Çin’deki bir ekip, insan embriyolarındaki hastalık genlerinin düzeltilmesi için yeni bir yaklaşım geliştirdi. Araştırmacılar, potansiyel olarak ölümcül bir kan hastalığına yol açan genetik mutasyonlu klonlanmış embriyolar oluşturdu ve sonra embriyonun gelişiminin erken evrelerinde, DNA’yı eksiksiz olarak düzelttiler.
Protein & Cell’de yayımlanan rapor, insan embriyolarında genleri düzenlemek için yürütülen bir dizi deneyin sonuncusunun sonuçlarını içeriyor. Biliminsanları, etkileyici bir dizi yenilik sağladığını söylüyorlar. Çin-Guangzhou’daki Sun Yat-Sen Üniversitesi’nden Junjiu Huang liderliğindeki ekip, genlerin tüm bölümlerini değiştirmek yerine, tek tek DNA harfleri veya bazlar üzerinde çalıştı.
Huang’in ekibi, bir genin iki hatalı kopyasına sahip olmaktan kaynaklanan çekinik bir hastalıktan sorumlu bir mutasyonu düzeltti. Hepsi de aynı nadir çift mutasyona sahip onlarca embriyo bulmak araştırmacılar için zor olacaktı; bu nedenle ekip, hastaların deri hücrelerinden geliştirilen klonlanmış embriyolar üzerinde çalıştı.
Portland’daki Oregon Sağlık ve Bilim Üniversitesi’nden üreme biyolojisi uzmanı, kendisi de embriyolarda gen düzenlemeleri üzerine çalışan Shoukhrat Mitalipov, “Önce, ‘Neden klonlamışlar ki?’ diye düşündüm. Makaleyi okudum ve tekrar düşümdüm, ‘Vay canına, bu büyüleyici!’ dedim. ‘Bunu yapmayı hiç düşünmemiştim’” yorumunu yapıyor.
Dünyanın çeşitli yerlerinden biliminsanları, insan embriyolarında gen düzenleme çalışmalarını anlattıkları sekiz çalışma yayımladı; bunların beş tanesi de son iki ay içinde oldu. Hiçbiri embriyoların 14 günden daha fazla büyümesine izin vermemişti ve farklı amaçları vardı: Kimisi gen düzenleme teknolojilerini sınamak istemişti; kimisi çeşitli hastalıklarla ilgili genleri düzenlemişti ve kimisi de erken embriyonik gelişmelerin altında yatan mekanizmaları çözmeye çalışmıştı.
Hassas düzenleme
Son çalışmada Huang’ın ekibi, bir CRISPR-Cas9 modifikasyonu baz düzenlemesi kullandı. Bu düzenleme, enzimi spresifik gen dizilerine yönlendirir, ancak DNA’yı kesmez. Bunun yerine, Cas9 enzimi, tekil DNA baz çiftlerini değiştokuş edebilen bir başka enzime bağlanır ve etkisiz kılar. Şu ana dek bu teknik, guanini (G) adenine (A) ve sitozini (C) timine dönüştürebildi. Yüzlerce genetik hastalık, tek baz değişimi ya da nokta mutasyonlar kaynaklıdır ve embriyonik aşamadaki bu türden düzenlemelerle potansiyel olarak bertaraf edilebilerler.
Huang’ın ekibi, ağır veya ölümcül bir anemiyle ilişkili olan çekinik bir kan hastalığına, β-talasemiye yol açabilen, HBB geninin belirli bir noktasında adeninden (A’dan) guanine (G’ye) değişimle oluşan, Çin halkı arasında yaygın bir mutasyonu seçti.
Araştırmacılar, 20 embriyodan 8’inde, genin bir ya da iki kopyasındaki hatalı G’yi A haline tekrar dönüştürebildiklerini rapor ettiler (Çekinik bir hastalıkta, sadece bir kopyayı onarmak iyileşmek için yeterli olabilecektir). Bu oran, tekniğin klinikte kullanılmasının düşünülebilmesi için çok düşük; ama diğer gen düzenleme çalışmalarında elde edilenlere göre yüksek bir oran. Canberra’daki Avustralya Ulusal Üniversitesi’nden Gaetan Burgio, “Onarım oranı oldukça iyi ve kesinlikle umut verici” diyor. Huang, “Çalışmamız, β-talasemi ve diğer kalıtsal hastalıkların tedavisinde yeni yollar açmıştır” yorumunu yapıyor.
Ancak biliminsanları, sekiz embriyodaki tüm hücrelerin onarılmamış olmasına temkinle yaklaşıyorlar. Böyle embriyolar “mozaik”tir; bunun anlamı, hücrelerinin farklı genetik yapılardan bir yamaya sahip olmasıdır; ki bu da potansiyel bir tehlikedir.
New York’taki Columbia Üniversitesi’nden kök hücre biyoloğu Dieter Egli, “Gayet sağlam bir işe benziyor, ama şunu vurgulamak gerekir ki, insan embriyosunda herhangi bir gen düzenleme biçiminde mozaikizm problemi henüz alılamamıştır.”
İstenmeyen sonuçlar
Bazı biliminsanları, araştırmacılar tarafından hiçbir şey bulunmadığı rapor edilmesine rağmen, baz düzenleme prosedüründen kaynaklanmış olabilecek, hedef dışı etkiler olarak adlandırılan istenmemiş genetik değişimlerin varlığına yeterince iyi bakılıp bakılmadığını da sorguluyorlar.
Huang, gelecek deneylerin çok daha kapsamlı olacağını belirtiyor; ancak baz düzenleme tekniğinin insan embriyosunda bir hastalık mutasyonunu düzeltmekte kullanılabileceğinin, prensipte başarılı bir kanıtını sunduklarını söylüyor.
Geleneksel CRISPR-Cas9 ile her iki kopya da hatalı olduğunda, embriyo düzeltilemeyecek olabilir. Örneğin, Ağustos ayında Mitalipov’un ekibi, şablon olarak genin sağlıklı kopyasını kullanarak, potansiyel olarak ölümcül bir kalp hastalığına neden olabilecek bir gendeki mutasyonu, CRISPR-Cas9 kullanarak onardıklarını bildirmişti.
Huang, gelecekte, hastalığın yalnızca taşıyıcısı olan, biri mutasyonlu gen kopyalarına sahip donörlerden (bağışçılardan) sperm ve oosit (olgunlaşmış yumurta hücresi) istemeyi ve embriyolar üretmek için bunları kullanmayı planladığını söylüyor. Bu embriyoların bir kısmı, iki mutasyonlu kopya, bir kısmı da tek mutasyonlu kopya olacaktır. Huang her iki türü de düzenlemek istiyor. Bu tartışmalı bir fikri ortaya çıkartıyor: Bu gen düzenleme, sadece ağır hastalıkları önlemek için değil, ama aynı zamanda, insanların bu hastalığa yakalanma olasılıklarını da elimine etmek için kullanılabilir mi? Huang, “Baz düzenleme, mutant bölgesini onarabilir ve gelecek kuşaklara geçmesini engelleyebilir” diyor.
