Kendi kendini güçlendiren gen düzenleme fikri, hücrelerin CRISPR makine paketlerini komşularına aktararak etkiyi artırmasını sağlamaktır.
DNA’ya (sarmal) bağlı CRISPR-Cas9 gen düzenleme kompleksinin (pembe ve mor) çizimi
Bir posta görevlisinin her eve ayrı ayrı broşür dağıtmak yerine her bloktaki bir gönüllüye bir broşür vermesi gerektiğini, onun da fotokopisini çekip komşulara dağıttığını hayal edin. O posta işçisi bu şekilde çok daha fazla eve broşür ulaştıracaktı. Biyologlar benzer bir yaklaşımın gen düzenlemeyi her türlü rahatsızlığı tedavi etmede daha iyi hale getirebileceğini umuyorlar.
Buradaki fikir, vücuttaki ilk teslimatı alan her hücrenin, gen düzenleme makinesinin çok sayıda kopyasını oluşturacağı ve çoğunu komşularına aktararak etkiyi artıracağıdır. Bu, daha fazla hücrenin DNA’sında hastalığı düzelten değişikliklerin yapılabileceği anlamına gelir.
Berkeley’deki California Üniversitesi’nden Wayne Ngo ve aralarında CRISPR gen düzenleme öncüsü Jennifer Doudna’nın da bulunduğu meslektaşları, fareler üzerinde yapılan testlerde bu yaklaşım kullanılarak düzenlenen karaciğer hücrelerinin sayısını üç katına çıkarmayı başardılar.
Ngo, “Aslında yaptığımız şey, talimatlarımızı alan ilk hücreye, içinde paketlenen küçük bir lipit parçacığı (CRISPR makinesi) yapması talimatını vermektir, böylece ilk hücre, bu küçük paketleri diğer hücrelere gönderebilecek bir fabrika haline gelir” diyor.
Orak hücre hastalığına yönelik ilk onaylanmış CRISPR tedavisi, bir bireyden kan kök hücrelerinin alınmasını ve değiştirilmeden önce bunların vücut dışında düzenlenmesini içerir. Ancak bu kişiselleştirilmiş bir tedavidir ve dolayısıyla son derece pahalıdır. Devam eden bazı denemeler, birçok insanda işe yarayacak bir gen düzenleyici kullanarak vücuttaki hücrelerin doğrudan düzenlenmesini içeriyor.
En büyük zorluk, CRISPR makinesini vücuttaki belirli hücrelerin yeterince yüksek bir oranına ulaştırmanın yollarını bulmaktır. Ngo, “Orak hücre hastalığını tedavi etmek için (kan) kök hücrelerin yaklaşık yüzde 20’sini düzenlememiz gerektiğini biliyoruz” diyor. “Bu yüzde 20’ye ulaşmak çok ama çok zor oldu.”
Bu, ilk dağıtım kan kök hücrelerinin yalnızca yüzde 10’una ulaşmışsa, ancak yerel olarak yüzde 30’a ulaşacak şekilde çoğaltılabilirse, başarı ile başarısızlık arasındaki farkı yaratabileceği anlamına gelir.
Ngo, amplifikasyonu sağlamak için virüsün hücrelerden tomurcuklanmasına yardımcı olan bir proteine yöneldi. Bu proteinler bir hücrede oluşturulduktan sonra hem hücre zarına hem de birbirlerine bağlanarak, bir hücreden ayrılıp diğerleriyle birleşebilen küçük bir kese veya kesecik oluştururlar.
Bu viral proteinler fiziksel olarak CRISPR Cas9 gen düzenleyici proteinine bağlanırsa, Cas9 proteini ve onu hedefine yönlendiren RNA keseciklere paketlenecek ve diğer hücrelere taşınacaktır.
Bu fikri test etmek için ekip Cas9 viral proteinlerini kodlayan bir DNA parçası oluşturdu. DNA, farelerin karaciğerlerine basınç altında enjekte edildiğinde hücrelerin yalnızca yüzde 4’üne ulaştı, ancak genel olarak hücrelerin yüzde 12’sinde gen düzenlemesi yapıldı.
İnsanları tedavi etmek için gen düzenleme makinesi başka yollarla sağlanacak. Enjeksiyon yöntemi sadece prensibin kanıtlanması için kullanıldı. Ngo, “Pek verimli değil ama sistemimizin fark yarattığını gösteriyor” diyor. “Üç kat amplifikasyon, başlamak için harika bir yer. Bunun, mevcut dağıtım sistemlerimizden bazılarını bazı hastalıkları tedavi edecek kadar iyi hale getirdiğini düşünüyorum. Daha fazlası daha iyi olabilir ve bu nedenle, bunu yapmak için de aktif olarak stratejiler araştırıyoruz.”
Daha yüksek verimliliğin yanı sıra, güçlendirilmiş gen düzenlemesi aynı zamanda daha düşük dozların kullanılmasına da olanak tanıyarak tedavileri daha güvenli hale getirebilir.
Canberra’daki Avustralya Ulusal Üniversitesi’nden Gaetan Burgio, biyologların bu kesecik oluşturma yaklaşımlarını on yıllardır araştırdıklarını söylüyor, ancak Ngo’nun ekibi bunun hayvanlarda gen düzenleme için çalıştığını gösteren ilk kişi olabilir. Ancak Burgio, araştırmacıların sonuçları doğrulamak için yapacak daha çok çalışmaları olduğunu söylüyor. “İddialarını gerçekten kanıtlamak için uygun kontrollerin ve önlemlerin alınması gerekiyor” diyor.
Hücrelere iletilen mRNA’ların, aşı mRNA’larının daha fazla kopyasını oluşturan mekanizmayı kodladığı, kendi kendini çoğaltan deneysel mRNA aşıları halihazırda mevcuttur. Buradaki fikir mRNA aşılarını daha güvenli ve daha ucuz hale getirmektir çünkü daha düşük dozlara ihtiyaç vardır. Ancak bu durumda fazla mRNA’lar yapıldıkları hücrelerin içinde kalır.
