Filiz Gürel
Son yıllarda genetik yani ‘kalıtım-bilim’deki ilerlemeler sanırım hiçbir bilim dalında yaşanmadı. 1980’li yıllar gen mühendisliğinin doğuşuna yol açan ‘gen klonlaması’, ki bakterilerde insülin üretimi, bir laboratuvar tüpü içerisinde istenilen DNA parçalarının çoğaltılabilmesi (PCR tekniği), ve ‘DNA parmak izi’ gibi yöntemlerin geliştirilmesi (suçluların kesin teşhisine yaradı), gibi gelişmeleri gördük. 1990’lı yıllarda, hücreye gen transferinin yapılabildiği binlerce yayınla rapor edilirken, az sayıda bitki türü ticari ürün statüsüne geçti, bu yıllara ‘Genetiği Değiştirilmiş Organizmalar (GDO)’ ve onların tartışmaları damgasını vurdu. 2000’lerde ise insan ve diğer canlıların genomları çözümlendi, yani genetik haritası çıkarıldı. Bu esnada, milyarlarca yapıtaşından oluşan DNA’yı dizilerken, dizileme teknolojileri gelişti. DNA diziliminin yapılması oldukça maliyetli ve uzun günler, aylar alan bir süreçti. Üçüncü nesil dizileme teknolojileriyle bu süre saatlere ve hatta dakikalara sığar hale geldi. Yedi yılda maliyetler arasında 6000 katlık azalma oldu ve bugün 1 milyon bazlık bir DNA’nın dizilimi 0,5 dolara yapılmaktadır, üstelik çok daha düşük hata payıyla. 8 Mart 2013 tarihli Science dergisinde dördüncü nesil dizileme cihazı olan ‘nanopore sequencer’ın standart USB arayüzüne sahip olup bir bilgisayara kolayca takılabildiği bildirildi. Bu sistem halen geliştirilme aşamasındadır.
Evet, adımlar hızlı şekilde atılıyordu, DNA diziliminin ötesine geçip, genlerin çözümlenmesi aşaması sürerken, yine genetik mühendisliği alanından çok önemli bir haber geldi. Ama öncelikle, üzerinde durmak istediğim bir nokta var, bu da ‘geri besleme’ konusu. Genetikte temel araştırmaların hızını belirleyen ana faktör biyoteknoloji oldu. Yani genetikle birlikte yürüyen, yıllar içinde büyüyen bir sektör, bir pazar. Bu sektör ile birlikte, bireysel genom analizi olanaklı oldu. Artık bir bebek doğmadan genetik hastalıkları olup olmadığı test edilebiliyor. Yine yetişkin genç bir birey yaşlandığında Alzheimer’a yakalanma eğilimi olup olmadığını öğrenebiliyor. Moleküler araçlar ile genetik bilimi arasındaki geribesleme müthiş bir bilgi birikimini doğurmuştur.
Tekrar konumuza dönersek, 2012 yılında bilim dünyasına bomba gibi düşen bir gelişmeden, Crispr teknolojisinden söz edeceğim. Tabii ki bu çalışmaların başlangıcı daha eskiye dayanıyor, ancak temel bilgilerin bir teknolojiye dönüşümü bu tarihte tartışmaya açıldı. Crispr olarak kısaca belirttiğim sistemde iki kilit bileşen bulunmakta: DNA’yı belli noktadan kesebilen bir moleküler makas (Cas9 enzimi); ve bu makası DNA üzerindeki hedefe yönlendiren rehber bir RNA molekülü (gRNA). DNA’nın belli bölgesinde oluşturulacak bu kırık, akabinde oluşacak bir seri mekanizmayla yönlendirilmiş bir değişime neden olur. Daha anlaşılır söyleyelim: DNA’mızı bir yazı olarak düşünürsek, bu yazıdaki yanlış bir harfi ‘silip’ onu düzeltebiliyorsunuz. Dolayısıyla hedefli değişimleri yapmak için artık insanoğlunun elinde güçlü, hızlı ve etkin bir teknoloji bulunuyor. Bu durumun sonuçlarına kısaca değinelim: Öncelikle, bu değişimler üreme hücrelerimizde yapılıyorsa –ki tartışmaların odak noktası budur- yapılan müdahale sonraki bütün soylara aktarılacaktır. Şimdiden batı basınında yapılan yorumlarda “genetik hastalık veya kusurlardan arındırılmış bir genomunuz olacağını hayal edin” gibi ifadeler yer alıyor. Yani, Crispr konusunda en fazla heyecan uyandıran konu insan embriyolarına müdahale edilerek özellikle genetiği bilinen hastalıkların önlenmesi. Zira Çin’de yapılan bir çalışmada üç günden fazla yaşama şansı olmayan özel insan embriyolarında Crispr tekniği uygulandı. Bu embriyolara AIDS virüsüne dayanıklılık sağlayan bir gen (CCR5 mutant geni) aktarıldı ve 26 embriyonun dördünde istenilen değişim sağlandı. Çinli grup çalışmayı ölü embriyolarda yaptıklarını ve “küresel etik kurallar belirginleşmeden insan soy hattında bu teknolojiyi kullanmaktan kaçınacaklarını” da ifade ettiler. İnsan embriyosu konusu gündemin en sıcak tartışması olmaya devam edecektir hiç şüphesiz, ancak konunun bir başka yönüne değinmekte fayda var.
Crispr gibi bir teknolojinin gelişimi, hastalıklar, patojenler veya tarımsal bitkiler üzerinde genetik çalışmalar yapan, genleri çözmeye çalışan çok sayıda araştırmacı ve bilim camiası için büyük önem taşıyor. DNA’mız ve birçok genin işleyişi hâlâ tam olarak çözülmemiştir. İnsanın biyolojik yapısı karmaşık etkileşimlerin bir ürünüdür. Canlılardaki bu karmaşıklık, örneğin bir bitkinin çok kurak bir ortamda nasıl olup da hayatta kalabildiğini anlamamızı zorlaştırıyor. Diğer yandan, Crispr ile özel enzimleri hücreye göndererek bir genin çalışmasını durdurabilir veya başlatabilirsiniz. Böyle bir tasarım yapıldığında o genin fonksiyonunu ve daha da ileri gidersek o işlevin rol oynadığı yolakları çözme şansına erişiriz. Bu yöntem uzun zamana yayıldığında hücredeki sistemlerin ve hastalıkların nasıl meydana geldiğini anlamamızı sağlayacaktır. En nihayetinde ‘genomun nasıl işlediğini’ göreceğiz. Evet, zaman isteyen bir süreçtir ancak, belirtilen teknoloji hem tıpta hem de tarımda hantal yürüyen birçok araştırmanın hızlanmasına yol açacaktır.
Sonuç olarak, büyük bir potansiyeli olmasına karşın Crispr’in kullanımını kısıtlayan temel konu genom hakkındaki düşük bilgi düzeyimiz. Çünkü bir gende hatta bu gen kusurlu olsa bile, yapılacak değişikliğin tüm sistemde nasıl etkileri olacağını kestirmek şu an için olanaksız. İşte bu nedenle Crispr’ı geliştiren bilim insanlarından Jennifer Doudna, “Artık DNA’mızı değiştirebiliyoruz, ama bunu akıllıca yapalım” diyerek uyarıda bulunuyor.
Halen Crispr teknolojisi üzerinde bilimsel ve etik tartışmalar sürmektedir. Genetik mühendisliğinde önemli bir adım atılmıştır. Bu adım yakın gelecekte genetik hastalıkların tedavisinde ve güvenilir GDO’ların üretiminde artık kilit bir noktadır.
FİLİZ GÜREL KİMDİR?
Prof. Dr. Filiz Gürel lisans eğitimini İstanbul Üniversitesi Biyoloji Bölümü’nde tamamladı. Aynı üniversitede bitkilerde genetik mühendisliği alanında doktora derecesini 1997 yılında alan Gürel, doktora sonrası araştırmalar için yurtdışına gitti. New York Stony Brook Üniversitesi ve Köln Max Planck Enstitüsü’nde çalışmalar yapan Gürel, çeşitli araştırma kurumlarında misafir araştırmacı olarak bulundu. Halen İstanbul Üniversitesi Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü’nde öğretim üyesi.
