Uzayda ve Zamanda CRISPR’in Gücünden Yararlanma
Viyana’daki araştırmacılar, Ulrich Elling’in IMBA’daki (Avusturya Bilimler Akademisi Moleküler Biyoteknoloji Enstitüsü) Viyana BioCenter Çekirdek Tesisleri ile iş birliği içinde “CRISPR Anahtarı” adlı devrim niteliğinde bir CRISPR teknolojisi geliştirdiler.
Bu teknoloji, CRISPR tekniğinin hem uzay hem de zaman içinde benzeri görülmemiş bir şekilde kontrol edilmesini sağlar. CRISPR / Cas9 teknolojisi, bakteriyofajlara karşı bakteriyel savunma sisteminin değiştirilmiş bir versiyonuna dayanmaktadır. Bu teknik için önemli keşiflerden biri aslında Viyana’da atıldı ve 2012’de Emmanuelle Charpentier ve VBC Ph.D. öğrencisi, Krzysztof Chylinski. Memeli genomlarını da düzenleme gücü nedeniyle, CRISPR / Cas9 hızla nadir hastalıkların tedavisi için kliniklere giden yolu bulma potansiyeli yüksek olan dünyadaki laboratuvarlarda en çok kullanılan gen düzenleme yöntemi olarak kendini kanıtlamıştır. Sadece bir hafta önce, orak hücreli anemi tedavisinde ilk başarı açıklandı. Genom düzenlemenin gücünü kontrol etmek için, birçok grup düzenleme etkinliğini kontrol etmek için sistemler üzerinde çalışmıştır.
IMBA’daki Ulrich Elling laboratuvarından bilim adamları artık “CRISPR Anahtarı(CRISPR-Switch)” olarak adlandırılan bir sistemde sgRNA aktivitesi üzerinde benzeri görülmemiş bir kontrol elde edebildiler. Sonuçlar ünlü Nature Communications dergisinde yayınlandı. “CRISPR Anahtarı” sistemi, herhangi bir tespit edilebilir sızıntı olmadan hızlı bir şekilde açılabildiği için CRISPR tabanlı gen düzenlemenin uygulama potansiyelini radikal bir şekilde artırır. Ayrıca, önceki yöntemlerde olduğu gibi Cas9 ekspresyonunun modülasyonuna dayanmadığından, in vivo olası bağışıklık tepkilerini atlatır.
Elling laboratuvarından “CRISPR Anahtarı” nda, gen düzenleme, Cre-Lox ve Flp-FRT rekombinazlarına dayanan bir sistem kullanılarak sgRNA ifadesinin modüle edilmesiyle gerçekleştirilir. Bunlar, gen ekspresyonunun kesin yerini ve zamanlamasını sağlayan bölgeye özgü rekombinasyon sistemleridir. Cre ve Flp, farklı hücre tiplerinde yüksek rekombinasyon verimliliği ve hassasiyetleri ile bilinir. Yeni “CRISPR Anahtarı” yöntemini kullanarak, bilim adamları üstün özgüllüğe sahip genleri hedefleyebilir ve rekombinazların kullanımı nedeniyle bir gen, seçilen bir hücre tipinde tam olarak çıkarılabilir. Ek kontrol seviyesi olarak, çoklu genler artık istenen herhangi bir sırada elenebilir. Bu, gen aktivasyonunun kesin zamanlaması hem in vivo hem de in vitro farklı patolojilerde incelenebildiğinden, CRISPR tekniğinde benzeri görülmemiş çok yönlülük sağlar. Toronto’daki Lunenfeld-Tanenbaum Araştırma Enstitüsü’nden IMBA Mezunu Daniel Schramek ile, yazarlar fare modellerinde beyin tümörü oluşumuna neden olacak mutajenik olayların sırasını inceledi. “CRISPR Anahtarı” yöntemi çok yönlüdür ve farklı tümör tiplerine uygulanabilir, böylece tümör oluşumunu indüklemek için gereken genlerin tam dizisini tespit eder.
İnanılmaz bir potansiyele sahip olan, bu teknikle sadece tümör başlangıcının araştırılabilmesi değil, aynı zamanda tümör bakımının çok zorlayıcı konusunun ele alınabilmesidir. Çalışmanın paylaşılan ilk yazarı Maria Hubmann şöyle açıklıyor: “Farelerdeki in vivo çalışmalarımız, tümör oluşumu için açık bir gen nakavtı (knockout) sırasının gerekli olduğunu doğruladı. Glioblastom(beyin tümörü) ile güçlü bir bağlantısı olduğu bilinen iki spesifik gene, NF1 ve TRP53’e baktık. Sadece TRP53’ü NF1’den önce yendiğimizde ya da tam tersi değil, fareler beyin tümörü geliştirdi. “CRISPR Anahtarı” uzay ve zamanda gen düzenlemesini kontrol etmemizi sağlar, aynı zamanda inanılmaz derecede hızlı bir açma / kapama düğmesi ve minimum spesifik olmayan efekt sağlar. Tüm dünyadaki laboratuvarların yakında faydalarını bulacağından emin olduğum için yöntemimizin gelecekteki uygulamalarından heyecan duyuyorum.” diye açıklıyor Vienna BioCenter Çekirdek Tesisleri’nin ilk yazarı Krzysztof Chylinski. “CRISPR Anahtarı” teknolojisi de ortaklık fırsatı olarak mevcuttur. IMBA aktif olarak ilgili uygulama alanlarında ticari çıkarları olan iş ortakları için lisans arayışındadır. Yani tarama, mutasyon analizi, daha güvenli genom düzenleme, çoğullama ve / veya somatik gen terapisi.
Hilal Sena TAŞÇI
Kaynaklar;
- DOI: 10.1038/s41467-019-13403-y
- Haber çevirisi kaynağı : https://phys.org/news/2019-12-harnessing-power-crispr-space.html
- Daha ayrıntılı bilgi için : Krzysztof Chylinski et al. CRISPR-Switch regulates sgRNA activity by Cre recombination for sequential editing of two loci, Nature Communications (2019).
