CRISPR-Cas12a2 Nedir? & Neden Önemlidir?

CRISPR’in Kısa Tarihi

CRISPR, Kısa Palindromik Tekrarların Düzenli Aralıklarla Kümeleşmiş (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) ifadesinin kısaltmasıdır ve kısa baz dizisi tekrarlarından oluşan prokaryotik DNA segmentleridir. Bunlar, CRISPR‑ilişkili (Cas) proteinlerle birlikte bakteriyel savunma sisteminin bir parçasıdır ve CRISPR‑Cas9 genom düzenleme teknolojisinin temelini oluşturur. Temelde, virüsün genetik materyalini hedef alarak yayılımını durdurur.

CRISPR molekülleri, Cas9 proteini (Cas, CRISPR İlişkili Protein anlamına gelir) ile birlikte kullanılarak CRISPR‑Cas9 teknolojisini oluşturur. Bu teknoloji, gen düzenleme canlı hücreler ve organizmalar içinde CRISPR dizilerini değiştirerek gerçekleştirilir.

Tekniğin temel avantajı, düzenlenen DNA bölgesini çok hassas bir şekilde hedeflemesine olanak tanımasıdır; bu, önceki tekniklerin başaramadığı bir şeydi. CRISPR‑Cas9’un mucitleri 2020 Kimya Nobel Ödülü’nü kazandı.

Ancak Cas‑9, CRISPR’ı kullanmanın tek yolu değildir. RNA düzenleme için kullanılabilen Cas13 da vardır. Ve bu makaleyle ilgili olan Cas12a.

Cas12a vs Cas9

Bu, Cas12a’yı bir biyokimyacı olmayan birinin anlayabileceği şekilde mümkün olduğunca açıklayacak, bazı detaylar biraz sadeleştirilecek ve önce CRISPR‑Cas12a’nın ne olduğunu inceleyebiliriz.

• Cas9’un yapabildiği kesim noktalarına alternatif kesim yerleri sağlar.
  • Teknik olmayan çeviri: Cas9 ile çözülemeyen zor problemler Cas12a ile çözülebilir
• DNA’yı, Cas9’un “düz” kesimi yerine “yapışkan” bir DNA bölümü bırakarak keser ve birden fazla kez kesilebilir.
  • Teknik olmayan çeviri: Gen düzenlemesinin gerçekleşme olasılığını artırır.
• Cas12a için transaktif crRNA (tracrRNA) gerekmez, bu Cas9’a ters düşer. Daha küçük boyutu sayesinde çoklu genom düzenlemesi daha kolay olur.
  • Teknik olmayan çeviri: CAs12a ile aynı anda birden fazla gen değiştirilebilir

Kaynak: Wikipedia

Cas12a2’nin Benzersiz Özellikleri

CRISPR‑Cas12a ile araştırmacılar, artık daha iyi anlaşılan CRISPR‑Cas9’un yeni ve biraz farklı bir versiyonuna sahip olduklarını düşündüler. Bu varyasyonlar nedeniyle birçok ilginç kullanım alanı vardı, ancak temel mekanizma aynı kalıyordu.

Ve ardından Cas12a2 geldi.

Sonundaki “2” sayısı, çok farklı özelliklere sahip bir Cas12a varyantını ifade eder. Aslında, “normal” Cas12a’dan Cas12a’nın Cas9’tan farklı olduğu gibi, bu da “normal” Cas12a’dan çok farklı davranıyor.

CRISPR‑Cas sistemleri yabancı genleri saldırmak ve bakterileri virüslere karşı korumak için tasarlanmıştır. Araştırmacılar bu kapasiteyi gen düzenleme için yeniden kullanmıştır. Cas12a2’nin yaptığı ise çok farklıdır. Virüs RNA’sını algıladığında, hücre içindeki TÜM nükleik asitlere saldırmaya başlar. Çoğu zaman, etkilenen hücreyi öldürür, bakteriyel koloniye geri kalanını korur ve virüsün çoğalmasını engeller.

Bu tamamen yeni mekanizma, keşfedenlere Ocak 2023’ün başlarında Nature dergisinde iki farklı makalede yer kazandırdı (her biyolog için kariyer yapıcı bir şey).

Cas12a2 Uygulamaları

Nature inceleme ekibinin heyecanının nedeni oldukça basittir. cas12a2 mekanizması, “programlanabilir hücre öldürme” aracı yaratmaya olanak tanır.

İlk uygulama, diğer CRISPR yöntemini kullanarak çok daha verimli düzenleme olabilir. Cas12a2’yi diğer CRISPR‑Cas sistemleriyle birleştirmek, karşı seçim yoluyla CRISPR gen düzenleme verimliliğini artırabilir.

Ayrıca virüs RNA’sını tespit etmede çok verimli olabilir. Bu yüzden ikinci uygulama, CAs12a2’nin virüsleri tespit etmek için neredeyse mükemmel bir test haline getirilebilmesidir. Yayınlanan makale zaten bu fikrin bir kanıtını göstermektedir.

CAs12a2 tabanlı testler, PCR testinin çok yüksek duyarlılığını ev testinin kolaylığı ve ucuzluğuyla birleştirir. Kompleks ekipman gerektirmez.

En güzel kısmı, neredeyse tüm RNA virüslerini tespit edecek şekilde ayarlanabilmesidir; bu aile COVID‑19, Grip, Ebola ve Zika gibi virüsleri ve ilk test serisini atlatabilecek herhangi bir mutasyonu içerir.

Yeni bir test tasarlamak için gereken tek şey, virüs genomunu bilmek ve özel crRNA dizileri tasarlamaktır. Pandemi bize gösterdiği gibi, bu sadece birkaç hafta içinde yapılabilir.

Dolayısıyla, Cas12a2’nin mevcut anlayış seviyesinde, test yapmak doğrudan bir uygulama gibi görünüyor.

Üçüncü olası uygulama, CRISPR‑Cas12a2’yi kanser tedavisinde kullanmak olabilir. Teorik bir örnek, Cas12a2’yi yalnızca kanser hücresine özgü genetik dizilere yanıt verecek şekilde programlamak, kanser hücresini “intihar” etmeye zorlamak olabilir. Ancak, bu uygulama kanser hücrelerinin genetik karmaşıklığı nedeniyle diğerlerinden daha ileri bir aşamada olabilir.

Yatırım Özeti

CRISPR teknolojisi hâlâ ilk aşamalarında, keşfedilecek tamamen yeni mekanizmalarla. Cas12a2 üzerinde çalışan araştırmacının yeterli sonuçları elde edip anlaması 7 yıl sürdü. CRISPR‑Cas12a2 yeni yayımlandı ve ticarileşmeye ulaşması hâlâ uzun bir yol kat etmesi gerekiyor. Dünya çapındaki diğer araştırma ekiplerinin ön sonuçlarında hâlâ gizli CRISPR‑Cas sistem varyantları olabileceği konusunda şaşırmam.

Cas12a2, test teknolojisi bağlamında dikkatle incelenmesi gereken bir alan olacak ve uzun vadede antijen testleri ve PCR testlerine potansiyel bir tehdit oluşturabilir.

Ayrıca diğer CRISPR teknikleriyle birleştirilerek daha verimli hâle getirilebilir veya teknik engeller çözülebilir. Genel olarak, Cas12a2, CRISPR teknolojisine ve tıbbı değiştirme potansiyeline daha iyimser bakmak için iyi bir neden gibi görünüyor. Testlerde, Ocak 2023’e kadar kimsenin hayal bile edemediği bir şey.

Editas Medicine (EDIT ) (EDIT) bu teknoloji üzerinde çalışan şirketlerden biridir.