CRISPR-CAS9 Nedir? Hangi Alanlarda Kullanılır?
CRISPR-CAS9, DNA üzerinde tabiri caizse ameliyat yapabilmeyi sağlayan bir teknolojidir. Zararlı mutasyonları kalıcı olarak düzelterek veya hastalığa neden olan genleri kesmeyi sağlayarak hastalıkları tedavi etmeyi amaçlamaktadır. Bu teknoloji hemen hemen her organizmada bölgeye özgü genomik hedeflemeye olanak tanır. Kalıtsal hastalıkların tedavisi yanı sıra tarım ve hayvancılık alanında kullanılabilir. - CRISPR-CAS9 Nedir? - CRISPR-Cas9 Sistemi Nasıl Çalışır? - CRISPR Teknolojisinin Kullanım Alanları Nelerdir? - CRISPR-Cas9 ile Tedavi Edilmesi Hedeflenen Hastalıklar - CRISPR-Cas9 Teknolojisinin Avantajları ve Sınırlamaları - CRISPR-Cas9 ile İlgili Sıkça Sorulan Sorular CRISPR-CAS9 Nedir? CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) ve CAS9 (Crispr-associated system) ifadelerinin kısaltması olup, düzenli aralıklarla bölünmüş palindromik tekrar kümeleri ve Crispr ilişkili sistem anlamına gelmektedir. CRISPR-CASP9, genetik yapıda değişiklik yapabilmeyi sağlayan, bakterilerde doğal olarak yer alan ve Cas9 enzimi ile birlikte bakterilerin virüslere karşı savunma sistemini oluşturan gen bölgesini ifade etmektedir. Temelde iki ana bileşen üzerinde işleyen CRISPR teknolojisi, CAS9 proteini ve Rehber DNA ile çalışır. CAS9 enzimi, moleküler makas görevini üstlenirken Rehber DNA ise genetik mühendislik çalışmaları doğrultusunda enzimi hedeflenen DNA dizisine yönlendirir. Böylece doğru noktadan kesim, ekleme ve çıkarma işlemleri gerçekleştirilebilir. CRISPR-Cas9 Sistemi Nasıl Çalışır? Genom düzenleme alanında tercih edilen bu teknoloji, genetik hastalıkların tedavisinde kullanılır. Enzim ve Rehber DNA kullanılarak yapılan işlem hedeflenen genetik bölgedeki hasarlı kısmın onarılmasını amaçlar. Genetik hastalıklar değerlendirme merkezi ise ilgili teknolojiden elde edilen sonucun değerlendirilmesini sağlar. Hem işlem öncesinde hem de sonrasında genetik hastalıklar için bir değerlendirme yapılarak ilgili teknolojinin sağladığı yarar görülebilir. Kılavuz RNA (sgRNA) ve Hedefleme Mekanizması Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats’ın kısaltması olarak bilinen CRISPR-Cas9W’nın çalışma sisteminde kılavuz RNA önemli bir yere sahiptir. Bilimsel olarak sgRNA olarak adlandırılır ve Cas9 adı verilen kesici enzimin doğru noktaya ilerlemesini sağlar. Kılavuz RNA sayesinde hedeflenen hasarlı bölgeye ulaşılır ve DNA’nın iki ipliği üzerinde kesim işlemi gerçekleştirilir. Hasarlı bölge çıkarılır ve onarım süreci başlar. Cas9 Enzimi ile DNA Kesimi Hedeflenen bölgede kesim işlemi yapılmasını sağlayan enzim, kılavuz RNA’yı takip ederek DNA dizisi üzerinde değişiklik yapılmasını sağlar. Bu noktada genetik hastalık tedavisinde son derece önemli bir yere sahip olan CRISPR Cas9 teknolojisi devreye girer ve DNA’nın iki ipliği üzerinde işlem gerçekleştirilir. İlgili enzim, DNA’yı kesebildiği için hasarlı bölgenin çıkarılabilmesi ve sonrasında onarılması adına son derece önemli bir yere sahiptir. DNA Onarım Süreci: NHEJ ve HDR Kesme işlemi gerçekleştirildikten sonra DNA hasar aldığını fark eder ve onarım süreci başlar. Bilim insanları tarafından yürütülen DNA onarım süreci ise iki farklı şekilde işler. NHEJ ve HDR olarak bilinen bu iki yöntemden ilki daha az hata yapmaya açıkken ikincisi ise daha hassas işlemler için kullanılır. CRISPR Teknolojisinin Kullanım Alanları Nelerdir? DNA onarımı ve kalıtsal hastalıkların giderilmesi için son derece önemli bir yere sahip olan CRISPR uygulamasının pek çok kullanım alanı bulunur. Bu kullanım alanları arasında ilk sırada genetik hastalık tedavisi yer alır. Kalıtsal hastalıklar, ilgili gen kesme teknolojisiyle tedavi edilebilirken tarım biyoteknolojisinde de yine aynı teknolojiden yararlanmak mümkündür. Genetik Hastalıkların Tedavisinde Kullanımı Genetik mühendislik alanında bir devrim olarak görülen ve iki temel bileşenle DNA üzerinde işlem yapmayı sağlayan bu teknolojik yöntem, genetik hastalıkların tedavisinde tercih edilir. DNA dizilerinin kesildikten sonra yeniden düzenlenmesini sağlar. Kalıtsal hastalıklar arasında bulunan orak hücre anemisi gibi rahatsızlıkların tedavisini mümkün kılar. DNA’nın kesilmesinin ardından hedef gende yapılan düzenleme ve onarımların ardından hastalığın etkileri ortadan kaldırılabilir. Kanser Araştırmalarında CRISPR kanser araştırmalarında da sıklıkla kullanılır. İlaç geliştirme, hayvanlar üzerinde yapılan genetik işlem deneyleri ve sentetik biyoloji çalışmalarında bu yöntemden yararlanılır. Kanser hücrelerinin giderilmesi ve hastalık riskinin azaltılması üzerindeki çalışmalar devam etmektedir. Tarım ve Hayvancılıkta Genetik İyileştirmeler CRISPR’ın bir diğer kullanım alanı ise tarım ve hayvancılıktır. Bu iki alanda meydana gelen çeşitli hastalıklara karşı önlem alabilmek adına ilgili teknolojiden faydalanılır. Hem hayvanlar hem de bitkiler üzerinde çeşitli genetik düzenlemeler yapılır ve elde edilen gıdanın daha az hastalık içermesi sağlanır. Bu yöntem aynı zamanda tarımda ihtiyaç duyulan zararlı kimyasallara olan talebin azalmasını da sağlar. Biyolojik Araştırmalarda Fonksiyonel Gen Analizi Genomların işlevlerini incelemek için son derece önemli bir yere sahip olan bu biyoteknolojik teknik, analiz için de tercih edilir. CRISPR klinik denemeleri sırasında gen analizi yapılarak hastalık mekanizmaları incelenir, modellerin ve tedavi süreci planlanır. CRISPR-Cas9 ile Tedavi Edilmesi Hedeflenen Hastalıklar CRISPR kanser tedavisi başta olmak üzere pek çok hastalığın ortadan kaldırılması için kullanılması hedeflenen çalışmalar arasında yer alır.
Temelde iki ana bileşen üzerinde işleyen CRISPR teknolojisi, CAS9 proteini ve Rehber DNA ile çalışır. CAS9 enzimi, moleküler makas görevini üstlenirken Rehber DNA ise genetik mühendislik çalışmaları doğrultusunda enzimi hedeflenen DNA dizisine yönlendirir. Böylece doğru noktadan kesim, ekleme ve çıkarma işlemleri gerçekleştirilebilir. CRISPR-Cas9 Sistemi Nasıl Çalışır? Genom düzenleme alanında tercih edilen bu teknoloji, genetik hastalıkların tedavisinde kullanılır. Enzim ve Rehber DNA kullanılarak yapılan işlem hedeflenen genetik bölgedeki hasarlı kısmın onarılmasını amaçlar. Genetik hastalıklar değerlendirme merkezi ise ilgili teknolojiden elde edilen sonucun değerlendirilmesini sağlar. Hem işlem öncesinde hem de sonrasında genetik hastalıklar için bir değerlendirme yapılarak ilgili teknolojinin sağladığı yarar görülebilir. Kılavuz RNA (sgRNA) ve Hedefleme Mekanizması Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats’ın kısaltması olarak bilinen CRISPR-Cas9W’nın çalışma sisteminde kılavuz RNA önemli bir yere sahiptir. Bilimsel olarak sgRNA olarak adlandırılır ve Cas9 adı verilen kesici enzimin doğru noktaya ilerlemesini sağlar. Kılavuz RNA sayesinde hedeflenen hasarlı bölgeye ulaşılır ve DNA’nın iki ipliği üzerinde kesim işlemi gerçekleştirilir. Hasarlı bölge çıkarılır ve onarım süreci başlar.