Sentetik biyologlar, vahşi eşdeğeri ile üreyemeyen genetiği değiştirilmiş bira mayası (Saccharomyces cerevisiae) yarattılar. Kaynak: Eye of Science / SPL
Yabani eşdeğerlerle üreyemeyen modifiye organizmalar, transgenik bitkilerin genlerinin modifiye edilmemiş bitkiler veya yabani otlara yaymalarını bu şekilde zararlılarla savaşmalarını önleyebilir.
Minneapolis-St Paul’daki Minnesota Üniversitesi’nden sentetik bir biyolog, Maselko ve meslektaşları, vahşi muadilleriyle başarıyla üreyemeyen genetik modifiye mayalar oluşturmak için gen düzenleme araçlarını kullandı. Bunu yaparken, sentetik türler geliştirdiklerini söylüyorlar.
Maselko, 16 Ocak’ta California’daki San Diego Bölgesindeki Bitki ve Hayvan Genomu Konferansı’nda yer almayı bekleyen Maselko, “Genetik olarak uyumsuz olmasının dışında, orijinalle özdeş olacak bir şey istiyoruz” dedi. Araştırma, Minnesota Üniversitesi’nden bir biyokimyacı olan Michael Smanski tarafından yönetildi.
Teknoloji, genetiği değiştirilmiş bitkilerin, genleri modifiye edilmemiş bitkiler ve yabani otlara yaymalarını önleyerek laboratuar organizmalarını içerde tutmak için kullanılabilir. Yabani organizmaları değiştirilmiş muadilleriyle değiştirerek zararlılarla ve istilacı türlerle mücadeleye bile yardımcı olabilir. Diğer bilim insanları, yaklaşımın umut verici olduğunu söylüyor ancak değiştirilmiş organizmaların hayatta kalma ve vahşi rekabet etme gibi teknik engeller nedeniyle engellenebileceğini belirtiyorlar. Evrimci biyoloğ Fred Gould, Raleigh’deki North Carolina Eyalet Üniversitesi’nden “Bu, ustaca bir sistem ve başarılı olursa, birçok uygulamaya sahip olabilir” diyor.
Kendinden imha modu
Maselko ve Smanski CRISPR-Cas9 gen düzenleme aracını hedef genleri düzenlemek için değil, ifadelerini değiştirmek için kullandılar. Ekip, Cas9 enzimini, protein ürünlerinin zehirli seviyelere ulaşması için genleri aşırı aktive etmeye yönlendirdi. Yaklaşımı bira mayası (Saccharomyces cerevisiae) ‘de ilk kez test ettiklerinde, aktin adlı bir proteinin seviyesini, onu içeren hücrelerin patlayacağı seviyeye yükselttiler.
Genetik olarak modifiye edilmiş maya hücrelerinin diğer suşlarla başarılı bir şekilde çiftleşme yapmasını önlemek için ekip maya hücrelerinde iki değişik değişiklik yaptı: birincisi bir ‘zehir’ benzeri, diğer faktörlerle birlikte tanınan ve aşırı aktifleştirilen bir Cas9 sürümünü üretti. (aktin geni ) İkinci değişiklik olan ‘panzehir’, Cas9’un aşırı aktive olmasını durduran bir mutasyondu.
Hem zehir hem de panzehiri içeren bir maya suşu, panzehiri taşıyan bir suşla çiftleştirildiğinde sağlıklı yavrular üretti. Ancak modifiye edilmiş suş, panzehirden yoksun farklı bir laboratuar suşuyla geçildiğinde, yavrularının neredeyse tamamı balon gibi patladı.
Uygun bir (sol) ve uyumsuz (sağ) çiftleşme durumunda bira mayası (Saccharomyces cerevisiae) hücrelerinin canlı hücre görüntüleme zaman aşımı. Kaynak: Maselko ve ark., Nature Communications 8: 883 (2017).
İstilaya karşı bir sayaç
Sentetik bir tür, hastalığı yaymak veya ekosistemlere zarar veren istenmeyen türlerin dışlanması ve kontrolünde kullanılabilir. Konferansa bir başka katkıda bulunan Maselko’nun Minnesota Üniversitesi’ndeki meslektaşı Siba Das, Minnesota ve diğer merkezi ABD eyaletlerinde nehirleri ve gölleri yıkan istilacı sazanla sentetik türleşmenin nasıl savaşabileceğini gösteren matematiksel bir model sundu.
Bununla birlikte, üniversitelerin San Diego’daki moleküler biyoloğu Omar Akbari, zehir ve panzehir gibi melezleşmeyi durduran genetik modifikasyonların evrimsel bir sağlık masrafı sağlayabileceğini belirtti. Cas9 enzimi, her zaman amaçlanan geni tanımaz ve diğer genlerin aktivitesini hızlandırabilir. Bu gibi ‘hedef dışı etkiler’ modifiye organizmaların sağlığını sarsabilir. Akbari, organizmaların potansiyel refahını etkileyen herhangi bir etki, meyve sineklerinde laboratuvar deneylerinde tespit edilmesi kolay olmalıdır. Akbari, “Bunun vahşi rekabet için yeterince gerginlik yaratıp yaratmayacağından emin değilim” diyor.
Gould, evrimsel etkiye maruz kalmadan üreme engellerinin mühendisliğinin zor olacağını kabul ediyor. Bilim adamları, sentetik bir türün vahşi organizmaları geçeceği ihtimalini artırmak için çok sayıda modifiye organizmayı serbest bırakarak potansiyel olarak bu engeli aşabilir. Hala zararlılarla mücadelede başka genetik yaklaşımlar üzerinde çalışan Gould, başka bir teknoloji görmekten çok hevesli. “Tüm yumurtalarımı tek bir sepete koymak istemem” diyor.
Kaynaklar ve İleri Okuma:
https://www.nature.com/articles/d41586-018-00625-1?utm_source=fbk&utm_medium=social&utm_campaign=naturenews&sf179455950=1
Bu makaleyi 3 dakikada okuyabilirsiniz.
Moleküler Biyoloji ve Genetik
