Agar plaklarda büyüyen renkli diploid Candida albicans mantarlar ile bunların kırmızı renkli kolonileri yönetici genler tarafından etkili bir biçimde silinen 2 çift marker genleri belirler.
Candida albicans ciddi sistemik enfeksiyonlara sebep olan patojenik ( hastalık etkeni) olarak bilinen bir mantar türüdür. Fırsatçı C. albicans mantarları genellikle insan deri ve bağırsak florasında zarar vermeden yaşar, zararsız olan bu mantarlar patojenik formlarına dönüşebilir. Özellikle insanların bağışıklık sistemlerinde önceden var olan hastalıklar veya ilaç tedavileri açısından tehlike oluşturmakta idi. Ayrıca tıbbi cihazlar üzerinde biyofilm oluşturabilirler.Örneğin enfeksiyonlara hatta bazen ölümlere yol açan insan vücudundaki kateter ve stentler gibi. Tehlike serbest ve devamlı büyüyen biyofilm kaplı patojen formları tarafından oluşturuluyor.Virüs benzeri C. albicans suşları tedavi edici birkaç ilaca karşı gitgide direnç göstermeye başlıyor.
Mikrobiyologlar araştırmalarında C. albicans ilaç direnci ve biyofilm oluşturan formaları ile zorluklarla karşı karşıya kalmaktadır. Her bir mikroskobik C. albicans diploid organizma olup genellikle 2 çift genom içerirler ve genlerin tümü şifrelenmiştir. Ancak özel bir genin işlevini anlamak için, araştırmacılar aynı zamanda kopyaları ile birlikte silmeye ihtiyaç duyarlar. Böylece bu sayede bütün gen takımlarının etkilerini gözlemlemiş oluyorlar. Buna ilaveten genelde genler benzer görevler üstlenir ve bazen birçok işlemde gereksiz rol oynar.
C. albicans türündeki gen delesyonu James Collinsand George Church tarafından Harward Wyss Üniversitesi Biyomühendislik bölümünde araştırıldı.CRISPR Cas-9 isimli bir gen diploid patojen formlarını oluşturdu. Gen çiftleri kopyalarıyla birlikte etkili bir şekilde silinebildi. Bu yöntem ilaç direnci ve biyofilm oluşturan mekanizmaları daha iyi anlamaya yardımcı olmuştur ve gelecek araştırmalarda yeni ilaç hedefleri ve birleştirilmiş tedavilerde bu çalışma yardımcı olmuştur, çalışma Nature Mikrobiyoloji dergisinde yayınlanmıştır.
Çalışma ekibi, son zamanlarda yaptığı araştırmalarda C. albicans’ın çok nadir görülen haploid formlarından yarar sağladı. Diğer mantarlar gibi sadece her bir genin bir kopyası ile bir kromozom seti içerir ve diploid formalarını kolayca oluşturabilir. Harward Üniversitesi Sağlık Bilimleri ve Teknoloji Tıp ve Genetik Anabilim Dalı’nda Prof. Church “Biz haploid C. albicans suşlarını kullandık ve önceden geliştirdiğimiz bir gen sürümünü iptal ederek C. albicans’ın yeni gen ayarlarını kullanmak istedik. Birleşmeden sonra diploid mantardaki normal gen kopyaları yani bunların genetik materyallerinin yer değiştirdiğini ve onların görevleri farklı gen çiftleri son derece silinmeye elverişli hale getirildi” dedi.
Yeni gen yaklaşımı CRISPR- Cas-9 sistemine dayanır, DNA kesici Cas 9 enzimi RNAs(gRNAs) olarak adlandırılan haploid C. albicans’taki 2 gen bölgesini hedef alır, sonra gen sekans dizisi kesip çıkarılır. Tüm Cas 9 ve gRNA’lar ifade edilen ve işlenen gen seti içerisine yerleştirilir. 2 haploid mantar diploidlerle eşleştiğinde, diğer kromozomlardaki genlerin karşılığı olmuş olacak. Genler doğal formlarından etkili bir şekilde silinecek.
Araştırmacılar bu uygulama ile onların gen delesyonları veya biyofilm şekillerinde belli başlı ilaçlarda benzer rol üstlenen gen kombinasyonlarını tanımlayabildiler. Örneğin CDR-1 ve CDR-2 tarafından kodlanan genler ya da TPO3 ve CDR-2 ikisi birlikte fluconazole ve diğer antifungal ilaçlara C. albicans’ı son derece duyarlı hale getirdi.Rebecca Shapiro doktora sonrası çalışmalarında ilaç direncine karşı 2 mekanizma önerilebileceğini söyledi. Shapiro Chavez ile birlikte çalıştı. Chavez doktora sonrası Church ve Collins ile çalıştı. Chavez New York Colombia Üniversitesi’nde Prof. Asistanı olarak görev yapmaktadır.
Biyofilm formlarında birbirine tutunmuş ALS3 gen molekülleri ile çeşitli diğer adezyon genler birbirleriyle etkileşim halinde ve bu genler ileride ilgi çekici hale gelecek.
Çalışma ilaç direnci ve patojen C. albicans’ın zor şartlarda yaşam alanı bulmalarına yeni yollar açıyor. Collins”Organize virüs etkisi gösteren C. albicans genetik ağı nasıl daha somut hale geleceğini bulduk. Doğal çevre ve ilaç stresine karşı nasıl tepki verdiğini anlıyoruz ve böylece doğal halleri gelecekte birleşmiş tedavi ve yeni ilaç hedeflerine yol açabilir. Dahası bizim gen sürümü dizisi diğer patojen mantarlarda benzer yaklaşımlar sunuyor” dedi. Yeni gelişmekte olan yüksek ilaç direncine sahip Candida auris önceden Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezi tarafından tehdit olarak belirlenmişti. Wyss Enstitüsünün iki lideriCollins ve Church işbirliği yaptılar, beraber çalıştılar. Patojen mantar enfeksiyonlarında yeni önemli görüşlere sebebiyet verdiler ve direnç geliştirdiler. Ek olarak daha etkili antifungal terapileri tasarladılar.
Yazar : Merve YERLİ
Kaynak :
Rebecca S. Shapiro et al, A CRISPR-Cas9 based gene drive platform for genetic interaction analysis in Candida albicans, Nature Mikrobiology(2017)
Bu makaleyi 4 dakikada okuyabilirsiniz.
Moleküler Biyoloji ve Genetik
