CRISPR Gen Kesimi İnsan Kalıtsal Bilgisi Haritalaması Adına Yeni Bir Yol Sunabilir
Çeviren: Çisem Özge Biçer
Düzenleyen: Ümit Sözbilir
Özet: Araştırmacılar, CRISPR teknolojisi ve nanopor dizileme birleşiminin, hastalar için tedaviye rehberlik etme gücüne ek olarak; bilim insanlarının yalnız bir allele (bir ebeveynden kalıtılan) özgü yeni hastalık bağlantılı kalıtım birimi değişiklikleri bulmasına yardımcı olabileceğini söylüyor.
Johns Hopkins Medicine’deki araştırmacılar, insan kalıtsal bilgisini dizilemenin ve DNA’daki ciddi değişiklikleri okumanın yeni yollarını araştırmak için, dizi bilgisini toplamak adına kullanılabilen, uzun ur[1] kalıtsal birimleri etrafındaki DNA’da kesimler yapmak için kalıtsal birim kesme aracı CRISPR’ı başarıyla kullandıklarını söylüyorlar.
İnsan meme kanseri dokusunun ve hücrelerinin kalıtsal bilgisini kullanan deneylerin ulaştığı kanıtlarla ilgili rapor Nature Biotechnology 10 Şubat tarihli sayısında yer almaktadır.
Araştırmacılar, CRISPR’ı insan kanser dokusunun DNA bileşenlerini sıralayan araçlarla eşleştirmenin; bir gün, hasta urlarını hızlı, nispeten ucuz dizilemeye olanak tanıyan, son derece özgül ve kişisel kalıtsal değişimlere göre tedavilerin seçimini ve kullanımını kolaylaştırabilen bir yöntem olduğunu söylüyor.
Johns Hopkins Üniversitesi Tıp Fakültesinde Biyomedikal Mühendisliği, Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü doktor öğretim üyesi Winston Timp, “Kanser hastalarında ur dizilemesi için tüm kanser kalıtsal bilgisini dizilemeniz şart değil.” diyor. “Belirli kalıtsal alakanın derinlemesine dizilemesi oldukça bilgilendirici olabilir.”
Geleneksel kalıtsal bilgi dizilemesinde bilim insanları; söz konusu DNA’nın birçok kopyasını almak, DNA’yı rastgele parçalara ayırmak ve DNA’yı meydana getiren A, C, G, T harfleriyle simgelenen dört bazdan oluşan ve “nükleik asitler” olarak adlandırılan kimyasal bileşiklerin dizisini okuyan bilgisayarlı bir makine aracılığıyla bölünmüş parçaları desteklemek zorundadır. Daha sonra, bilim insanları parçalanmış bölümlerin üst üste binen bölgelerini ararlar ve bir kalıtım birimini oluşturan DNA’nın uzun bölgelerini oluşturmak için bunları çatıdaki kiremitler gibi birleştirirler.
Timp ve tıpta doktora öğrencisi Timothy Gilpatrick deneylerinde, hastanın meme kanseri urundan alınan ince bir dokudan yalıtılan DNA’da hedefli bölme işlemleri yapmak için CRISPR kullanarak geleneksel dizilimin DNA kopyalayan kısmını atlamayı başardı.
Daha sonra bilim insanları, DNA kesitlerinin CRISPR kesik uçlarına “dizilim uyarlama parçası” adı verilen yapıştırıcıları yapıştırdılar. Uyarlama parçaları DNA’yı, diziyi okuyan küçük deliklere veya “nanoporlara” yönlendiren bir tür sap görevi görür.
DNA’yı bu dar gözeneklerden geçirirken, bir dizileyici her kimyasal kod “harfinin” gözenekten geçişiyle ortaya çıkan eşsiz elektrik akımına dayanarak DNA harflerinin okunmasını sağlayabiliyor.
Johns Hopkins’ten bilim insanları, ekibin odaklandığı 10 meme kanseri kalıtım birimi arasında, metil grupları olarak adlandırılan kimyasalların DNA’nın kalıtım birimlerinin çevresine eklendiği ve kalıtım birimlerinin nasıl okunacağını etkilediği, metilasyon[2] adı verilen bir tür DNA değişikliğini tespit etmek için meme kanseri hücre hattı ve doku örnekleri üzerinde nanopor dizilimini kullanabildiler.
Araştırmacılar, hücre yapısı ve iskelesi adına önemli olan keratin 19 (KRT19) adlı bir kalıtım kodunda azalmış DNA metilasyonunun bir yerini buldular. Önceki çalışmalar, KRT19‘da DNA metilasyonundaki azalmanın tümör yayılması ile ilişkili olduğunu göstermiştir.
Johns Hopkins ekibi, çalıştıkları meme kanseri hücre hatlarında, baz çifti başına ortalama 400 “okuma” gerçekleştirebildi; bu, bazı geleneksel dizinleme araçlarından yüzlerce kat daha iyi bir “derinlik” okumasıydı.
Ekip, biyopsilerde alınan insan meme kanseri ur dokusu örnekleri arasında bölge başına ortalama 100 okuma gerçekleştirebildi. “Bu, hücre hattı ile yapabileceğimizden kesinlikle daha az, ama insan doku örneklerinden alınan DNA ile daha nazik çalışmalıyız çünkü birkaç kez dondu ve eridi.” diyor Timp.
DNA metilasyonuyla ve küçük kalıtsal bilgi değişimleriyle[3] ilgili çalışmalarına ek olarak Timp ve Gilpatrick, meme kanseri ile yaygın olarak ilişkili ve kalıtsal bilgi üzerinde 80.000 bazdan daha uzun bir bölgeyi kapsayan kalıtım birimi olan BRCA1’i diziledi. Gilpatrick, “Bu kalıtım birimi gerçekten uzun. Bu büyük ve karmaşık bölgeye kadar uzanan dizili okumaları derleyebildik.” diyor.
Timp, “Bu yöntemi gerçekten uzun kalıtım birimlerini dizilemek için kullanabileceğimizden, daha geleneksel dizileme araçlarıyla bulamayacağımız büyük eksik DNA kalıplarını yakalayabiliriz.” diyor.
Timp, CRISPR teknolojisi ve nanopor dizileme birleşiminin, hastalar için tedaviye rehberlik etme gücüne ek olarak; bilim insanlarının yalnız bir allele (bir ebeveynden kalıtılan) özgü yeni hastalık bağlantılı kalıtım birimi değişiklikleri bulmasına yardımcı olabileceğini söylüyor.
Timp ve Gilpatrick, CRISPR/nanopor dizileme yöntemini geliştirmeyi ve diğer ur tiplerindeki yeteneklerini test etmeyi planlıyor.
Araştırmaya Ulusal Sağlık Enstitüleri Ulusal İnsan Genomu Araştırma Enstitüsü (the National Institutes of Health’s National Human Genome Research Institute) tarafından kaynak yaratıldı. (R01 HG009190)
Timp ve Gilpatrick’e ek olarak, araştırmaya katkıda bulunan diğer bilim insanları arasında Johns Hopkins Üniversitesinden Isac Lee; Johns Hopkins Kimmel Kanser Merkezinden Bradley Downs ve Saraswati Sukumar; Oxford Nanopor Technology’lerinden James E. Graham, Etienne Raimondeau, Rebecca Bowen ve Andrew Heron; son olarak Baylor Tıp Fakültesi’nden Fritz Sedlazeck bulunuyor.
[1] Yeni oluşan bir dokudan veya iltihaptan ayrı nitelikte meydana gelen patolojik oluşumlara verilen ad, neoplazma, tümör.
[2] DNA metilasyonu, sitozin pirimidin halkasının 5’ konumuna veya adenin pürin halkasının 6 numaralı azotuna bir metil grubu eklenmesini tanımlar.
[3] DNA dizisi üzerinde meydana gelen, Mendel kurallarına göre kalıtılan ve bir bozulmuş ürün, hastalık ya da fenotipe neden olan kalıcı değişiklikler, mutasyon.
