Genetik alanındaki en büyük keşif Nobel ödülü aldı: CRISPR-Cas9 nedir?

2020 yılını hiç unutmayacağız değil mi? Muhtemelen çocuklarımıza, onların çocuklarına, torunlarımızın torunlarına “ah ah, sene 2020, hiç unutmuyorum, biz neler neler yaşadık o yıl…” diye başlayan cümleler kuracağız. Kuracağız da o cümlelerin devamında anlatacağımız konu sadece pandemi olmayacak. Torunlarımızın torunlarına hikaye anlatabilecek kadar uzun süre yaşamamızı sağlayan bir keşif olacak. Çünkü o keşif 2020 yılının Ekim ayında, daha geçen Çarşamba Nobel ödülü kazandı.

Bu şık avizeli salon her yıl en az bir kez objektiflerin kadrajına girer. Çünkü bilim dünyasının en prestijli ödüllerinden Nobel ödülünü kazananlar burada açıklanır. Başka bir deyişle insanlık tarihinin en önemli keşiflerini yapan kişilerin isimlerini ve yaptıkları işleri öğreniriz. Bu işler ve onları yapan kişiler tarih kitaplarına yazılır. Bu yıl Kimya alanında seçilen konu hayatımızın kodlarıyla ilgili. Çünkü onu yeniden yazmanın bir yolu bulundu.

• 2020 Kimya Nobel Ödülü genom düzenleme metodunu geliştiren Emmanuelle Charpentier ve Jennifer A. Doudna’ya verilmiştir.

Bu iki kişiye dikkat edin. 100 yıldan uzun süredir yapılan Nobel törenlerinde ilk kez iki kadına birlikte ödül verildi. Ve yine ilk kez sadece 8 yıl önce yapılan bir keşif seçildi. Normalde içinde en azından bir erkeğin de olduğu araştırma gruplarının on yıllar süren çalışmaları bu ödüle layık görülürdü.  

Porto Riko’daki bir konferansta tanışan ve biri Amerikalı diğeri de Fransız olan bu iki kadın neyi keşfetti biliyor musunuz? CRISPR-Cas9 tekniğini. 

Biliyorum hiç havalı bir isim değil. Açılımından da pek bir şey anlayabilmek mümkün değil. O yüzden daha sade bir şekilde açıklamaya çalışacağım. 

Kendimizi bir düşünelim. Vücudumuz trilyonlarca hücreden oluşuyor. Bu hücrelerin içinde genlerimiz var. DNA sarmalının kendisini görmeseniz bile illüstrasyonunu mutlaka bir yerlerde görmüşsünüzdür. Bu konuların daha iyi akılda kalması için ben gündelik eşyalardan örnek vermeyi seviyorum. 

DNA’yı bu fermuar gibi düşünebiliriz. Bundan çok daha uzun bir fermuar. Üzerinde 6 milyar kadar diş var. Her bir diş aslında özel bir alfabenin harfleri gibi. Küçük bir farkla. Canlı yaşamın bu alfabesinde 29 değil 4 tane harf var. G, A, T ve C harfleri. GATTACA kelimesiyle aklınızda tutabilirsiniz. Fermuarın bir tarafında A harfi varsa, onun tam karşısında T harfi var, ya da tersi. AT, TA. Aynı şekilde G’nin karşısında da C. GC, CG. Bunlardan 6 milyar tanesi böyle ikili ikili dizilerek hücrelerin içinde duruyor. Hayatımızın kodu bu. Bilgisayarların kodu nasıl 0 ve 1’lerden oluşuyor ve bunların belli bir sırayla diziliminden dijital hayattaki her şey oluşturulabiliyorsa, hücrelerimizin içindeki bu kodların özel dizilimiyle de organik hayattaki hemen her şeyin nasıl olacağı belirleniyor. Tipik örneği gözünüzün, saçınızın rengi. Bu fermuarın bir yerlerinde tanımlanmış durumda. “Gözümün rengini annemden almışım” derken aldığım şey o renkle ilgili genetik kod. Peki ya fermuarın o kısmını kesip yerine başka bir parçayı koyabilseydik, yani yama yapabilseydik ne olurdu? “Bebeğimiz olacak ama eşimin de benim de yedi sülalesi kahverengi gözlü, keşke çocuğumuz yeşil gözlü olabilse” diye iç geçiren bir çifte, doktor “ha o kolay, bir makaslık işi var, başka bir arzunuz?” diyebilse… İşte doktorlar artık neredeyse bunu diyebilecek hale geldi çünkü bu yıl Nobel ödülü kazanan o iki kadın o fermuarı kesebilmek için özel bir makas icat etti: CRISPR-Cas9 denilen şey işte bu özel genetik makas. 

Sadece 8 yıl önce icat edilen bu makas o kadar hızlı kullanıma geçti ki bilim dünyasında bu konuda şu anda ışık hızında gelişmeler yaşanıyor diyebiliriz. 

Şimdi size bu konularda yazılmış önemli bir kitaptan alıntı yapacağım (çeviri yaparken biraz kısaltıp değiştirdim):

“Bin yıl geçmişe yolculuk yapsaydık, oradan bir bebeği kaçırıp onu bugünün dünyasına getirseydik, o çocuk bizlerden farklı olmazdı. Ayırt edemezdik. Ancak aynı zaman makinesine atlayıp, geleceğe bin yıl gitseydik, oradan getireceğimiz bebek mevcut standartlarımıza göre genetik bir süper insan olurdu. Diğer çocuklardan daha güçlü ve zeki, birçok hastalığa dirençli, daha uzun ömürlü olurdu. Sadece çok gelişmiş bir insan olmakla kalmazdı. Süper keskin duyusal algılara sahip, mesela çok iyi koku alan, ya da karanlıkta çok iyi görebilen bazı hayvanların sahip olduğu genetik özelliklere de sahip olurdu. Daha da ileri gidelim. İnsan veya hayvan dünyasında henüz bilinmeyen, ancak tüm yaşamın büyük çeşitliliğine yol açan aynı biyolojik yapı taşlarından yapılmış yeni özellikler bile taşıyabilirdi.”

Peki 1000 yıl sonra doğacak bir bebeğin özellikleri hakkında kestirim yapan bu kitabın yayımlandığı geçen yıl ne oldu? Şöyle bir videoyu hazırlayıp yayına vermek zorunda kaldım. Çin’de hastalıklara karşı dirençli olacak şekilde genetik olarak tasarlanmış bebekler dünyaya geldi. Haklı olarak müthiş tartışmalara yol açtı ve bu işi yapan doktor Çin hükümeti tarafından hapse atıldı. Peki hikayemiz sizce bu şekilde mi sona erecek? Sanmıyorum. Çünkü o kapı artık açılmış durumda. İçeri girmeden önce ya karanlıktan korkmaya devam edeceğiz, ya da odayı aydınlatmanın bir yolunu bulmaya çalışacağız.  Bu keşfin korkutucu ve etik açıdan tartışmalı yönleri var. Öte yandan tedavi edebileceği hastalıklar da var.  

DNA’yı sadece bir fermuar olarak değil canlıların kullanım kılavuzu olarak da düşünebiliriz. Bazen bu kılavuzda yazım hataları olabiliyor. Yani genetik hastalıklar. Eğer bu kullanım kılavuzu bilgisayarla hazırlanmış olsaydı Word gibi bir kelime işlemci programı kullanarak hatalı yazılmış kelimeleri bulup, seçip, değiştirebilirdik öyle değil mi? İşte CRISPR-Cas9’u böyle bir kelime işlemci program gibi kullanarak belirli genleri silmek ve yerine yenilerini yerleştirebilmek mümkün hale geldi.

Teknik çok basitçe şöyle çalışıyor. İki tane molekülümüz var: Cas9 ve Guide RNA. Makas ve yarım fermuar olarak hayal edebiliriz.  Cas9 DNA’yı kesebilen bir protein. Guide yani rehber RNA ise hedeflenen DNA’yla uyuşan bir dizilime sahip. Hani dedik ya bu alfabede A T ile G de C ile eşleşiyor diye… Eğer DNA’daki GATTACA kelimesini değiştirmek istiyorsak CTAATGT olarak dizilmiş bir Guide RNA kullanıyoruz.  O da başlıyor fermuarda bu dizilime uygun yeri aramaya. Yanında da Cas9’u götürüyor. Bulunca önce fermuarı açıyor, sonra Guide RNA’yı yerleştiriyor ve en sonunda da makasla kesiyor. İşte tam bu noktada bilim insanları kesilen yerdeki geni silebiliyor, ya da yerine yeni bir DNA sekansı yerleştirebiliyor. 

İşin geleceğe dair önemini ve teknik detaylarını anladıktan sonra bunu keşfedenlerin başlangıç hikayelerine bir kulak verelim, çünkü enteresan bağlantılar var bu hikayelerde… 

Bu tekniği geliştirerek Nobel ödülü alan kişilerden Emmanuelle Charpentier Fransız asıllı ama bu çalışmalarını başka bir ülkede yapmış. 

• Umeå Üniversitesi’nden bir telefon geldi.

Bu üniversite nerede biliyor musunuz? İsveç’in kuzeyinde, kuzey kutbuna en yakın okullardan biri. Orada yeni bir mikrobiyoloji laboratuvarı kurmuşlar. Moleküler biyoloji konusunda yapılan çalışmaları da destekliyorlar, fonluyorlar. Emmanuelle’yi oraya çağırmışlar. Ocak ayında. Tabi kışın ortasında kuzey kutbuna bu kadar yakın bir okulda görüşmeye gidince etraf gündüz vakti bile karanlık ve her yerde kar var. Hava buz gibi. Ortamı varın siz hayal edin. Oraya gidince ilk adımını karların üstünde atmış. İkinci adımını da… Üniversite’ye varana kadar dışarıda attığı her adımı karların içindeymiş. Tabi karda yürürken nasıl ses çıkar?

• Biliyorsunuz karda yürüdüğünüzde “crisp, crisp” diye bir ses çıkar.

İşte o sesleri duyunca buraya gelip CRISPR ile ilgili çalışmalarımı burada yapmalıyım diye düşünmüş. İlginç bir başlangıç hikayesi değil mi?

Crisp crisp crisp… Karda yürürken çıkan bu sesleri ben başka neye benzetiyorum? Kırt, kırt, kırt… Makas sesine. Anlayacağınız karda yürürken çıkan bu ayak sesleri daha sonra mikroskobik bir aracın çıkaracağı makas seslerine dönüşmüş.

Ödülü paylaşan diğer kişinin yani Jennifer Doudna’nın başlangıç hikayesi daha da ilginç. Bu konudaki araştırmalarına başladığı ilk zamanlarda bir rüya görüyor. Rüyasında bir bilim insanı karanlık bir odada onu bir adamla tanıştırıyor. Karanlıklar içindeki bu adam ona CRISPR teknolojisi hakkında sorular soruyor. Nasıl çalışıyor, nerelerde kullanılabilir gibi sorular… Rüyasındaki bu adam biraz daha aydınlığa gelince onun kim olduğunu anlıyor: Adolf Hitler! Ve o anda dehşetle rüyasından uyanıyor. Tüyler ürpertici bu deneyimin şöyle bir tarafı var. Hitler “üstün ırk” ya da “saf ırk” kavramlarına inandığı için bilim insanlarına genetik çalışmalar daha doğrusu korkunç deneyler yaptırmıştı. Bu deneylerde binlerce insan yaşamını yitirdi. O insanları daha iyi bir insan ırkı tasarlamak için “kurban” ettiler. Genetik alanda bugüne kadar yapılan en büyük keşfe imza atan bir bilim insanının rüyasında böyle dehşet verici bir olayın sorumlusu olan kişiyi görmesi çok manidar.

Peki CRISPR-Cas9 kullanarak gerçekten de bütünüyle bir süper insan tasarımı yapılabilir mi? Bu sorunun cevabı biraz karmaşık. Çünkü insanlar karmaşık. Az önce bahsettiğim tasarlanmış bebeklerde gördüğümüz gibi sperm, yumurta ve embriyoda bile değişiklik yapılabiliyor. Üstelik bu değişiklikler sonraki nesillere de aktarılabiliyor. Dolayısıyla bu teknolojinin içinde insanı insan yapan şeyleri değiştirebilecek potansiyel bir güç var. Fakat insan genomuyla ilgili hala pek çok bilinmeyen de var. Kısa vadede hastalıklara sebep olan mutasyonlar düzeltilecek. Uzun vadede? 100 yıl sonra, 1000 yıl sonra… İşte orası mutlaka açıktan herkes tarafından tartışılması gereken çok önemli bir konu.

Geçen yüzyılda genetik çalışmalar şimdikine göre çok daha ilkel bir seviyedeydi. Hitler gibi bir ülkenin tüm kaynaklarına sahip ve elinden geleni ardına koymayan bir kişi için bile yapılması çok zor işlerdi bunlar. CRISPR teknolojisi bunu hem çok kolaylaştırdı hem de çok ucuzlattı. Şimdi size online alışveriş sitesinden satın alabileceğiniz bir ürünü göstereyim. Açıklamasında şöyle yazıyor:

“Tüm bu CRISPR olayının ne hakkında olduğunu gerçekten bilmek ister misiniz? Genetik mühendisliğinde neden devrim yaratabileceğini? Bu kit, örnek bir deney için Cas9, gRNA ve Şablon DNA dahil olmak üzere evde bakterilerde hassas genom düzenlemeleri yapmak için ihtiyacınız olan her şeyi içerir.”

Evet sepete ekleyeceğimiz ürünün adı “DIY (Kendi kendine yap) Bakteriyel Gen Mühendisliği CRISPR Kiti” ve fiyatı da $169. Hemen yan taraftaki alışveriş sitesinden bilgisayarınızda yazı yazmak için kullanabileceğiniz Word programını yaklaşık aynı fiyata satıyorlar: $139.99. Biriyle ekrandaki metinlerin kelimelerini değiştiriyorsunuz, diğeriyle canlı yaşamın kodlarını…  

Daha şimdiden böylesine erişilebilir hale gelen bir teknolojinin insan embriyosunda kullanımı konusunda elbette çok önemli tedbirler alınması gerekiyor. Çünkü bu çok güçlü bir silaha dönüşebilir. Bir silahla başka bir insana verebileceğiniz en büyük zarar onu yok etmektir. Ama bu teknolojiyi kullanarak insan embriyosunda yapılacak en küçük zararlı bir düzenleme sadece onun değil ondan doğacak tüm nesillerin de zarar görmesine yol açar. 

Az önceki kitaptan bu keşifle ilgili bir alıntı daha yapacağım:

“Bu noktadan itibaren, mutasyonumuzun çoğu rastgele olmayacak. Bizim tarafımızdan tasarlanacak.

Bu noktadan itibaren seçilimimiz doğal olmayacak. Bizim tarafımızdan yönetilecek.

Bu noktadan itibaren, türümüz gelecekteki yavrularımızı bugün olduğumuzdan farklı bir şeye genetik olarak değiştirerek evrim sürecimizin aktif kontrolünü ele geçirecek.”

2020 yılını hiç unutmayacağız demiştim başlangıçta. Benzeri bir durum ne zaman yaşanmıştı biliyor musunuz? 2012’de… Hatırlıyor musunuz 2012 fenomeni vardı. Hakkında kitaplar yazıldı, filmler çekildi. Çünkü 2012 yılı Maya takviminin sonuydu. Pek çok kehanete göre o yıl insanlığın sonu gelecekti. Bilimsel dayanağı olmayan bu kehanetlerin elbette hiçbiri gerçekleşmedi. Ama gerçekleşen bilimsel bir gelişme oldu. Geçen hafta Nobel ödülüne layık görülen CRISPR-Cas9 tekniği 2012’de keşfedildi. Ve belki de bu keşifle bildiğimiz anlamdaki insanlığın sonu geldi.