Gen düzenlemede yeni bir sorun: RNA’yı da değiştiriyor

Jon Cohen

Araştırmacıların ilk kez 3 yıl önce, güçlü bir genom (gen haritası) düzenleme aracı olan CRISPR’ın* bir çeşidi olan ‘baz editörleri’ (gen düzenleme mekanizmaları) yarattıklarını açıkladıklarında yaşanan heyecan, CRISPR’ın kendisinden ziyade, DNA’yı daha incelikli bir şekilde değiştirme amacı taşıyan farklı güçlerin çevresinde yoğunlaşmıştı.

Ne var ki, baz editörlerinin zayıf yönleri git gide daha belirgin hale geldi ve sonuçlanan yeni bir çalışma, protein oluşumuna ya da diğer kritik hücresel görevleri yerine getirmeye yardımcı olan RNA ipliklerinin yanlışlıkla değiştirebildiklerini ortaya çıkardı. Araştırmacılar, bu durumun teknoloji aracılığıyla güvenilir tedaviler geliştirmeyi güçleştirebileceğini ve diğer araştırma faaliyetlerini de engelleyebileceğini ifade ediyorlar.

İŞLEM, RNA’DA FİZİKSEL ZARAR YOL AÇABİLİYOR

Orak Hücre’den** Tay-Sachs’a*** kadar çeşitlilik gösteren hastalıklar, adenin, guanin, sitozin ve timin adı verilen dört DNA bazından birinde gerçekleşen tek bir mutasyondan (hücresel değişimden) kaynaklanıyor ve CRISPR teknolojisi bu kötü etkenleri düzenlemekte çoğunlukla zorluklar yaşıyor. Bunun altında yatan neden, CRISPR’ın hedeflenen yerlerdeki çift sarmallı DNA’yı kesme ve daha sonra mutasyon amacıyla düzeltilmiş bir DNA dizisi yerleştirme işlemi sırasında, ağır kaldırma işlemini gerçekleştirebilmek için aşırı hassas olan hücre onarım mekanizmalarına dayanması. Buna karşın, baz editörler, kimyasal olarak bir DNA tabanını ‘deaminaz’ adı verilen enzimlerle değiştirir ve bu da hücreden bir parçanın kesilmesini veya başka bir dış yardımı gerektirmez.

CRISPR’ın temel bileşenlerini genom üzerinde hedeflenen yerlere ulaştırmak için uyarlayan baz editörlerin, DNA üzerinde birçok amaç dışı etkiye yol açtığı da açığa çıkmıştı. Fakat şimdiye dek, (bu operasyonun) DNA’yla aynı bazlardan üçünü içeren RNA üzerindeki etkileri bir incelemeye konu olmamıştı. Neticede, Boston’da bulunan Massachusetts Tam Teşekküllü Hastanesi’nde bir patolog ve moleküler biyolog olan J. Keith Joung, baz editörlerini insan karaciğer ve böbrek hücrelerine yerleştiren bir ekip oluşturdu. Ulaştıkları bulgular bir gerçeğe işaret diyordu: Deaminazlar (DNA ile) aynı anda RNA’yı da değiştirebiliyorlardı.

Öncü bir baz editörü geliştiricisi olan Joung, sitozinleri, timin ile bağlantılı bir RNA bazı olan ‘urasil’e dönüştüren RNA değişiklikleri nedeniyle endişeye kapıldı. Şaşkınlığını, “Bir doktora öğrencisi bana sonuçları gösterdi ve on binlerce RNA sitozininin düzenlendiğini gördükten sonra, ‘Dur bir dakika, burada neye bakıyoruz?’ dedim,” diye aktarıyor.

ÇÖZÜM BULUNMASI İÇİN YOL AÇICI BİR ÇALIŞMA

Çin’de bulunan Şangay Teknoloji Üniversitesi’nde genom düzenleme araştırmaları yürüten ve yeni çalışmaya dahil olmayan Jia Chen, pek de şaşırmamış biçimde, deaminazların, temelde RNA’yı değiştirebilme yeteneğine sahip olduğunun zaten bilindiğini belirtiyor. Öte yandan, yeni sonuçlanan çalışmanın, soruna çözüm bulunmasın noktasında araştırma alanını teşvik edeceğini ifade ediyor. Chen, “Bu bulgu, daha yüksek seviyede düzenleme hassasiyetine sahip yeni baz editörlerinin geliştirilmesine öncülük edecek,” diyor.

Joung, laboratuvarını bu deneyleri yapmaya yönlendiren hususun, kendi laboratuvarının son dönemde eski deaminaz literatürü üzerinde gerçekleştirdiği keşifler olduğunu belirtiyor. Ve neticede, yanlışlıkla gerçekleşen RNA düzenlemelerinin sayısını büyük oranda azaltan deaminazlar tasarlıyorlar. Joung, “Bu, bizim açımızdan cesaret vericiydi,” diyor. “Sonuç olarak, bizler protein mühendisiyiz ve (istenmeyen) mutasyonları yok etmek için sisteme müdahale edip edemeyeceğimizi anlamayı amaçlıyoruz.”

RNA’DAKİ DEĞİŞİMLER HENÜZ BİLİNMİYOR

Joung ile birlikte teknoloji temelli ilk baz editörünü yaratan ve bu alanda çalışan iki şirketin kurucu ortağı olan Harvard Üniversitesi’nden kimyager David Liu, deaminazların doğal olarak hücresel RNA’yı düzenlediğinin ve bu düzenlemenin biyolojik neticelerinin belirsiz olduğunun altını çiziyor. Kendi laboratuvarındaki baz editörlerle ilgili araştırmaların da RNA’da amaç dışı düzenlemelere yol açtığını ama bu istenmeyen sonuçların daha düşük seviyelerde gerçekleştiğini sözlerine ekliyor. Liu, iki ekibin elde ettiği sonuçlar arasındaki farklılıkların, Joung’un araştırma ekibinin hücre sıralaması ve sonuç analizinden farklı bir şekilde gerçekleşen amaç dışı düzenlenmiş RNA miktarıyla daha az bağlantılı olduğunu söylüyor.

Hem Liu hem de Joung, laboratuvarlarının yalnızca DNA veya RNA üzerinde çalışan deaminazlar bulduklarını vurguluyorlar; bu durum ise var olan baz editörler ile karşılaşılan hedef dışı etkileri birbirlerinden ayırabileceklerinden emin olmalarına olanak sağlıyor. Joung, “Baz editörleri hâlâ inanılmaz derecede güçlü araçlar,” diyor. “Bu, gerçekten de anlamamız gereken başka bir değişken.”

* CRISPR; gen düzenleme teknolojisi.

** Orak Hücre Anemisi; genlerde meydana gelen bozukluk sonucu, normalde yuvarlak şekilli olan kırmızı kan hücreleri bu hastalarda orak şeklinde olmaları nedeniyle küçük kan damarlarını tıkayarak oksijen taşıma ve dokuları besleme görevini yapamaz.

*** Tay-Sachs Hastalığı; olukça nadir olan genetik aktarımlı bir hastalık. Aşırı miktarda yağ dokusu, dokuda ve beyindeki sinir hücrelerinde birikir. Bu birikim sinir hücrelerini parçalar ve aklî ve fiziki problemlere yol açar.

**** Yazının aslı Science sitesinden alınmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)