CRISPR İnsan Sağlığının Ötesinde: Gen Düzenleme İçin Yeni Yatırım Ufku

CRISPR İnsan Sağlığının Ötesinde

CRISPR gen düzenlemesinin insan sağlığına yönelik olanakları hakkında çok şey söylenebilir. Bu konuyu daha önce şu makalelerde ele aldık:

Önde gelen gen düzenleme şirketleri karşılaştırmaları:

• Gen Düzenleme: CRISPR Therapeutics vs. Beam Therapeutics
• CRISPR Therapeutics vs Editas Medicine

Önde gelen genomik araç üreticileri karşılaştırması:

Illumina ve Pacific Bioscience: Yeni Nesil Genom Dizileme Şirketi Seçimi

Ancak, gen düzenlemesinin yalnızca insanlarla sınırlı olmasını gerektiren teknik bir neden yoktur. CRISPR zaten sentetik biyoloji gibi yeni uygulamalarda kullanılmaktadır ve hatta alg biyoyakıtları için de düşünülmektedir. Yine de, insan tıbbının ötesindeki en büyük pazar henüz yeni başlamaktadır: tarım ve gıda üretimi için gen düzenleme.

Genetik ve Tarım

Genetik ve tarım birçok kişiye genetiği değiştirilmiş organizmaları, yani GDO’ları çağrıştırır. Kabul ve düzenlemeler bölgelere göre değişir. AB’de 2023 yılında sıkı onay koşulları ve ulusal yetiştirme kısıtlamaları vardı; ancak bütün GDO’ları kapsayan genel bir yasak yoktu. Örneğin bazı ürünler gıda veya yem olarak ithal edilebiliyordu.

Bu, genetik ve tarım arasındaki bağlantıya oldukça sınırlı bir bakıştır. Aslında, tarımın en erken çabaları bile yabani çeşitleri değiştirerek onları “evcilleştirilmiş” ırklara dönüştürmeye dayanıyordu. Bu durum hem bitkiler hem de hayvanlar için geçerliydi.

İlk yöntem seçici ıslah idi. Çiftçiler belirli DNA değişikliklerini doğrudan yapamıyor, ancak kendiliğinden oluşan yararlı varyantları koruyup yayabiliyordu. Çaprazlamalarla daha dayanıklı, verimli veya sağlıklı bitkiler ve çiftlik hayvanları seçiyorlardı.

1920’lerden itibaren mutasyon ıslahı geliştirildi. Radyasyon veya mutajenik kimyasallarla ek rastgele DNA değişiklikleri oluşturulur, ardından istenen özellikler seçilir. Bu yöntemle birçok çeşit elde edilmiştir; ancak gıdalarımızın büyük çoğunluğunu oluşturdukları kanıtlanmış değildir. Hukuki sınıflandırma değişir: AB’de uzun güvenli kullanım geçmişi bulunan bazı eski mutagenez yöntemleri GDO direktifinin yükümlülüklerinden muaftır.

1980’lerde ise transgenik ıslah başladı; yabancı genler bitkilere ve bazen hayvanlara ekleniyordu. Bu, halkın bildiği GMO’ların temelidir. Rastgele mutasyondan farklı olarak süreç çok daha hedefliydi. Yine de, eklenen genin konumu gibi bazı detaylar kontrol dışı kalıyordu.

2000’lerdeki erken uygulanabilirlik gösterimleri, hedefli genom düzenlemesinin önünü açtı. Bu yöntem, belirli DNA değişiklikleriyle bitkileri geliştirmek için yeni olanaklar sunar.

Kaynak: Innovative Genomics

Bitki ve Hayvan Gen Düzenlemesi

GDO’lu bitkiler, genetik değişikliklerin yalnızca bilinen bir uygulamasıdır. Tıpta kanın pıhtılaşmasını önleyen antitrombin proteini genetiği değiştirilmiş keçilerin sütünde, insülin ise değiştirilmiş bakterilerde üretilir. Kanser ve multipl skleroz gibi hastalıklara yönelik terapötik proteinlerin tavuk yumurtasında üretimi de araştırılmıştır.

Bazı ülkeler belirli genom düzenleme yöntemlerini transgenik tekniklerden farklı ele alır. Yalnızca kendi DNA’sı değiştirilen bir bitki mutlaka transgenik değildir; başka bir türün DNA’sının eklenmesi onu transgenik yapabilir. Bu ayrım, bitkinin hukuki GDO statüsünü kendiliğinden belirlemez. AB’de yeni mutagenez yöntemleriyle elde edilen bitkiler, yabancı DNA eklenmese bile 2023’te kural olarak GDO mevzuatına tabiydi.

Bazı genom değişiklikleri için daha basit kurallar ticari fırsatlar yaratabilirdi; ancak koşullar ülkeye ve ürüne bağlıydı. Gen düzenlemesi yapılan bitkiler ve hayvanlar 2023’te AB pazarına otomatik erişim elde etmiyordu. Bu nedenle olası mevzuat değişiklikleri önemli olabilirdi.

CRISPR gen düzenlemesinin alandaki potansiyeli muazzamdır. Olası uygulama sayısı o kadar fazladır ki, sadece listelemek bile çok yer kaplar:

Hayvanlar

• Zayıflıkları azaltma: somon, domuz, öküz, tavuk vb. hayvanlarda hastalıklar.
• Verimi artırma: daha fazla kas kütlesi, daha hızlı büyüme ve daha düşük ölüm oranı. Özgün makale yetiştirilen somonlarda %40 ölüm oranını örnek olarak verir; ancak oranlar türe, yetiştirme sistemine ve koşullara göre değişir.

Bitkiler

• Çevresel koşullara direnç artırma: tuzluluk, kuraklık, aşırı sıcak, sel, rüzgar, soğuk ve don.
• Verimliliği iyileştirme: fotosentezi geliştirme, tahıl ve meyve olgunlaşmasını hızlandırma, biyoyakıt, kompost vb. için daha fazla biyokütle.
• Zararlılara ve hastalıklara direnç: bakteri, virüs, mantar, böcekler.
• Ticari özellikleri iyileştirme: mantar ve meyvelerin kararmasını önleme, raf ömrü ve besin değerini artırma, çekirdeksiz meyveler, renk/görünüm/tat değişikliği vb.

Tarımın Yeni Kullanımı

• Bitki veya hayvanların “biyofabrika” olarak olası kullanım alanları:
• İnsan tıbbı: antikorlar, tıbbi tedaviler vb…
• İnsanlara nakledilmeye uygun hayvan organlarına yönelik araştırmalar.
• Biyoyakıtlar.
• Baharatlar, kokular, renklendiriciler.
• Alerji yapmayan çeşitler.

Tarımda CRISPR gen düzenlemesinin olasılıkları ve zorlukları hakkında daha derin bir inceleme için Innovative Genomics Institute’ın bu sayfasına göz atabilirsiniz.

Tarımda CRISPR Kullanan Şirketlerin Seçkisi

Birçok şirket tarımda CRISPR’ı kullanıyor; bazılarının pazara yaklaşan ürünleri düzenleyici kurumların onayını bekliyordu.

Makalede anılan bir Nature haberi, belirli genom düzenlemesi yapılmış bitkiler için ABD’de çok daha düşük bir düzenleme yükünü ve Brezilya, Arjantin ile Avustralya’daki benzer yaklaşımları anlatıyordu. Bu, her türlü gen düzenlemesine genel bir muafiyet anlamına gelmiyordu. Bazı bitkiler o dönemdeki USDA kurallarından muaf olabilse de gıda güvenliği veya pestisitlerle ilgili başka koşullar uygulanmaya devam ediyordu. Bitkilere ilişkin bu kurallar çiftlik hayvanlarını otomatik olarak kapsamıyordu. AB 2023’te farklı bir yaklaşım izliyordu.

1. AquaBounty

AquaBounty hedefli genom düzenlemesi yapan bir şirket değildi; ancak yaklaşık otuz yıldır transgenik somon geliştiriyordu.

AQB Fiyat Grafiği

AquAdvantage somonu 2015’te FDA onayı almıştı; bu nedenle bu tarihsel sektör değerlendirmesinde yer alıyordu. Teknoloji daha eski transgenik yöntemlere dayanır. FDA, incelenen üretim koşullarında bu somonu geleneksel Atlantik çiftlik somonu kadar güvenli ve besleyici bulmuş, daha hızlı büyüdüğünü de doğrulamıştı.

2. Bayer

Monsanto’yu satın aldıktan sonra Bayer, dünyanın büyük biyoteknoloji ve tohum gruplarından biridir. GDO’lu tohumların önemli bir tedarikçisidir ve mısır, soya, buğday ile başka bitkiler için CRISPR uygulamaları geliştirir.

Bu çalışmaların bir bölümü Ginkgo Bioworks (DNA) ile yapılan ortaklık aracılığıyla yürütülüyor. Bu büyük sentetik biyoloji şirketiyle işbirliği, mikroorganizmaları genetik olarak değiştirerek kimyasal gübrelere biyolojik alternatifler geliştirmeye odaklanıyor.

3. Ginkgo Bioworks

Ginkgo, değiştirilmiş mikroorganizmalarla uygulamalar geliştiriyor. Cronos ile işbirliğinde, örneğin, özel olarak geliştirilmiş maya suşlarıyla fermantasyon yoluyla kannabinoidler üretiliyor; böylece bunların kenevir bitkilerinden çıkarılmasına alternatif sunuluyor.

DNA Fiyat Grafiği

Kenevir, tütün veya kahveden elde edilen maddelerin üretimi zamanla yalnızca bitki yetiştirmeye değil, daha çok biyoteknolojik süreçlere dayanabilir. Ginkgo ayrıca hayvan ve bitki sağlığına yönelik çözümler geliştiriyor.

4. Corteva Agriscience

Anlatılan piyasa koşullarında yaklaşık 41 milyar dolar değer biçilen Corteva, CRISPR teknolojisini kullanarak yeni bitki özellikleri geliştiriyordu.

CTVA Fiyat Grafiği

Corteva uluslararası araştırma kurumlarından oluşan geniş bir işbirliği ağına sahiptir. Ayrıca bir lisans anlaşması Fransız tohum üreticisi Vilmorin & Cie’ye Corteva ve Broad Institute’un CRISPR patentlerine erişim sağladı.

5. Benson Hill

CRISPR yenilikleri sıklıkla tıbbi biyoteknoloji şirketleri ve kamu araştırma kurumlarıyla ilişkilendirilse de tarım şirketleri de temel araştırmalara katkıda bulunur. Benson Hill, Helmholtz araştırmacıları ve Utah State University ile Cas12a2 üzerinde çalıştı. Bu enzim, RNA’yı tanıdıktan sonra DNA’yı parçalayabilir. “CRISPR 3.0” ise evrensel olarak tanımlanmış bilimsel bir nesil adı değildir.

Bu dönemki değerlendirmede Benson Hill soyaya odaklanıyor, bezelye ve su ürünleri beslenmesi alanlarında da çalışıyordu. Şirketin 2023 planları 2025’te pozitif düzeltilmiş FAVÖK ve serbest nakit akışı elde etmeyi hedefliyordu. Bunlar gerçekleşmiş sonuçlar değil, tahminlerdi.

6. Calyxt ve Cibus

Anlatılan bitki hücresi teknolojisi Calyxt tarafından geliştirilmişti. Plant Cell Matrix ve BioFactory, biyoreaktörlerde üretim için değiştirilmiş bitki hücrelerini kullanıyordu. Calyxt Ocak 2023’te Cibus ile birleşme anlaşmasını duyurdu; birleşme mayısta tamamlandı. Cibus öncelikle bitki özelliklerinin geliştirilmesine ve lisanslanmasına odaklanıyordu. Dolayısıyla biyoreaktör çalışması Calyxt’e aitti.

CBUS Fiyat Grafiği

Calyxt bu sistemleri kozmetik, gıda ve ilaç uygulamalarında kullanılan moleküllerin üretimi için araştırıyordu. Hücre kültürleri bitki dokularının özelliklerinden yararlanıyordu; amaç farklı bileşikler üretmek ve maliyetleri düşürmekti.

7. ToolGen (199800.KQ)

Şirket bir CRISPR-Cas9 platformu kullanıyor. Platform insan sağlığında, hayvan ve bitki özelliklerini iyileştirmede ve hayvan veya bitki hücre hatlarında değerli bileşikler üretmede kullanılıyor. Tarımsal araştırma programı daha sağlıklı yağ asidi profiline sahip soya, herbisit direnci, kuraklık toleransı ve zararlılara direnç gibi özellikleri kapsıyor.

8. Özel şirketler

Tarımı iyileştirmek için CRISPR kullanan tüm şirketler halka açık değildir. Özel şirketler, yeni girişimler ve yukarıda bahsedilen şirketlere potansiyel rakipler arasında Pairwise, Hudson River Biotechnology, PlantEdit ya da Inari gibi firmaları öne çıkarabiliriz.