CRISPR Çalışma Gösteriyor ki Gen düzenlemesi kalıcı hasara neden olabilir

[™ Admin]

CRISPR Çalışma Gösteriyor ki Gen düzenlemesi kalıcı hasara neden olabilir

Tel Aviv Üniversitesi'ndeki (TAU) bilim adamları, CRISPR genom düzenleme yönteminin çok etkili olmasına rağmen, her zaman güvenli olmadığı ve bazen DNA parçalarının yeniden düzenlenmesinin genomik stabiliteyi tehlikeye atacağı ve muhtemelen uzun vadede kanseri tetikleyebileceği konusunda uyarıyor.

CRISPR - "kümelenmiş düzenli aralıklarla kısa palindromik tekrarlar" için bir kısaltma - genetik materyalin genomdaki belirli konumlarda eklenmesine, çıkarılmasına veya değiştirilmesine izin verir. Genom düzenlemeye yönelik çeşitli yaklaşımlar geliştirilmiştir.

En iyi bilinen teknolojiye CRISPR-Cas9 gen makası (CRISPR-ilişkili protein 9) adı verilir ve bu teknoloji ile 2020 Nobel Kimya Ödülü, keşiflerinden dolayı Amerikalı bilim adamı Jennifer A. Doudna ve Fransız bilim adamı Emmanuelle Charpentier'e verildi. Yaklaşık on yıl önce geliştirilmiş olup, kanser, karaciğer hastalıkları, genetik sendromlar ve daha fazlası gibi bir dizi hastalığın tedavisinde etkileyici bir şekilde etkili olduğunu kanıtlamıştır.

"Bu çalışmadaki amacımız, CRISPR terapötiklerinin kullanımındaki potansiyel risklere ışık tutmaktı. Teknolojinin önemli avantajlarının farkında olmamıza rağmen bunu yaptık."

TAU'dan Dr. Adi Barzel ve doktora öğrencisi Alessio Nahmad

Bunu kullanan ilk onaylanmış klinik deney, araştırmacıların yöntemi bağışıklık sisteminin beyaz kan hücreleri olan T hücrelerine uyguladığı 2020 yılında Pennsylvania Üniversitesi'nde gerçekleştirildi. Bir donörden T-hücreleri alarak, orijinal reseptörü kodlayan genleri yok etmek için CRISPR kullanırken kanser hücrelerini hedefleyen tasarlanmış bir reseptörü ifade ettiler - aksi takdirde T hücrelerinin alıcının vücudundaki hücrelere saldırmasına neden olabilirdi.

Diğer genom düzenleme yöntemlerinden daha hızlı, daha ucuz, daha doğru ve daha verimli olduğu için bilim camiasında büyük bir heyecan yarattı. Bununla birlikte, teknik, insan genomlarını değiştirme potansiyeli nedeniyle etik kaygılara yol açmaktadır.

CRISPR-Cas9, bakterilerin bağışıklık savunması olarak kullandığı doğal olarak oluşan bir genom düzenleme sisteminden uyarlanmıştır. Virüslerle enfekte olduklarında, bakteriler virüslerin DNA'sının küçük parçalarını yakalar ve CRISPR dizileri olarak bilinen segmentler oluşturmak için bunları belirli bir düzende kendi DNA'larına yerleştirir. CRISPR dizileri, bakterilerin virüsleri veya yakından ilişkili olanları "hatırlamasına" izin verir. Virüsler tekrar saldırırsa, bakteriler, virüslerin DNA'sının belirli bölgelerini tanıyan ve bunlara bağlanan CRISPR dizilerinden RNA segmentleri üretir. Bakteriler daha sonra DNA'yı parçalamak için Cas9 veya benzeri bir enzim kullanır ve bu da virüsü devre dışı bırakır.

Yeni TAU çalışması, CRISPR terapötiklerinin kullanımındaki riskleri tanımlar. Bu teknolojinin bağışıklık sisteminin beyaz kan hücreleri olan T hücreleri üzerindeki etkisini araştıran araştırmacılar, tedavi edilen hücrelerin %10'una kadar önemli bir oranda genetik materyal kaybı tespit ettiler. Böyle bir kaybın, kansere neden olabilecek genomun dengesizleşmesine yol açabileceğini açıklıyorlar.

"CRISPR-Cas9 bölünmesinden sonra birincil insan T hücrelerinde sık anöploidi" başlıklı ve önde gelen dergi Nature Biotechnology'de yeni yayınlanan çalışma, TAU'nun Wise Fakülte'deki Nörobiyoloji, Biyokimya ve Biyofizik Okulu'ndan Dr. Adi Barzel tarafından yönetildi. Bilimler ve Dotan İleri Terapiler Merkezi ve TAU Tıp Fakültesi'nden Dr. Asaf Madi ve Dr. Uri Ben-David ve Safra Biyoinformatik Merkezi, Tel Aviv Sourasky Tıp Merkezi ile işbirliği içinde.

Riske karşı fayda

İsrailli araştırmacılar, kırık DNA'nın her zaman geri kazanamayacağını varsayarak, CRISPR terapötiklerinin potansiyel faydalarının, bölünmenin kendisinden kaynaklanan risklerle dengelenip dengelenmeyeceğini incelemeye çalıştılar.

Ben-David ve araştırma görevlisi Eli Reuveni, “hücrelerimizdeki genom genellikle doğal nedenlerle bozulur, ancak genellikle hiçbir zarar vermeden kendini onarabilir. Yine de bazen belirli bir kromozom geri dönemez ve büyük bölümler hatta kromozomun tamamı kaybolur. Bu tür kromozomal bozulmalar genomun dengesini bozabilir ve bunu sıklıkla kanser hücrelerinde görürüz. Bu nedenle, kanseri tedavi etmek için bir araç olarak DNA'nın kasıtlı olarak parçalandığı CRISPR terapötikleri, aşırı senaryolarda aslında maligniteleri teşvik edebilir."

Potansiyel hasarın boyutunu incelemek için araştırmacılar 2020 Pennsylvania deneyini tekrarlayarak T hücrelerinin genomunu tamamen aynı konumlarda – insan genomunun 23 çift kromozomunun 2, 7 ve 14. kromozomlarını – böldüler. Tek hücreli RNA dizilimi adı verilen en son teknolojiyi kullanarak, her hücreyi ayrı ayrı analiz ettiler ve her hücredeki her kromozomun ekspresyon seviyelerini ölçtüler. Bu sayede bazı hücrelerde önemli bir genetik materyal kaybı tespit edildi.

Örneğin, kromozom 14 yarıldığında, hücrelerin yaklaşık yüzde beşi bu kromozomun çok az ekspresyonunu gösterdi veya hiç göstermedi. Tüm kromozomlar aynı anda bölündüğünde, hücrelerin sırasıyla yüzde 9, yüzde 10 ve yüzde üçü kromozom 14, 7 ve 2'deki kırılmayı onaramayan hasar arttı. Bununla birlikte, üç kromozom, sürdürdükleri hasarın boyutunda farklıydı.

Madi ve öğrencisi Ella Goldschmidt, “tek hücreli RNA dizilimi ve hesaplamalı analizler, çok kesin sonuçlar elde etmemizi sağladı. Hasardaki farkın nedeninin, üç kromozomun her biri üzerindeki yarılmanın tam yeri olduğunu bulduk. Toplamda, bulgularımız, CRISPR tekniğiyle genetik olarak düzenlenen T hücrelerinin yüzde dokuzundan fazlasının önemli miktarda genetik materyal kaybettiğini gösteriyor. Bu tür bir kayıp, kanseri teşvik edebilecek genomun istikrarsızlaşmasına yol açabilir.”

Dikkatli bir şekilde birleştirin

Araştırmacılar bulgularına dayanarak, CRISPR terapötiklerini kullanırken ekstra özen gösterilmesi gerektiğine dikkat çekiyorlar. Ayrıca, belirli tıbbi prosedürler için alternatif, daha az riskli yöntemler önerirler ve iki tür potansiyel çözüm için daha fazla araştırma yapılmasını önerirler – hasarlı hücrelerin üretimini azaltmak veya hasarlı hücreleri belirlemek ve malzeme hastaya uygulanmadan önce bunları çıkarmak.

Barzel ve doktora öğrencisi Alessio Nahmad, “Bu çalışmadaki amacımız, CRISPR terapötiklerinin kullanımındaki potansiyel risklere ışık tutmaktı. Bunu, teknolojinin önemli avantajlarının farkında olmamıza rağmen yaptık. Aslında, diğer çalışmalarda AIDS için umut verici bir tedavi de dahil olmak üzere CRISPR tabanlı tedaviler geliştirdik. Hatta iki şirket kurduk - biri CRISPR kullanan ve diğeri bu teknolojiden kasten kaçınan. Başka bir deyişle, bu son derece etkili teknolojiyi geliştirirken aynı zamanda potansiyel tehlikelerine karşı da uyarıyoruz” dedi.

"Bu bir çelişki gibi görünebilir, ancak bilim adamları olarak yaklaşımımızdan oldukça gurur duyuyoruz, çünkü bunun bilimin özü olduğuna inanıyoruz: taraf seçmiyoruz. Bir konuyu olumlu ve olumsuz tüm yönleriyle inceler ve cevaplar ararız.”

Kaynak: The Jerusalem Post