Bilim adamları kendi geliştirdikleri “Seçilmiş Genler” (Gene Drive) yöntemini sahada denemek için çok tehlikeli buldu @uzakevrenler
Kısa kuyruklu gelincik Yeni Zelanda’ya yabancı bir tür olarak adaya ulaştıktan kısa bir süre sonra yerli kuş topluluklarını kelimenin tam anlamı ile yok etti. De Agostini, Getty Images
Diğer türlerin varlığını tehlikeye atan yayılmacı türlerle onların genleri ile oynayarak mücadele etme fikri son bir kaç yıldır bilim adamlarının üzerinde çalıştığı bir konuydu. Ancak aynı bilim adamları şimdi bu yöntemin yıkıcı etkiler doğurabileceğinden korkuyorlar.
2013 yılında bilim insanları DNA içinde yer alan gen dizilimlerini aşırı hassas bir şekilde düzenlemeye veya bir başka ifade ile DNA’yı baştan yazmaya imkan veren CRISPR adında bir teknoloji geliştirdiler. İlk akıllarına gelen fikirlerden bazıları CRISPR kullanarak kalıtımsal hastalıkları düzeltmek veya yeni gıda ürünleri üretmek oldu.
Ama Kevin M. Esvelt'in ve Harvard Üniversitesindeki arkadaşlarının daha ilginç bir fikri vardı. Kevin ve ekibi CRISPR kullanarak istilacı türleri doğurganlığını tanımlayan genleri “seçilmiş genler” yöntemiyle değiştirerek bu türler tarafından tehlike altına sokulan türleri kurtarabileceklerini düşündüler.
Genleri değiştirilen hayvanlar tekrar vahşi yaşama bırakıldıklarında, taşıdıkları doğurganlığı azaltan gen zamanla genel topluluğa yayılacak ve zamanla bütün bir tür olarak yok olmalarını sağlayacaktı.
Yerel türleri, istilacı türlerden koruyabilmek için onlarca yıldır çaba sarfeden koruma biyologları bu fikirden etkilendiler. Bazıları laboratuvarlarında ilk deneylere başladı. Ancak henüz aradan üç yıl geçmişken Dr. Esvelt keşke bu fikri hiç ortaya atmasaydık demeye başladı.
Şimdi M.I.T’de Yardımcı Doçent ünvanıyla çalışan Dr. Esvelt verdiği bir mülakatta “Her şeyi berbat etmiş gibi hissediyorum.” dedi. “ Bu konseptin öncülüğünü yapmak utanç verici bir hata oldu.” diye de ekliyor.
Dr. Esvelt’in pişmanlığı arkadaşları ile birlikte bu Perşembe bioRxiv sunucusunda ön baskıda yayınlanan makalelerinde elde ettikleri bulgulardan kaynaklanıyor.
Makalede CRISPR kullanılarak genleri değiştirilmiş örnekleri doğada serbest bıraktıktan sonra nele olabileceğini öngören detaylı bir matematiksel model sunuluyor. Çalışma sonucunda kabul edilemez bir tehlikenin mümkün olduğunu görmüşler: değiştirilen genler istilacı türün yalnızca işgal ettiği yerlerde değil kendilerinin önemli bir parçasını oluşturdukları özgün ekosistemlerine de yayılabileceği ortaya çıkmış.
PLOS Biyoloji dergisinde yayınlanan bir yorumun yazılmasına da katkı yapan Dr. Esvelt ve arkadaşları hala “seçilmiş gen” yönteminin bu amaçla kullanılması ihtimalinin detaylı bir şekilde araştırılması gerektiğini düşünüyorlar. Ancak araştırmacıların önce teknolojiyi “güvenli” kılacak yöntemler üzerinde çalışmaları gerekiyor.
Dr. Esvelt ve başka araştırmacılar bir yandan da “seçilmiş gen” yönteminin hastalıkları yok etme ihtimali üzerinde çalışıyorlar. Devam eden projeler arasında en çok ilerleme kaydedileni sıtma hastalığını taşıyan ve yayan sivrisinekleri yok etmeyi amaçlayan proje. Bu projelerin başarılı olmaması için hiç bir sebep yok. Ama artık Dr. Esvelt araştırmacıları “seçilmiş genlerin” ne kadar güçlü olabileceğini unutmadan çalışmaları gerektiği konusunda uyarıyor.
Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley’de matematiksel biyoloji üzerinde çalışan John M. Marshall, Dr. Esvelt ve arkadaşlarını endişelendiren çalışmalarının alana çok önemli bir katkı yaptığını söylüyor. Ona göre “bunun gibi bir çalışma ihtiyaç duydukları şekli analiz için iyi bir başlangıç oluşturuyor.”
CRISPR teknolojisi bir hücrenin içinde yer alan DNA’nın belirli bir kısmını bulabilen moleküller oluşturulmasına imkan veriyor. Aradıkları seriyi bulan moleküller bir sonraki aşamada bu kısmı DNA’dan kopartıyorlar. Böylece açılan yere yeni ve düzenlenmiş bir serinin eklenmesi mümkün oluyor.
Bu yöntem sadece doğurganlığı azaltan tasarlanmış genleri, istilacı Gelincik türünde amaçlandığı gibi, DNA’ya eklemeyi mümkün kılmakla kalmıyor. Aynı zamanda CRISPR’ın ihtiyaç duyduğu molekülleri üretmeyi mümkün kılan genlerin kendilerini de DNA serisine ekleyebiliyor. Bu sayede genlerle oynayan CRISPR molekülü her bir çoğalmada kendini de çoğaltıyor. Böylece istilacı Gelinciklerin DNA'larına kendi genlerini düzenleyen bir mekanizma kurulmuş oluyor.
Düşük doğurganlık geninin sadece tek bir kopyasını ebeveyninden devralmış olan Gelincik, kendi kendine devreye giren düzeltme sonunda aynı düşük doğurganlık geninden iki kopya sahibi oluyor ve bunu yavrusuna aktarıyor. Bu sürecin Gelincik nüfusu içerisinde tekrarlanması ile istilacı Gelincik topluluğu giderek daha az sayıda yavru üretmeye başlıyor. Ta ki bütün bir Gelincik nüfusu çökene ve yok olana kadar.
San Diego, Kaliforniya Üniversitesi araştırmacıları bu fikrin işe yarayabileceğini laboratuvar ortamında meyve sinekleri üzerinde yaptıkları deneylerle ispatladılar. Kısa bir süre sonra Dr. Esvelt’in ekibi işlemin mayanın içindeki bazı genleri daha yaygın hale getirdiğini gösterdiler.
Ulusal Bilimler Akademisi 2016 yılında “seçilmiş genler” hakkında bir rapor yayınladı. Uzmanlar belirli sayıda olası riskleri kabul etmekle beraber aralarında “yüksek seviyede kontrollü denemeler de dahil olmak üzere daha fazla saha araştırması yapılması gerektiğini belirttiler.
Öyleyse seçilmiş bir gen doğal ortamda serbest kalırsa neler olur? Dr. Esvelt, Harvard Üniversitesinden bir doktora öğrencisi ve arkadaşları ile işbirliği yaparak bu soruya hesaplanmış bir tahmin yürütmeye çalıştı.
Araştırmacılar CRISPR mekanizmasının ne kadar sıklıkla başarısız olduğu ve hedef alınan genin kendini düzenlemesini engelleyebilecek mutasyonların hangi sıklıkla ortaya çıkabileceği gibi değişkenleri dikkate alan bir matematik model oluşturdular.
Model çalıştırıldığında “seçilmiş genin” dikkate değer derecede saldırgan olduğunu gösterdi. Yeni geni bütün bir türün çoğuna yayabilmek için oldukça az sayıda tasarlanmış organizmanın kullanılmasının yeterli olacağı anlaşıldı.
Yöntemin saldırganlığı, zehirli yemlerle ve avlama yöntemi ile yok edilemeyecek kısa kuyruklu gelincik gibi yayılmacı türlerin yok edilmesinde çok yararlı olur gibi görünüyor. Ancak tasarlanmış genleri taşıyan gelinciklerden bir kaçı bile bulundukları ortamdan kaçar -veya bilerek başka yerlere taşırlarsa- “seçilmiş geni” gelinciğin kendi doğal ortamına da bulaşabileceği ortaya çıktı.
Bunun bir başka anlamı da doğal ortamda yapılacak testlerin de çok riskli olduğudur.
“Saha testinin temel fikri bu testin kısıtlanmış bir alan içerisinde yapılmasıdır.” diyen Dr. Esvelt, “Modelimiz bu kısıtlamanın çok zor olacağını gösteriyor. Aslına bakarsanız bizzat kendisi yayılmacı ve kendini çoğaltıcı nitelikteki bir “seçilmiş genin” yayılmacı türlerden çok da farklı olmadığını düşünüyoruz. ” diye ekledi.
Yine de bu teknolojinin güvenli hale getirilmiş bir sürümü yayılmacı türlere ekosistemi tehlikeye soktuğu yerlerde saldırıp, başka yerlerde zarar vermeyecek şekilde ayarlanabilir. Dr. Esvelt kendi laboratuvarında bir kaç nesil içinde kendi kendini yok etmeye ayarlanabilir bir “seçilmiş gen” üzerinde çalışıyor.
Adaları işgal eden yayılmacı türler üzerinde etkili olan, ancak ana karadaki akrabalarını etkilemeyecek “seçilmiş genler” üzerinde çalışan başka araştırmacılar da var. N.A.S’in seçilmiş genler komitesinin başkan yardımcısı ve Arizona Devlet Üniversitesi evrimsel biyologlarından James P. Collins “Bunu ben de kabul ediyorum Evrensel “seçilmiş genlerin” bu arkadaşların bahsettiği gibi dezavantajları gerçekten de var” diyerek düşüncesini açıklıyor.
Ancak konu sıtmanın yok edilmesine geldiğinde, Dr. Esvelt elindeki veri setinden başka bir sonuç çıkarıyor.
Kendi kendini kısıtlayan “seçilmiş genlerin” kontrol altına alınması her ne kadar daha kolay olsa da, hedef sivrisinek nüfusunu kontrol altına almaya geldiğinde etkileri çok zayıf kalıyor. Bunun yerine çok hızlı yayılan bir “seçilmiş genin” tasarlanması gerekebilir.
Dr. Esvelt’in matematik modellemesi genetik seviyede tasarlanmış sivrisineklerin bir ülke tarafından yayılmasının, komşu ülkeleri de istemeden de olsa hızlı bir şekilde deneyin bir parçası haline getireceğini gösteriyor.
Bu tür genetik müdahaleye tabi tutulmuş sivrisinekler kullanılmadan önce Uluslararası anlaşmalar yapılmasına ihtiyaç duyulabilir. “Bu bilim adamlarının tek başlarına verebilecekleri bir karar değil” diyor, N.A.S seçilmiş gen komitesi üyelerinden olan Kuzey Karolayna Devlet Üniversitesi sosyal bilimcilerinden Jason A. Delbourne.
Bütün risklere rağmen “İki çocuğum var” diyen Dr. Esvelt eklemeden geçemiyor. “Eğer Afrika’da yaşıyor olsalardı, bu işi hemen yapalım derdim.
Yazan: Carl Zimmer
Tercüme : Melih R. Çalıkoğlu
Görseller : De Agostini, Getty Images
Kaynak : The New York Times
İlk Yayın Tarihi: 16 Kasım 2017
