Bakteriyle savunma sistemlerinden fareler ve insanlara

CRISPR-Cas9 sistemi kullanılarak yapılan bilimsel araştırmaların sayısı her geçen gün artmakta.  Bu sistem genomda yani DNA’da değişiklikler yapmaya olanak sağlayan bir sistem ve temelini bazı bakteri türlerinin savunma sistemlerinden almakta. Virüsler gibi patojenlerin istilasına karşı bazı bakteri türleri CRISPR-Cas9 türü bir gen editleme(gen değiştirme) sistemi kullanır. Bu sistem bu tür bakterilerin kendilerini tehdit eden patojen organizmalara karşı bağışıklık sistemini oluşturur. CRISPR dizileri bakteri genomunda yer alan özel DNA dizileridir. Cas9 ise moleküler bir makas olarak işlev görerek DNA’yı kesen bir enzimdir. Virüslerin DNA dizilerini tanıyan bakteriyel savunma sistemi, Cas9 enzimini kullanarak virüs DNA’sını parçalar. Parçalanan virüs DNA’sı böylece hücrede etkisiz hale getirilir. Buna ek olarak virüse ait DNA parçalarının bir kısmı CRISPR dizilerinin bulunduğu bölüme alınarak bir tür bağışıklık hafızası oluşturulur.  CRISPR teknolojisi işte bu sistemin bakteri, maya, memeli hücresi gibi çeşitli hücrelere aktarılarak gen manipülasyonlarında kullanılması ile gelişti.  MIT ve Harvard arasında iki yıldır süregiden patent savaşları da bu teknolojinin gücünün ve potansiyelinin bir yansıması aslında.  Bu teknoloji ile belirlenen genlerin değiştirilmesi mümkün. Bu değişimler genomdan genin silinmesi, yeni bir genin genoma sokulması ya da var olan bir genin mutasyona uğratılması şeklinde olabilir. 

3 Mayıs’ta Molecular Therapy dergisinde yayınlanan araştırma1 bu teknolojinin potansiyelini bir kez daha gözler önüne serdi. Doç. Dr. Wenhui Hu’nun liderliğindeki ekip HIV-1 virüsünün üremesinin tamamen durdurulabileceğini ve virüsün bulaştığı hayvan hücrelerinden virüsün tamamen elimine edilebileceğini CRISPR-Cas9 teknolojisini kullanarak gösterdi. Ekip 2016 yılındaki çalışmalarında hayvan hücrelerine giren virüsün bu yöntemle temizlenebileceğini konsept olarak göstermişti. Yeni çalışmalarında ise ekip transjenik fareleri kullanarak HIV-1 virüsünü genetik olarak etkisizleştirmeyi başardı.  Daha sonra fareleri HIV-1 virüsünün faredeki versiyonu olan EcoHIV virüsü ile enfekte eden ekip bu sistemde akut enfeksiyon koşullarında CRISPR-Cas9 sisteminin virüsün kendini çoğaltmasını engelleyerek sistemik enfeksiyonun engellenip engellenmeyeceğini test etti. Bu yaklaşım virüs RNA ifadesinin yüzde 96 oranında azalması ile sonuçlandı. Üçüncü hayvan modeli ile, geç HIV-1 enfeksiyonu insan bağışıklık hücreleri transfer edilen farelerde taklit edildi. Tek bir CRISPR-Cas9 denemesi ile virüse ait DNA parçaları fare dokularına gömülmüş olan insan hücrelerinden kesildi. Bu teknoloji, HIV virüsünün sebep olduğu AIDS hastalığının tedavisinde önemli bir aşamayı oluşturacak gibi gözüküyor.

1Yin et al. In Vivo Excision of HIV-1 Provirus by saCas9 and Multiplex Single-Guide RNAs in Animal Models. Molecular Therapy, 2017; DOI: