Son yıllarda, ‘yeni genom teknolojileri’ adı verilen bir grup yeni gen düzenleme (kesme) aracı ortaya çıktı. Söz konusu araçlar, genin genetik modifikasyon dışında herhangi bir mekanizma ile durdurulması anlamına gelen ‘gen susturma’ imkânı sağlıyor.
Bilim insanları, herhangi bir kusuru düzeltmek için patolojik geni durdurmayı amaçlıyor. Bilim insanları bunun için kusurlu geni, sağlıklı insanlardaki genin sağlıklı kopyası ile değiştirmek amacıyla spesifik bir gen tarafından kodlanan proteinin oluşumunu durdurmaya çalışıyorlar.
Gen susturma işlemi, içindeki azotlu bazların dizilişinde değişiklik yapmaksızın genin eylemini durduran epigenetik bir kalıtım oluşturuyor.
Bu teknoloji, genellikle gen aktivitesini baskılayan küçük, kodlayıcı olmayan RNA moleküllerinin gücüne dayanıyor. PiRNA molekülleri (kısaca piRNA’lar) olarak bilinen bu biyo-reaktif RNA molekülleri, parazitlerin genomik olarak boyun eğdirilmesine çok önemli bir rol oynuyor.
Umut verici terapötik uygulamalar
Bilim insanları, piRNA’lara dayalı teknolojinin, bir hastalığın ilerlemesine katkıda bulunan ilgili genleri veya yer değiştirebilen öğeleri seçici olarak susturan umut verici terapötik uygulamalara oluşturabileceğini düşünüyor. RNAi tedavisi olarak bilinen bu yaklaşım, ilaç geliştirme için güçlü bir araç olarak ilgi topladı. piRNA’lar ayrıca erken teşhis, hastalık izleme ve kişiselleştirilmiş tedavi stratejileri açısından kullanılabilecekleri kanser de dahil olmak üzere çeşitli hastalıklar için biyobelirteç görevi görme potansiyeline sahip bulunuyor.
Hedef genlerin susturulması
Kral Abdullah Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nde (KAUST) Öğretim Görevlisi olan Biyolog ve Genetikçi Doç. Dr. Christian Jensen ve meslektaşları, ilgili hedef genleri kasıtlı olarak etkisiz hale getirmek için bu molekülleri kullandı.
Jensen’in ekibi, genetik araştırmalarda yaygın bir laboratuvar modeli olan yuvarlak kurtları inceleyerek, hedef genleri susturmak için doğal BIO molekül mekanizmasıyla etkileşime giren 21 harfli sentetik RNA dizileri geliştirdi.
Araştırmacılar, bu yaklaşımın geçerliliğini kanıtlamak amacıyla, solucanların cinsiyetini belirlemede yer alan iki geni hedef alan ve böylece yavrulardaki erkek-dişi oranını değiştiren ‘biyo-reaktif etkileşimli moleküller’ tasarladı. Ayrıca biyomoleküllerinin müdahale mekanizmasını kullanarak, diğer birçok gen de tek tek veya kombinasyon halinde susturulabildi.
Şarku’l Avsat’a konuşan Jensen “Bir organizmanın genomunu koruduğu bilinen bölümlerini yeniden programladık. Kullandığımız teknoloji önemli bir adım. Bu adımla, biyomühendisliği basit bir canlı organizmaya kesin ve ölçeklenebilir bir uygulamada uygulayabiliriz” ifadelerini kullandı.
Ayrıca insanlarda da aynı ‘genetik susturma’ yolunun var olduğu gerçeğinden hareketle “Biyo-reaktif moleküllerin müdahale mekanizmasının potansiyel bir insan tedavisi olarak hizmet edip edemeyeceğini düşünmek ilgi uyandırıcı” ifadelerini kullandı.
Aslında, geleneksel RNA müdahale aracı ve CRISPR tabanlı gen düzenleme aracı da dahil olmak üzere diğer gen susturma araçları da halihazırda genetik hastalıkları olan insanları tedavi etmek için kullanılıyor. Ancak bunlar, solucanlardaki tüm hedef genler için her zaman verimli bir şekilde çalışmıyor.
CRISPR, DNA dizisinin bazı parçalarını çıkararak, ekleyerek veya değiştirerek genomun parçalarının değiştirilmesine izin veren bir teknolojiyi teşkil ediyor. Bu teknoloji, DNA dizisinde istenen modifikasyon bölgeleri basit ve kolay bir şekilde hedef alınabiliyor.
Genleri miras alma
Jensen’in ekibinin yeni yaklaşımı, genleri kontrol etmek için kullanılan moleküler araç takımını genişletiyor. Ayrıca laboratuvar modeli olarak kullanılan canlı türler hakkında daha detaylı araştırmalara kapı aralıyor.
Araştırmacılar, bilim insanlarına biyo-reaktif moleküllerin aracılık ettiği müdahale mekanizmasına dayalı olarak kendi tasarımlarını yaratma yeteneği veren bir portal geliştirdi.
Jensen’in araştırması, genetik kısa süreli anıların nesiller boyunca nasıl aktarılabileceğini anlamaya odaklanıyor. Bu nedenle ekibi, ebeveynden çocuğa ve sonraki nesillere biyo-reaktif müdahalesine bağlı olarak gen susturmanın ne kadar sürebileceğini inceledi.
Farklı genlerin, bir ila 6 nesil arasında değişen sürelerde etkisiz hale getirilebileceği ortaya çıktı. Ancak araştırmacılar, biyo-reaktif RNA yolunu tamamen tüketerek ‘gen susturmayı’ kalıcı bir düzeye kadar uzatabildi, bu da yalnızca mekanizmanın önce nasıl başlatılması gerektiğini değil, aynı zamanda epigenetik durumu sınırlamak için de nasıl başlatılması gerektiğini gösterdi.
Bu sırada epigenetik biliminin, DNA zincirindeki değişikliklerden değil, genleri etkinleştiren, engelleyen ve hücrenin bu genleri nasıl okuduğunu etkileyen dış ve çevresel faktörlerden kaynaklanan hücresel ve fizyolojik özelliklerdeki farkı ele aldığını belirtmek gerekiyor.
Diğer yandan biyo-reaktif müdahale mekanizmasını geliştiren Dr Jensen’in laboratuvarında araştırmacı olan Dr. Monica Priyadarshini, “Bu kısa süreli hafıza sistemleri harika. Aracımız, bu epigenetik izlerin nasıl miras alındığını ve insanlar gibi daha yüksek evrimsel organizmaların benzer sistemlere sahip olup olmadığını anlamamıza yardımcı olacak” ifadelerini kullandı.
