı hücre tedavilerinde  kullanılan terapilerdeki araçlarda(AAVs-Adeno-associated viruses-) taşınmak ve korunmak için çok büyüklerdir.

Taşıma sistemindeki bu eksiklik,Cas9-aktivatör makas kombinasyonunun klinik alanda kullanımını zorlaştırır. Izpisua Belmonte’nin araştırma grubu farklı  çeşitlilikte aktivatör makas ile   Cas9/dCas9 u, proteinler bir başkası ile kaynaşmasa  bile bir kombinasyon oluşturarak çalışabilsin  diye birleştirmiş. Başka bir deyişle Cas9 ya da dCas9 bir AAV in içine,makas(switches) ve hedef RNA başka bir AAV ye koyulmuş.Hedef RNA(sgRNA) Cas9 ın genomda nereye bağlanacağını öngören bir transkripsiyonel aktivatördür.Standart CRISPR-Cas9 tekniğinde 20 nükleotitlik bir RNA  kullanılırken  bu yeni geliştirilen teknikle sgRNA nın boyutu 14-15 nükleotite düşebiliyor.,Araştırma grubu bir de hedef RNA nın tüm parçalarının genomdaki hedeflenen yere gidecek ve gidilen hedef genin tamamen aktif olduğundan emin olacak şekilde optimize etmişlerdir.

Hsin-Kai(Ken)Liao-Belmonte’nin laboratuvarında görev alan araşırmacı-‘Organizmanın içinde çalıştığımız bütün bileşkenler endojen(içsel) genlere tesir etmek için kullanılıyor.’ demiş.Bu şekilde,ürettikleri teknoloji epigenetik yolla işliyor  yani  DNA sekansında herhangi bir  değişim söz konusu olmaksızın gene aktivasyonunu etkiliyor. Araştırmacılar bu metodu test etmek için  şiddetli böbrek hasarı,tip1 diyabeti ve kas distropisi olan fare kullandılar.Araştırmacılar hastalık semptomlarını geriye çevirebilecek  endojen genlerin ekspresyonunu arttırmak için  her bir vakada  ayrı tasarlanmış CRISPR/Cas9 sistemi kullandılar.Böbrek hastalığında, böbrek fonksiyonlarına katılımı ile bilinen 2 geni active ettiler.Sonucunda sadece sadece bu genlere bağlı proteinlerin artışını değil şiddetli ağrısı olan böbreğin fonksiyonlarını da geliştirdiler.Tip1 diyabet çalışmasında,insulin üreten hücrelerin oluşmasını sağlayan genlerin aktivitesini arttırmayı amaçlamışlardı ve başardılar. Böylece tedavi işe yaradı,kandaki glikoz seviyesini  düşürdüler.Kas distrofisinde ,daha önce hastalık semptomlarını tersine çevirdiği gösterilen genleri eksprisyonunu gerçekleştirdiler.Hatta bu genlerden birisi geleneksel virus aracılığı ile taşınan  gen terapisi ile kolayca taşınamayacak kadar büyük bir gendi. Fumiyuki Hatanaka- Belmonti’nin laboratuvarında görev alan araştırmacı-‘Farelerdeki sonuçları görünce çok heyecanlandık.Genin aktivasyonunu tetiklerken aynı anda fizyolojik değişimleri de görebiliyoruz.’ diye belirtti.Izpisua Belmonte’nin takımı şu an kendi sistemlerinin özelliğini  geliştirmek ve sistemlerine daha fazla hücre ve organ tipi ekleyerek  daha çeşitli insan hastalıkları tedavi etmek için çalışırken diğer yandan da yaşlanma süreci ve yaşlanmaya bağlı duyma kaybı,leke oluşumu gibi kondisyonları tersine çevirmeye ve organları gençleştirmeye çalışıyorlar.

Salt Enstitüsü’nün bu çalışma için hazırladığı video 

Daha fazla bilgi için;

‘http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(17)31247-3’

‘http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867417312473’