İçeriğe atla

CRISPR

Kontrol Edilmiş
CRISPR antiviral prokaryot savunma mekanizması diyagramı.[1]

CRISPR, (ing. Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) DNA dizilimleri kümesidir.

Düzenli aralıklarla bölünmüş palindromik tekrar kümeleri (CRISPR[2]), kısa tekrarı baz dizileri içeren prokaryot DNA segmentleridir. Her tekrarı daha önce maruz kalınan bakteriyofaj veya plazmid kaynaklı kısa "aralayıcı DNA" segmentleri takip etmektedir.[3]

CRISPR, bakterilerin kendilerini virüslerden kaynaklanan saldırılara karşı korumak için kullandıkları bir savunma sistemi olarak işlev görmektedir.[4]

CRISPR gen teknolojisi insan geleceği için önemli olsa da bazı ülkeler karşı çıkmıştır.

CRISPR gen teknolojisi tarım alanında büyük ölçüde katkıda bulunmaktadır.

Tarihçe

CRISPR kümeleri 1980'den beri bilinmektedir. Ancak 2005 yılında CRISPR genleri ile çalışan 3 farklı grubun keşifleriyle CRISPR'nin canlının savunma mekanizmasındaki rolünü kanıtlanmıştır. Araştırmaların sonucu CRISPR kümelerinde bulunan aralık genlerin canlıyı enfekte eden bazı virüsler ile aynı dizilime sahip olduğunu göstermektedir. Bir virüs DNA'sı ile aynı dizilimde olan aralık genine sahip olmak, o virüse karşı direnç oluşumunun göstergesidir.

Yıllarca süren araştırmalar sonucunda, CRISPR sisteminin bir bağışıklık mekanizması olabileceği hipotezi oluşturuldu ve bu hipotez büyük ölçüde doğrulandı.

2012 yılında Jennifer Doudna ve ekibi bir canlının DNA'sını kesebilecek ve düzenleyebilecek bir uygulama geliştirdi. DNA dizisini yüksek hassaslıkta kesebilecek bir makasa ihtiyaçları vardı. Bundan hareketle DNA dizisine denk gelen bir RNA molekülü oluşturuldu ve bu molekül Cas9 proteini ile birleştirildi. Böylece CRISPR-Cas9 teknolojisi ortaya çıktı.

CRISPR-Cas9 teknolojisi, istenilen DNA dizisi bölgesinden kesim yapabilmektedir.[5]

Çalışma Mekanizması

DNA'da değişiklik yaratan iki önemli molekül mevcuttur. Bunlar Cas9 enzimi ve rehber RNA'dır. CRISPR-Cas9 teknolojisi bu iki önemli moleküle dayanmaktadır.

Cas9 Enzimi

Moleküler bir makas görevini gerçekleştiren Cas9, genomun belirli yerlerinden iki DNA iplikçiğini kesmektedir. Böylece DNA parçaları eklenmektedir ve çıkarılabilmektedir.

Rehber RNA (İng. guide RNA - gRNA)

Uzun bir RNA iskeletin içindeki yaklaşık 20 bazlık bir RNA dizilimidir. Uzun RNA iskeleti DNA'ya bağlanarak Cas9'un genomun doğru noktasına gitmesine rehberlik etmektedir. Bu sayede Cas9 enzimi genomdaki doğru noktaları kesmektedir.

Genomdaki hedef DNA dizilimin bütünleyici RNA bazlarına sahip olan rehber RNA, DNA'daki belirli bir dizilimi bulup bağlanmak için tasarlanmaktadır. Cas9 enzimi ise rehber RNA'yı izlemektedir. Kısaca rehber RNA Cas9'a rehberlik ederek DNA'daki ilgili yere gitmesini ve DNA'nın iki iplikçiğinde kesik oluşturmasını sağlamaktadır. Kesik oluştuğu sırada hücre DNA'nın hasar aldığını fark ederek onu onarmaya çalışmaktadır. Bilim insanları DNA onarım mekanizmasını kullanarak, ilgilendikleri hücrenin genleriyle ilgili değişiklik çalışmaları yapmaktadır.[5]

CRISPR ve Evrim

CRISPR-Cas9 teknolojisi ile insan genomu düzenlenebilir ve istenmeyen genetik hastalıklar ortadan kalkabilmektedir.

Yapılan çalışmalar, CRISPR-Cas9 teknolojisinin birçok tıbbi hastalığın (kanser, hepatit B, talesemi, lösemi, orak hücreli anemi vb.) tedavisinde umut vadettiğini göstermektedir. Yapılan çalışmalar genellikle somatik hücrelerin genomlarının düzenlenmesi üzerine yapılmaktadır. Ancak son yıllarda üreme hücrelerinin genomları üzerinde çalışmalar yapılması da tartışılmaktadır.

Bilim insanları evrimin temel mekanizmalarından biri olan seçilimle birlikte çeşitliliğe müdahale etmenin genetik düzenlemelerden geçtiğine inanmaktadır. CRISPR-Cas9 teknolojisi ile istenmeyen kalıtsal hastalık genlerini genomumuzdan kesip atılabilir veya düzenlenebilir. Bu sayede biyolojik sınırlar çevremize göre daha uyumlu bir şekilde belirlenebilir.[6]

Tartışmalar

Üreme hücrelerinin düzenlenmesinde CRISPR-Cas9 teknolojisinin kullanılma fikri bazı etik tartışmalara yol açmaktadır. Üreme hücrelerinde yapılacak değişikliklerin nesilden nesle aktarılma durumu ciddi bir etik boyut olarak görülmektedir.

CRISPR-Cas9 teknolojisinin kullanılmasın da erken gelişim süreçlerini anlamak ve tüp bebek işlemlerinde embriyoların kültür durumlarının düzeltilmesine yardımcı olabileceğine yönelik çalışmalar sürdürülmektedir.

CRISPR-Cas9 teknolojisi dikkatle takip edilmesi gereken etkili bir genom düzenleme yöntemidir. Bilim insanlarının insan eşey hücre öncüllerini kalıcı olarak değiştirmesi gibi bir durum söz konusu olduğundan bu konudaki tartışmalar sürmektedir. Çalışmaların etik ilkelere bağlı kalarak yapılması amaçlanmaktadır.[7]

Lulu ve Nana Olayı

He Jiankui, 6 Kasım 2018 tarihinde YouTube'da The He Lab kanalından yayınladığı video ile insanlık tarihinin ilk genetik tasarımlı bebeklerinin dünyaya geldiğini açıklamıştır.

CRISPR teknolojisinin kullanımına yönelik tartışmalar süregelirken 2018 yılında He Jiankui, CRISPR teknolojisini insan embriyosunda kullanılmasıyla insanlık tarihinin ilk genetik tasarımlı bebekleri olan Lulu ve Nana´nın dünyaya geldiğini duyurmuştur.[8] HIV'i hücre içerisine almakla görevli CCR5 yüzey reseptörünü, CRISPR-CAS9 teknolojisi ile insan embriyolarında işlevsiz hâle getiren He Jiankui, 26 Kasım 2018 tarihinde YouTube aracılığıyla HIV'e dirençli ikiz bebeklerin sağlıklı bir şekilde dünyaya geldiğini iddia etmiştir.[9] Kısa bir süre sonra yetkili makamlarca da doğrulanan bu deney, yaşadığımız yüzyılın bilim dünyasında sarsıcı etkiler bırakan her yönüyle etik ihlallerine tanık olduğumuz bir deney olarak büyük tartışmalara yol açmıştır.[9] 29 Kasım 2018'de Çinli yetkililer, Çin yasalarını ihlal ettiği gerekçesiyle He Jiankui'nin tüm araştırma faaliyetlerini askıya almıştır.[10]

Kaynakça

  1. ^ Horvath P, Barrangou R (Ocak 2010). "CRISPR/Cas, the immune system of bacteria and archaea". Science. 327 (5962). ss. 167-70. Bibcode:2010Sci...327..167H. doi:10.1126/Science.1179555. PMID 20056882. 
  2. ^ Sawyer E (9 Şubat 2013). "Editing Genomes with the Bacterial Immune System". Scitable. Nature Publishing Group. 27 Kasım 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Nisan 2015. 
  3. ^ Marraffini LA, Sontheimer EJ (Mart 2010). "CRISPR interference: RNA-directed adaptive immunity in bacteria and archaea". Nature Reviews Genetics. 11 (3). ss. 181-90. doi:10.1038/nrg2749. PMC 2928866 $2. PMID 20125085. 
  4. ^ "Arşivlenmiş kopya". 24 Ocak 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 24 Ocak 2019. 
  5. ^ a b "CRISPR-CAS9 Nedir?, Üsküdar Üniversitesi". 5 Aralık 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  6. ^ "KÜRKÇÜ Hasan Bora, 2020, CRISPR-Evrim İlişkisi". 11 Kasım 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  7. ^ "ÖZER Onur, 2014, CRISPR Gen Düzenleme Yöntemi Nedir? CRISPR-Cas9 Sistemini Kullanarak Genleri Nasıl Düzenleriz?". 16 Mart 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  8. ^ Cyranoski, David; Ledford, Heidi (26 Kasım 2018). "Genome-edited baby claim provokes international outcry". Nature (İngilizce). 563 (7733): 607-608. doi:10.1038/d41586-018-07545-0. 8 Kasım 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Kasım 2021. 
  9. ^ a b Bulduk, Bengisu Kevser; Şahinoğlu, Serap (2021). "Dünyanın Genomu Düzenlenmiş İlk Bebekleri Vakasına Yapılan Etik Değerlendirmeler Üzerine Bir İnceleme". Türkiye Klinikleri Tıp Etiği-Hukuku-Tarihi Dergisi. 29 (1): 38-47. doi:10.5336/mdethic.2020-74194. ISSN 1303-4332. 23 Kasım 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Kasım 2021. 
  10. ^ "China suspends He Jiankui's research activities - CNN". web.archive.org. 29 Kasım 2018. 29 Kasım 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Kasım 2021. 

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Genetik</span> biyolojinin organizmalardaki kalıtım ve çeşitliliği inceleyen bir dalı

Genetik ya da kalıtım bilimi, biyolojinin organizmalardaki kalıtım ve genetik varyasyonu inceleyen bir dalıdır. Türkçeye Almancadan geçen genetik sözcüğü 1831 yılında Yunanca γενετικός - genetikos ("genitif") sözcüğünden türetildi. Bu sözcüğün kökeni ise γένεσις - genesis ("köken") sözcüğüne dayanmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Biyoteknoloji</span> Yararlı ürünler geliştirmek veya yapmak için canlı sistemlerin ve organizmaların kullanılması

Biyoteknoloji; hücre ve doku biyolojisi kültürü, moleküler biyoloji, mikrobiyoloji, genetik, fizyoloji ve biyokimya gibi doğa bilimlerinin yanı sıra makine mühendisliği, elektrik-elektronik mühendisliği ve bilgisayar mühendisliği gibi mühendislik dallarından yararlanarak, DNA teknolojisiyle bitki, hayvan ve mikroorganizmaları geliştirmek, özel bir kullanıma yönelik ürünleri oluşturmak ya da dönüştürmek için biyolojik sistemleri, canlı organizmaları ya da türevlerini kullanan uygulamaların tümüne verilen addır.

<span class="mw-page-title-main">İnsan Genom Projesi</span> İnsan genomu dizileme programı

İnsan Genom Projesi, insan DNA'sını oluşturan baz çiftlerini belirlemek, insan genomunun tüm genlerini fiziksel ve işlevsel açıdan tanımlamak ve gen haritasını çıkarmak amacını güden uluslararası bir bilimsel araştırma projesi. Farklı ülke ve kurumların iş birliğiyle yürütülen en büyük biyoloji projesidir. Projenin planlaması, 1984 yılında ABD hükûmeti tarafından kabul edildikten sonra başladı. Proje resmi olarak 1990'da başladı ve 14 Nisan 2003'te tamamlandığı duyuruldu. "Tam genom" düzeyi yalnızca Mayıs 2021'de GCA_00991475 derlemesinin üçüncü sürümünde arşivlendi.

<span class="mw-page-title-main">Moleküler biyoloji</span> Canlı yapılarını moleküler düzeyde inceleyen bilim dalı.

Moleküler biyoloji, canlılardaki olayları moleküler seviyede inceleyen biyoloji dalıdır.

<span class="mw-page-title-main">Nükleik asit</span> bilinen tüm yaşam için gerekli olan büyük biyomoleküller sınıfı

Nükleik asitler, bütün canlı hücrelerde ve virüslerde bulunan, nükleotid birimlerden oluşmuş polimerlerdir. En yaygın nükleik asitler deoksiribonükleik asit (DNA) ve ribonükleik asit (RNA)'dır. İnsan kromozomlarını oluşturan DNA milyonlarca nükleotitten oluşur. Nükleik asitlerin başlıca işlevi genetik bilgi aktarımını sağlamaktır.

<span class="mw-page-title-main">Virüs</span> canlı ve ya cansız arası mikroskobik enfeksiyon etkeni

Virüs, sadece canlı hücreleri enfekte edebilen ve böylece replike olabilen mikroskobik enfeksiyon etkenleri. Virüsler; hayvanlardan ve bitkilerden, bakterilerin ve arkelerin de içinde bulunduğu mikroorganizmalara kadar her türlü canlı şekillerine bulaşabilirler.

İnsan deneyleri, insanlar üzerinde uygulanan tıbbî deneyleri içerir. Tıbbî araştırmalar'ın önemli bir parçasıdır ve birçok insan tıbbi tedavi için muayenehane denemeleri'ne gönüllü olmaktadır. Bazı insanlar ayrıca basit medikal bilim ve biyoloji için de gönüllü olmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Kodon</span>

Kodon, bütün yaşayan canlıların genomları DNA'larında kaydedilmiştir. Genomun bir protein ya da RNA molekülünün yapılması için gerekli şifreyi içeren kısımları gen olarak adlandırılır. Proteinlerin sentezlenmesi için gerekli olan kodu içeren genler üçer nükleotidden oluşan kodonlardan oluşmaktadırlar. Her bir kodon protein sentezlenişi esnasında belli bir amino asitin kodunu içerir. Aşağıdaki tablo, hangi kodonların hangi aminoasitleri kodladıklarını göstermektedir.

<span class="mw-page-title-main">Transkripsiyon (genetik)</span> bir DNA parçasının RNAya kopyalanması süreci

Transkripsiyon, yazılma veya yazılım, DNA'yı oluşturan nükleotit dizisinin RNA polimeraz enzimi tarafından bir RNA dizisi olarak kopyalanması sürecidir. Başka bir deyişle, DNA'dan RNA'ya genetik bilginin aktarımıdır. Protein kodlayan DNA durumunda, transkripsiyon, DNA'da bulunan genetik bilginin bir protein veya peptit dizisine çevirisinin ilk aşamasıdır. RNA'ya yazılan bir DNA parçasına "transkripsiyon birimi" denir. Transkripsiyonda hata kontrol mekanizmaları vardır, ama bunlar DNA çoğalmasındakinden daha az sayıda ve etkindirler; dolayısıyla transkripsiyon DNA çoğalması kadar aslına sadık değildir.

<span class="mw-page-title-main">Transpozon</span>

Transpozonlar bir hücrenin genomunda farklı yerlere, transpozisyon olarak adlandırılan bir süreçle hareket edebilen DNA dizileridir. Bu süreç ile mutasyonlara ve genomdaki DNA miktarının değişmesine neden olurlar. Çeşitli hareketli genetik elemanlar mevcuttur, bunlar transpozisyon mekanizmalarına göre sınıflandırılırlar. Retrotranspozonlar bir RNA ara ürün aracılığıyla kendilerini kopyalayarak hareket ederler. DNA transpozonları bir RNA ara ürün kullanmaz. Tranpozonların kimi kendini kopyalayarak, kimi kendini çevreleyen DNA'dan kesip çıkarıp başka bir yere taşıyarak hareket eder. Bu özelliklerinden dolayı, bilim insanları transpozonları canlılardaki DNA'yı değiştirmek için bir araç olarak kullanırlar.

<span class="mw-page-title-main">Genomik</span> türlere ait genomların tüm yapısal ve işlevsel yönelerini inceleyen bilim dalı

Genomik, farklı türlere ait genomların tüm yapısal ve işlevsel yönelerini inceleyen bilim dalıdır. Genomik, kromozomların dizilenmesi tekniklerini uygularak, organizmaların genomlarını, yani bir organizmadaki genler bütününü inceleyen bir biyoteknoloji alt dalı da sayılabilir.

Epigenetik, biyolojide, DNA dizisindeki değişikliklerden kaynaklanmayan ama aynı zamanda ırsi olan gen ifadesi değişikliklerini inceleyen bilim dalıdır. Diğer bir deyişle, ırsi (kalıtımsal) olup genetik olmayan fenotipik varyasyonları incelemektedir. Bu değişiklikler hücreyi ya da organizmayı doğrudan etkilemektedir ancak, DNA dizisinde hiçbir değişiklik gerçekleşmemektedir.

<span class="mw-page-title-main">Gen yalıtımı</span>

Gen yalıtımı veya izolasyonu, rekombinant DNA teknolojisinde, bir canlıya herhangi bir genin istenilen yön ve biçimde yeni bir düzenleme içine sokulmasındaki ilk aşamadır. Bu yöntemle ilgilenilen geni taşıyan DNA parçaları elde edilir. İşlem için değişik yollar kullanılabilir. Bu yöntemler şu şekilde sıralanabilir:

1. Genellikle kullanılan yöntemlerden biri, bir canlıdan yalıtılan ve saflaştırılan DNA moleküllerini, çift zincirli yapılarını bozmadan parçalamaktadır.

Moleküler biyolojide anlam, DNA ve RNA gibi nükleik asit moleküllerinde bulunan bilginin yönünün (polaritesinin) başka nükleik asitlerle karşılaştırılmasında kullanılan bir kavramdır. Hangi bağlamda kullanıldığına bağlı olarak "anlam" terimi farklı manalara gelebilir. Bir manasıyla "anlam", bir nükleik asidin protein kodlama özelliğidir. Bir diğer manasıyla "anlam", tek iplikli RNA virüslerinde, viriondan çıkan genomik RNA'nın doğrudan protein kodlayabilme özelliğidir. "Antianlamlı" nükleik asitlerden söz edilince, anlamlı bir mRNA'nın ifadesini engelleyen, komplemanter dizili bir nükleik asit kastedilir.

<span class="mw-page-title-main">Ters transkriptaz</span> RNA şablonundan DNA üreten bir enzim

Biyokimyada bir ters transkriptaz veya RNA'ya bağımlı DNA polimeraz, tek iplikli bir RNA molekülü okuyup tek iplikli DNA üreten bir DNA polimeraz enzimidir. Bu enzim, ayrıca, RNA tek iplikli cDNA şeklinde okunduktan sonra çift iplikli DNA oluşmasında da görev alır. Normal transkripsiyon DNA'dan RNA sentezidir; dolayısıyla ters transkripsiyon bu sürecin tersidir.

Viral vektör, moleküler biyologlar tarafından hücre içine genetik malzeme ulaştırmak için kullanılan bir araçtır. Bu işlem canlı organizmanın içinde veya hücre kültüründe yapılabilir. Virüsler, enfekte ettikleri hücrelerin içine genomlarını verimli şekilde taşımak için özelleşmiş moleküler mekanizmalar evrimleştirmiştir. Bir virüs tarafından genlerin aktarımı transdüksiyon olarak adlandırılır, bu yolla enfekte olmuş hücrelerin de transdüklenmiş olduğu söylenir. Moleküler biyologlar bu mekanizmayı ilk defa 1970'lerde kontrol altına almayı becermiştir. Paul Berg bakteriyofaj lambda DNA'sı içeren değiştirilmiş bir SV40 virüsü kullanarak kültürlenmiş maymun böbrek hücrelerini enfekte etmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Baltimor sınıflandırması</span>

Baltimor sınıflandırması, David Baltimore tarafından geliştirilmiştir. Virüs ailelerini genom türlerine ve replikasyon yöntemlerine bağlı olarak gruplara bölen bir virüs sınıflandırma sistemidir.

<span class="mw-page-title-main">Virüs replikasyonu</span> Enfeksiyon süreci sırasında biyolojik virüslerin oluşumu

Viral replikasyon biyolojik virüslerin konak hücrelerde kopyalanması işlemidir. Viral replikasyon sürecinin başlaması için virüsün konak hücreye girmesi gerekmektedir. Virüs açısından viral replikasyonun amacı, kendini kopya ederek türünün üretimini ve yeni konak hücrelere girerek hayatta kalmasını sağlamaktır. Replikasyon, virüsün genom yapısına ve barındırdığı kor proteinlerine göre önemli farklılıklar gösterebilir. Birçok RNA virüsü sitoplazmada gelişirken, birçok DNA virüsü çekirdeğe bağlanır. "

<span class="mw-page-title-main">Genom düzenleme</span>

Genom düzenleme veya genom mühendisliği veya gen düzenleme, DNA'nın canlı bir organizmanın genomuna eklendiği, silindiği, modifiye edildiği veya yer değiştirildiği bir tür genetik mühendisliğidir. Genetik materyali bir konakçı genomuna rastgele yerleştiren erken genetik mühendislik tekniklerinden farklı olarak, genom düzenleme, eklemeleri bölgeye özel konumları hedefleyerek başarır.

<span class="mw-page-title-main">He Jiankui</span>

He Jiankui, Çinli biyofizikçidir. Çin'in Shenzhen şehrinde bulunan Güney Bilim ve Teknoloji Üniversitesinin Biyoloji bölümünde doçent olarak görev yapmıştır.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.