Biyoteknoloji baş döndürücü bir hızla ilerliyor. Bazı tekniklerin kullanılmasını kanıksadık bile. Örneğin tüp bebekle çocuk sahibi olmak artık kimseyi şaşırtmıyor. Birkaç asır önce bu tekniği anlatsanız herhalde büyücülük suçundan yakılırdınız. Eğer adını henüz duymadıysanız, yakın gelecekte duymaya başlayacağınız bir genom biçimleme tekniği de CRISPR/Cas9. Tekniği kullanıma sokan bilim insanları Jennifer Doudna Ve Emmanuelle Charpentier’in Nobel Ödülü alacağı da bilim dünyasında konuşuluyor. Köklü Bir Genetik Mühendisi: İnsanoğlu CRISPR/Cas9 tekniği yaşantımızı derinden etkileyecek. Ama biz bu tür Devrimleri daha önce defalarca yaptık. Tuhaf uygarlığımız bu adımlarla yükseldi, Genetik Mühendisliği insan hayatında hiç yeni değil; köpek mesela, 15,000 yıl Önce ortalarda yoktu. Tamamen insan müdahalesiyle evrimleşmiş, insanın kurdu evcilleştirmesiyle ortaya çıkmış yeni bir canlı türü köpek. Belki tür demek bile haksızlık olur,çünkü en minik Terrier ve vahşi kurt halen aynı türe ait canlılar (Canis lupus), yada mısır; bundan 10,000 yıl önce Orta Amerika’da yabanda yaşarken çok yağlı yada şekerli olmayan 10 kadar tanesi vardı ve hiç de insanları beslemek gibi bir amacı yoktu. Mısırın şimdilerde, yüzlerce enerji deposu taneyle büyümesi çiftçilerin binlerce yıllık emeğinin sonucudur. Çiftçiler her ekimde en büyük, en şekerli mısırları seçip dikerek mısırın evrimini yönlendirdi ve bitkiyi tanınmaz hale getirdi. Etrafımızdaki canlıların çoğu da (buğday, muz, elma, şeftali, at, kedi, tavuk, inek vs.) yapay seçilimden nasibini aldı.
Daha Önceki Genetik Müdahale Teknikleri ve CRISPR/Cas9 İnsanın 10,000 yıllık genetik mühendisliği macerası 20. yy’da biyoteknoloji ile taçlandı. Soyaçekimin hep farkındaydık ama bunun DNA molekülü ile taşındığını anlamamız 20. yy'ın ortalarım buldu. Ve artık tanıdığımız DNA molekülüne doğrudan müdahale edebilmeye başladık. DNA’yı istediğimiz gibi şekillendirmek için iki şeyi yapabiliyor olmamız gerek:
- Yapıştırmak.
Kulağa kolay geliyor. Oysa 4 harften (A, T, C, G) yazılmış, milyarca harflik kesintisiz bir yazı DNA. Kesmek istediğimiz yerden nasıl kesmeli, hedefi nasıl tutturmalı?
Bunun için doğanın kendi taktiklerini kullanmaya başladık; mikroorganizmalar arasında milyarlarca yıldır süregelen savaşın silahlarım! Pek farkında olmasak da onlar bizden daha eski ve daha yaygın. Örneğin; antibiyotik, mantarların bakterilere karşı kullandıkları çok eski bir silah. Bakterilerin en büyük baş belası ise virüsler. Bakterilerin bu azılı düşmanla mücadele etmek için kullandıkları taktiklerden biri virüsün en kıymetli varlığım, DNA’sını kesip parçalamak. Güzel taktik, fakat virüs, bakteri, bitki, hayvan vs., bu gezegenin üzerinde yaşayan bütün canlılar genetik bilgilerini DNA’yla taşıyor. Virüsün DNA’sına saldırmak için kullandığı teçhizatın (DNA kesici / endonükleaz enzimler) bakterinin kendi DNA’sına saldırmayacağından nasıl emin olacak? Endonükleaz enzimler herhangi bir DNA molekülünü kesmiyor; virüslere özgü, belirli harf dizilimlerini kesiyor (6 harflik bir DNA dizisi için 46=4096 farklı dizilim ihtimali olduğunu düşünürsek enzimin seçici özelliğini anlarız). Endonükleaz enzimlerinin keşfi ile moleküler düzeyde genetik mühendisliğinin ilk problemini çözmüş olduk. Farklı bakterilerden farklı kesici enzimler elde ederek DNA sekanslarını dilediğimiz gibi kesebiliriz. Yapıştırma işlemi içinse çoğunlukla hücrenin kendi tamir sistemini kullanıyoruz. Hatta geni iki tarafından kırdıktan sonra ortama başka bir gen ekleyerek bir gen yerine diğerini sokabiliriz. Biyoteknolojiyi kullanarak uzun yıllardır genetik mühendisliği yapıyoruz. Değiştirdiğimiz canlılar arasında bakteriler, böcekler, kurtçuk, balık, kurbağa, mısır, domates, gül, fare, inek, kedi, maymun gibi değişik türler var. Bir kısmı araştırma amaçlı, bir kısmı endüstriye ve üretime yönelik, bir kısmı da sadece eğlence olsun diye. Genetiği değiştirilmiş canlılar (ya da GDO/GMO) kimi alanlarda medeniyetimizin kurtuluş umudunu taşırken kimi zaman korku filmi senaryolarına konu oluyor.
15 yıl önce keşfedilen ve 2012’de kullanıma sokulan CRISPR ise genetik mühendisliğine yeni bir soluk getirdi. Bakteriler virüslerle savaşırken belli DNA sekanslarım (harf dizilimi) tanıyıp kesen endonükleaz (kesici) enzimleri kullanırlar. Bazı bakteriler ise, memeli hayvanların edinilmiş bağışıklık sistemi gibi, daha önce savaştığı düşmanın bilgisini kendi bünyesinde saklar ve virüs tekrar saldırdığında endonükleaz enzimi, saklanan bu DNA bilgisini kullanarak saldırır. Ne de olsa ‘düşmanı tanımak tehlikeyi bertaraf etmektir’. Bakterinin kendi bünyesinde sakladığı düşman DNA dizilimine CRISPR (Glustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), bununla beraber çalışan endonükleaz enzime Cas9 diyoruz. Bu defa bakteriden çaldığımız silah bu; Cas9’a kesmesini istediğimiz DNA sekansını biz veriyoruz. Üstelik bu sefer 6 değil, tam 48 baz uzunlukta! 3 milyar harf uzunluktaki insan genomunda 48 bazın rastgele dizilme ihtimali sıfıra yakın; yani kestiğimiz DNA parçasının hedeflediğimiz dizilim olduğundan eminiz (Ledfold 2015).
CRISPR/Cas9 tekniği moleküler genetik uygulamaların hedef tanımasını ve kesinliğini artırdı, hızlandırdı ve maliyetini düşürdü. Öyle ki, harçlığınızdan biriktirdiğiniz parayla kendi modifiyeli organizmanızı yaratmanız mümkün! Bu aşamadan sonra iş bir biyoinformatik problemine dönüşüyor. Bundan sonrası için tek ihtiyacımız yaratıcılık.
CRISPR/Cas9 Senin Hayatında Neyi Değiştirecek?
CRISPR/Cas9 birkaç yıl önce bütün dünyadaki bilim insanları tarafından benimsendi ve hızla laboratuvar ortamlarına adapte edildi. Teknik pratikte bütün canlılar üzerinde çalışıyor. Peki bundan sonra ne olacak? Elimizde iki tarafı keskin bir bıçak var. Bu bıçağı kim tutacak, nasıl kullanacak?
Aklınıza gelen gelmeyen, pek çok şeyin çözümü genetik olarak değiştirilmiş canlılarda. Malumunuz üzere fosil yakıtlar tükenmek üzere ve alternatif enerji kaynaklarına ihtiyacımız var. Uygarlığımızın yakıt problemi için en revaçta çözümlerden biri, özel dizayn edilmiş mikroorganizmalarla organik malzemelerden biyo-yakıt elde etmek. Çok da uzak olmayan bir gelecekte arabanıza alacağınız yakıt bu teknolojinin elinden geçebilir.
CRISPR teknolojisinin bize sunduğu bir başka nimet ise sentetik biyoloji. Var olan canlıları adım adım değiştirmek yerine kendi canlınızı sıfırdan yaratmaya ne derdiniz? Mesela robot bir beynin yönettiği organik bir beden? Ya da plastik çöpleri yemek üzerine dizayn edilmiş bakteriler? Kulağa bilim kurgu gibi gelse de gerçek olmak için birkaç on yıla ihtiyaçları var.
Pek çok kişinin merakla beklediği, insan vücudunu ne kadar değiştirebileceğimiz. CRISPR’ın şu anki durumuyla insana müdahale için teknik bir engel yok, etik endişeler dışında. Francis Crick Enstitüsünden (Londra) Kathy Niakan’ın takımı CRISPR ile insan embriyosuna müdahale etmek için Şubat 2016’da izin almayı başardı; elbette 7 günlükken embriyoları yok etmek kaydı ile (Callaway 2016). Mayıs 2015’te Çin’den Huang’ın grubu insan embriyolarına müdahale etmeyi başarmıştı.
Elbette ilk akla gelen, CRISPR kullanarak Akdeniz anemisi, Multipl skleroz (MS), Huntington gibi kalıtsal hastalıklara müdahale etmek. Böyle bir kalıtsal hastalık taşıyorsanız çocuğunuz henüz birkaç hücreli embriyo aşamasındayken düzeltilebilir (hasta gen çıkarılır ve yerine sağlıklı gen yerleştirilir) ve birey sağlıklı genlerle dünyaya gelir. İşin güzel yanı, bu düzeltilmiş genin sonraki nesillere de aktarılıyor olması. Dedenizin hastalığı ‘kader’ olmaktan çıkmak üzere. Nisan 2016’daysa Çin’den Fan’ın grubu insan embriyolarına müdahale edip CCR5 genini modifiye etti ve embriyoları HIV (AIDS virüsü) enfeksiyonuna dayanıklı hale getirdi (elbette embriyoları birkaç günlükken yok etmesi gerekti). Bu yöntem bize, bu tür hastalıkları sonsuza kadar toplumumuzdan silmemiz için bir fırsat yaratıyor.
Akla gelen bir başka soru, yetişkin hastalara müdahale edilip edilemeyeceği. Mart 2014’te ABD’den Daniel Anderson’ın grubu, yetişkin farede kalıtsal tyrosinemia hastalığını düzeltmeyi başardı. Bu çalışma, kalıtsal hastalık taşıyan yetişkin insanlar için umut yarattı. Kim bilir, belki bizim için de geç değildir.
Tyrosinemia gibi insanın hayatını cehenneme çeviren hastalıklar skalanın bir ucunda, sanırım düzeltilmesi için herkes hemfikir.
Oysa insan ırkında hastalık ile çeşitlilik arasında kalan, skalanın neresinde olduğundan emin olamadığımız pek çok örnek var. Mesela albinizm veya renk körlüğü. Gerçekten renk körlüğüne CRISPR ile müdahale edip düzeltmeli miyiz? Eğer düzeltmezsek bir bireyden renk görme yeteneğini daha doğmadan almış oluruz. Eğer müdahale edersek ölümcül veya acı verici olmayan bir durumu cebren değiştirmiş oluruz, buna hakkımız var mı? Şüphesiz, bu tür kararlar ebeveynlere bırakılabilir. Bu da ebeveyne yavaş yavaş çocuğunu ‘dizayn etme’ hakkı verir. Peki çocuğunuzu nereye kadar dizayn etmenize izin verilmeli? Kozmetik amaçlarla yapılan müdahalenin yasal olduğu bir ülke yok. Yani çocuğunuz mavi gözlü olsun diye genetik müdahalede bulunmanıza veya tüp bebek adayları arasından sarışın olan bebeği seçmenize izin verilmiyor. Peki ya kalıtsal bir kilo problemi yaşıyorsanız? Çocuğunuza doğuştan zayıf/fit olma şansı verebilirsiniz, belki daha sağlıklı olacağım düşünerek. Fakat madalyonun bir yüzü daha var. Çocuğunuz zayıf olmak istemiyor olabilir. 2010’larda zayıf olmak revaçtayken 2050’lerde şişman olmak moda olabilir (birkaç asır önceki gibi); bu durumda çocuğunuzun elinde bu hakkı daha doğmadan almış olursunuz. Ya da daha acı senaryo, 40 yıl sonra kıtlık yaşayabiliriz ve çocuğunuz yağ biriktirme mekanizmasını zayıflattığınız için kıtlıkta hayatta kalma şansını yitirebilir.
Bir başka problem ise şu; müdahale ederek hastalıklı genleri toplumdan ayıklamak aynı zamanda çeşitliliği azaltmak demek. Genetik dünyasında çeşitlilik güçtür. Azalan çeşitlilikle güçsüzleşiriz ve soyumuz tükenebilir. Örneğin HlV’e karşı toplumdan tamamen sildiğimiz bir gen (CC5 geninin bir aleli), bir süre sonra başka bir hastalığa karşı koruyucu rol üstlenebilir. Buna benzer en yaygın örnek anemi. Her ne kadar anemi insanların hayatını zora sokan bir hastalık olsa da, aynı zamanda sıtmaya karşı koruyucudur. Eğer 5,000 yıl önce anemi hastalığı geni taşıyan bütün insanlar yok olsaydı, bir noktada insan ırkı sıtmaya yenik düşecek ve büyük ihtimalle türümüz tamamen ortadan kalkacaktı. Ya da otistik çocukları ele alalım. Otizme yol açtığı bilinen bazı genler var. Aileler CRISPR ile müdahale ederek çocuklarının otizmsiz doğmasından emin olmak isteyebilir. Fakat biliyoruz ki tarihimizi yönlendiren pek çok deha (mesela Einstein’ın beyni normalden daha küçüktü, Costandi 2012), büyük ihtimalle normal dışı genler taşıyorlardı. Hastalık, hastalık benzeri veya normal dışı durumlara müdahale ederken zorla bütün toplumu normalleştirirsek, bu tür yaratıcı/sanatçı/dahi insanların doğmasını ta en baştan engellemiş oluruz. Bireylere bunu yapmaya ne kadar hakkımızın olduğunu tartıştığımız gibi, topluma bunu yapmaya ne kadar hakkımız olduğunu da tartışmamız gerek.
Maalesef biyoteknolojinin her adımında karşımıza çıkan diğer problem, öjenik girişimler. Mükemmel bebeği, ya da üstün insanı yaratmaya çalışan bir grup için CRISPR/Cas9 bulunmaz fırsat. Araştırma ve uygulama izinleri verilirken bu tür girişimlere karşı oldukça temkinli davranılıyor. Yine de bu teknik tüp bebek gibi rutin uygulamaya geçerse kontrol etmek güç olacak. Sanıyorum bu noktada, sadece ücretini ödeyerek tekniği kullanma hakkını elde edecek toplumu biraz bilinçlendirmek gerekiyor. Belki estetik sebeplerle istediği beyaz tenli bebek sıcak iklimlerde cilt kanserine yakalanmaya çok yatkındır ya da normalden daha kaslı erkek çocuk bağışıklık sistemi zayıflamış olarak dünyaya gelebilir. Canlı, bütün teknolojimize rağmen nasıl çalıştığım keşfedemediğimiz çok kompleks bir makine, müdahale ederken çok ince eleyip, çok sık dokumak lazım. Felaketimiz olabilecek genetik müdahaleleri kurtuluşumuz yapmak bizim elimizde.