Genetiği değiştirilmiş insan embriyoları, embriyo gelişimini yönlendiren merkezi bir proteinin rolü hakkında daha fazla fikir sağlarken, gelişimin en erken evrelerinin gözlenmesine olanak sağladı.
Türünün ilk örneği sayılabilecek bu çalışma, genetik hastalıkların engellenebilmesi umuduyla, insan embriyolarında hastalık sebebi mutasyonların düzeltilmesini hedefleyen önceki araştırmalardan ayrışıyor. Önceki çalışmalar potansiyel “ısmarlama bebekler” üzerine kaygılara sebep olurken, yeni çalışma, insan embriyosunun gelişimini ve düşük vakalarına neyin sebep olduğunu anlamayı hedefliyor.
Nature’da yayımlanan çalışmada araştırmacılar, bu sefer CRISPR-Cas9 sistemini, embriyo gelişiminde önemli olan OCT4 isimli proteinin üretimini engellemek için uygulamış.
Bu tarz çalışmaları uzun süredir çok daha ulaşılabilir ve daha az etik kaygıya yol açan fare embriyoları üzerinde yapılıyordu. Fakat New York’taki Columbia Üniversitesi’nde kök hücre araştırmacısı olan Dieter Egli’ye göre, son araştırma OCT4 geninin insan ve fare embriyolarının gelişiminde üstlendiği rollerin farklılıklarını ortaya koyuyor ve hayvan modellerine dayanan çalışmaların kısıtlarını gözler önüne seriyor. Egli şunları söylüyor: “Eğer insan embriyosunun gelişimini iyice anlayabilmek ve sağlık alanında ilerleme kaydetmek istiyorsak, doğrudan insan embriyoları üzerinde çalışmalıyız. Sadece hayvan modellerinden varılan çıkarımlara güvenemeyiz.”
Araştırmanın yürütülebilmesi için, Londra’daki Francis Crick Enstitüsü’nde gelişim biyolojisi üzerine çalışan Kathy Niakan tarafından yönetilen grup, tüp bebek kliniklerinde in vitro dölleme (laboratuvar koşullarında döllenme) sonucu üretilen 58 embriyoyu kullandı.Bu embriyolara artık tüp bebek operasyonu için ihtiyaç duyulmuyordu ve araştırma için bağışlandılar. Birleşik Krallık İnsan Fertilizasyonu ve Embriyoloji Yetkili Makamı da çalışmaya izin verdi ve bu, ulusal bir makamın insan embriyoları üzerinde gen müdahalesine izin verdiği ilk örnek oldu (Diğer ülkelerde daha önce gerçekleştirilen çalışmalara yerel kurullar tarafından izin verilmişti).
Grup, CRSPR-Cas9 için gerekli moleküler mekanizmayı döllenmiş yumurtalara, yani zigotlara, henüz tek hücre formundayken enjekte etti ve gelişim sürecini laboratuvarda bir hafta boyunca izledi. OCT4’un normal seviyede olmadığı hücrelerde gelişim sürecinin sekteye uğradığı çok çabuk gözlemlenebildi. Kontrol grubunun neredeyse yarısı (gen müdahalesinde bulunulmamış ve normal OCT4 seviyesine sahip olanlar) çokhücreli embriyo olan blastosistlere dönüşebilirken, OCT4 seviyesine müdahale edilenlerin sadece yüzde 19’u bunu başarabildi. Stockholm’deki Karolinska Enstitüsü’nde gelişim biyoloğu Fredrik Lanner, bu sonucun biliminsanlarına,CRISPR-Cas9’un insan embriyoları üzerindeki çalışmalarda yeterli verimliliğe sahip olduğu konusunda daha fazla güven vereceğini düşünüyor. Grubu embriyo gelişimde önemli olan diğer genler üzerinde CRISPR çalışmaları yürüten Lanner, insan embriyolarına geçiş yapılmadan önce, tıpkı Niakan’ın grubunun yaptığı gibi, deney koşullarının fare embriyoları üzerinde titizlikle optimize edilmesi gerektiğine dikkat çekiyor.
Çarpıcı farklılıklar
Yine de OCT4’un ne yaptığını tamamen anlayabilmek için insan embriyoları üzerinde daha fazla çalışma yapılması gerekiyor. East Lansing’deki Michigan Eyalet Üniversitesi’nde gelişim biyolojisi üzerine çalışan ve aynı genin fareler üzerindeki etkisini araştırmış Amy Ralston’a göre, fare ve insan embriyoları arasındaki fark çarpıcı. Niakan’ın grubunun bulduğu sonuç, proteinin eksik olduğu insan embriyolarının gelişiminin, yine proteinin eksik olduğu fare embriyolarına göre daha erken durduğunu ve daha farklı bir gen ifadesi örüntüsü sergilediğini gösteriyor. Plasentayı oluşturacak olan hücre grubunda da beklenmedik anormallikler gözlenmiş.
Niakan, bu son gözlemin özellikle önemli olduğunu, çünkü araştırmacıların plasenta gelişimini incelemek ve gelişim sürecinde bir şeylerin neden ters gidebildiğini anlamak için çok yetersiz modellere sahip olduğunu söylüyor. Ona göre bu çalışma, in vitro döllenme veriminin artmasını sağlayacak yöntemlerin açığa çıkarılmasına ve bazı gebeliklerin neden başarısız olduğunu açıklamamıza yardımcı olabilir. Ralston ise çalışmayla ilgili şunları söylüyor: “Bu çok heyecan verici bir ilk adım. Bu çalışma insan fonksiyonel genetiği alanında çığır açıyor.”
