Biyoteknoloji

Yale, Çoklu Gen CRISPR Düzenlemesi İçin Cas12a Tabanlı Çığır Açan Gelişmeyi Açığa Çıkardı

mm
Yayınlandı
Güncellendi
Securities.io sitesini Google'daki tercih ettiğiniz kaynaklara ekleyin
Açıklama: Securities.io, incelediğimiz ürünlerin bağlantılarını kullandığınızda ücret alabilir. Bu, editoryal değerlendirmelerimizi etkilemez. Kayıtlı bir yatırım danışmanı değiliz; bu bir yatırım tavsiyesi değildir. Bağlı kuruluş açıklamamızı okuyun.

CRISPR’ın Potansiyelini Genişletmek

Keşfinden bu yana, “Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats” (CRISPR), 2020 Kimya Nobel Ödülü kazanarak tıp ve biyoteknolojiyi devrim niteliğinde değiştirdi.

Kaynak: Nobel Prize

CRISPR, belirli genetik dizilere hedeflenmiş değişiklikler yapmayı sağlar, ancak istenmeyen mutasyon riskini ortadan kaldırmaz. FDA kılavuzu, hedef dışı düzenleme ve diğer istenmeyen genomik değişikliklerin değerlendirilmesini talep eder.

Bu, yönlendirilmemiş gen eklemesinin özellikle kanser riskleri gibi büyük sorunlarla ilişkilendirilmesi nedeniyle önemlidir; bu da terapötik kullanımını zor ve tartışmalı hâle getirir.

CRISPR, mevcut bir geni kesmek, belirli bir diziyi silmek veya doğru genetik diziyi düzenlemek/eklemek gibi çeşitli şekillerde kullanılabilir.

 

Bu, FDA onayı için ilk CRISPR tabanlı terapi 2023’te sayesinde tıbbi bir çığır açtı; bu terapi, genetik kan hastalıkları için CRISPR Therapeutics tarafından geliştirildi (CRISPR Therapeutics hakkında ayrıntılı rapor için bağlantıyı takip edin).

CRISPR, bir seferde yalnızca bir geni düzenlemekle sınırlı değildir: çoklu Cas9 düzenlemesi 2013’te gösterildi. Güvenilir çoklu gen müdahaleleri tasarlamak ve sunmak hâlâ zorlu bir görevdir.

Yale çalışması, birden fazla geni birlikte incelemek için Cas12a tabanlı bir fare araç seti ekliyor; ancak bu, ilk çoklu CRISPR yöntemini kurmadığı ve insanlarda bir tedavi göstermediği anlamına geliyor.

Bu, 37’ten az olmayan araştırmacının yazar olarak listelendiği, Nature Biomedical Engineering’de “Cas12a-knock-in mice for multiplexed genome editing, disease modeling, and immune-cell engineering” başlığıyla yayımlanan çığır açan bir çalışmaydı1.

Bu, karaciğerde genetik hastalık, akciğer kanseri ve cilt kanseri gibi yeni hastalık ve tedavi modelleri oluşturmayı ve alandaki araştırmaları hızlandırmayı sağlayabilir.

CRISPR Sistemlerinin Çeşitliliği

CRISPR tartışıldığında, ister Nobel Ödüllü keşfi olsun ister zaten FDA onaylı terapiler, aslında bahsedilen CRISPR-Cas9’dur.

Sistemin “Cas” bölümü, DNA zincirini kesen ve gen düzenlemesini gerçekleştiren, bir RNA ipliği tarafından yönlendirilen proteindir. Çalışılan birçok başka Cas proteini vardır ve muhtemelen daha fazlası keşfedilecektir.

Kaynak: YourGenome

Uzun vadede, araştırmacıların özel Cas sistemleri tasarlamaları yaygın hâle gelebilir; özellikle “OpenCRISPR-1″, belirli durumlar için özel bir CRISPR sistemi tasarlamak üzere oluşturulmuş açık kaynaklı bir yapay zekâdır. CREME (Cis-Regulatory Element Model Explanations) adlı bir bilgisayar simülasyonu da CRISPR sistemlerini nasıl optimize edeceğimizi daha iyi anlamamıza yardımcı olabilir.

Cas12a, çoklu düzenleme için faydalı özelliklere sahip, kapsamlı şekilde incelenen bir diğer CRISPR sistemidir.

CRISPR-Cas12a

2023’te ilk kez tartıştığımızdan beri, Cas12a teknolojisinde çok ilerleme kaydedildi.

CRISPR-Cas12a, Cas9’dan birkaç açıdan farklı bir sistemdir:

  • Cas9’un yapabildiğine alternatif kesim noktaları sağlar.
    • Cas9 ile çözülemeyen zorlu problemler Cas12 ile çözülebilir.
  • DNA’yı, Cas9’un keskin kesiminden farklı olarak “yapışkan” bir bölüm bırakarak keser ve birden fazla kez kesilebilir.
    • Bu, gen düzenleme olasılığını artırır.
  • Cas12a için Cas9’un aksine bir transaktif crRNA (tracrRNA) gerekmez. Daha küçük boyutu sayesinde çoklu genom düzenlemesi daha kolay olur.
    • Cas12a ile aynı anda birden fazla gen değiştirilebilir.

Kaynak: Wikipedia

Cas12a’nın bu son özelliği, birçok hastalık veya genetik mühendisliğin çoklu gen düzenleme, ekleme ve/veya silme gerektirmesi nedeniyle biyologların en çok ilgisini çekti.

Hem Cas9 hem de Cas12a çoklu düzenlemeyi destekleyebilir. Belirli bir hastalık için uygunluk, teslimat, düzenleme verimliliği ve güvenliğe bağlıdır; Cas9’un çoklu genleri değiştirememe gibi kategorik bir eksikliği yoktur.

Bu arada, CRISPR’un nadir genetik hastalıkların tedavisinin çok ötesinde bir potansiyele sahip olduğu, nöroloji, kanser (onkoloji) ve metabolik sorunların on milyonlarca insanın yaşamını iyileştirme veya kurtarma ihtimalinin en yüksek olduğu netleşiyor.

Kaynak: ARK Invest

Önerilen bazı terapiler birkaç genin değiştirilmesinden fayda sağlayabilir, ancak gerekli yaklaşım hastalığa ve tedavi tasarımına bağlıdır.

Yale’in Cas12a Çalışması

Çeşitli Hedefler

İnsanlarda çoklu gen düzenlemesi yapmadan önce, bu agresif müdahalenin genom üzerindeki etkisini daha iyi anlamamız gerekir.

Yale araştırmacıları, laboratuvar farelerini CD4+ ve CD8+ T‑hücreleri, B‑hücreleri ve kemik iliğinden türetilen dendritik hücreler dahil olmak üzere bağışıklık hücrelerini genetik olarak mühendislik yaptı. Ayrıca kanserle ilişkili genleri ve in‑vivo karaciğer dokularını da değiştirdiler.

CRISPR gen düzenleme maddesi, hedeflere sırasıyla retrovirüsler, adeno‑asosiyatif virüsler ve lipid nanopartiküllerle iletildi.

Yöntemin olasılığını genişletmek için, ayrıca 2 Cas12a varyantı kullandılar.

Verimliliği Kontrol Etme

İlk olarak, araştırmacılar mutasyonu bir floresan protein ile ilişkilendirerek işlemin doğru yapılıp yapılmadığını kontrol ettiler.

Daha sonra, gen düzenleme verimliliğinin hedef organlara göre nasıl değiştiğini kontrol ettiler. Karaciğer, beyin, böbrek ve akciğerlerin in‑vivo gen düzenlemesinde yüksek seviyeye ulaşmanın en kolay organlar olduğu ortaya çıktı.

Bu, gelecekteki CRISPR terapilerinin temel tıbbi hedefleri için bu organların en önemli olması nedeniyle çok umut verici sonuçlar sunar.

Pratik Potansiyel

Konseptin potansiyeli kanıtlandıktan sonra, araştırmacılar bağışıklık hücreleri ve kanser hücrelerini değiştirme kullanım durumlarını test etmeye devam ettiler.

Bağışıklık hücrelerine gelindiğinde, toplam maruz kalan hücrelerin ne kadarının genetik olarak değiştirildiğini ölçen dönüşüm verimliliği olağanüstü derecede yüksek olup %90‑100’e ulaşmıştır.

Bir diğer dikkat çekici sonuç ve in‑vivo terapilerin potansiyel uygulamaları için mutlak bir gereklilik, hedef üzerindeki mutasyon oranının çok yüksek olmasıdır. Bu, yalnızca amaçlanan genin değiştirildiği ve çok az sayıda hedef dışı gen düzenlemesi gerçekleştiği anlamına gelir.

DAKO

CRISPR‑Cas12a teknolojisinin olasılığını daha da ileri taşıyarak, araştırmacılar yeni bir çift‑gen aktivasyonu ve knockout’ı (DAKO) geliştirdiler.

Bu, tek bir tedavinin daha sonra bölünerek bir genin aktivasyonunu ve diğerinin baskılamasını aynı anda üretebileceği anlamına gelir.

Bu, karmaşık biyokimyasal mekanizmalara sahip hücreleri değiştirmek için önemli bir adımdır; örneğin bir proteinin bir mekanizmayı aktive etmesi ve bir diğerinin onu baskılaması. DAKO gen düzenlemesi yaparak, istenen aktiviteyi normal seviyelerin üzerine artırmak ve bu etkiyi engelleyecek sistemi ortadan kaldırmak mümkün olur.

İstenmeyen veya kötü yönetilen retrokontrollerin gen düzenlemesinin beklendiği gibi çalışmamasının başlıca nedeni olması nedeniyle, bu DAKO sistemi özellikle onkoloji, nöroloji ve metabolik tedavilerde devrim niteliğinde olabilir.

Hayvan Modelleri

Cas12a kullanan bu yeni gen düzenleme sistemi, Cas9 kadar hassas olabilir ancak aynı anda birden fazla düzenleme yapabilir ve bu düzenlemeler genlerin hem aktivasyonu hem de baskılanması olabilir.

Bu, biyologların hipotezlerini test edebilecekleri yeni bir biyolojik model oluşturmak için mükemmel bir sistemdir.

“Bu fareler, in‑vivo terapötik gen hedeflemesi, hastalık/ tümör modelleme ve birincil bağışıklık hücresi mühendisliği için hızlı ve sorunsuz iş akışlarını kolaylaştırabilir.”

“Havuzlu oligo kütüphane sentezi ve klonlamasıyla birleştirildiğinde, bu fareler karmaşık genetik soruları, örneğin bağışıklık hücrelerinde efektör ve hafıza fenotip geçişini incelemek için yüksek verimli CRISPR taramaları yapmak üzere kullanılabilir.”

Bu tür hayvan modelleri, potansiyel tedavileri test etmek veya karmaşık hastalıkları daha iyi anlamak için çok önemlidir. Dolayısıyla Cas12a kullanan bir terapi piyasaya hiç çıkmasa bile, bu tek başına CRISPR varyantının gelecekteki biyoteknoloji araştırmalarında büyük bir etki yaratacağı anlamına gelir.

Daha İleri Gitmek

Çalışmada gen düzenleme yoğunluğunun organa bağlı olarak büyük ölçüde değişebileceği kanıtlandığı için, daha fazla iyileştirmenin mümkün olduğu düşünülmektedir.

Anahtar bir unsur, gen düzenleme sistemi için yeni vektörlerin, başka virüslerin veya başka lipid nanokapsüllerin test edilmesi olacaktır. Özellikle, en az etkilenmiş organlar için daha iyi vektörler belirli çalışmalar veya hastalıklar için gerekecektir.

Uzun vadede, kanser ve nörolojik sorunlar gibi karmaşık hastalıklar için gen düzenleme terapileri, “geleneksel” tek‑gen Cas9’tan ziyade bu cas12a sistemine daha benzer bir sistemi kullanacaktır.

Cas12a Şirketi

Editas

EDIT Fiyat Grafiği

Editas, CRISPR‑Cas9’un ortak keşifçisinden Jennifer Doudna tarafından kuruldu. Editas başlangıçta Cas9 ile çalıştı ancak şimdi geliştirdikleri AsCas12a adlı özel bir Cas12a sürümüne odaklanıyor.

Cas12a’nın benzersiz özellikleri hakkında daha fazla bilgi edinmek için özel makalemiz “What Is CRISPR-Cas12a2? & Why Does It Matter?”’ı okuyabilirsiniz.

Kaynak: Editas

Jennifer Doudna’nın tüm şirketlerine genel bir bakış için ilgili makale “Top Jennifer Doudna Companies to Watch.”’ı da okuyabilirsiniz.

Editas, Sickle Cell Disease (SCD) ve beta‑talasemi üzerine odaklanıyor; bu iki hastalıkta ilk tedavi onayı yarışını rakipleri CRISPR Therapeutics ve BlueBirdBio’ya kaybetti.

Genel olarak, SCD programı (yakın zamanda reni‑cel olarak yeniden adlandırıldı) birkaç kez gecikti, yatırımcılar arasında endişe yarattı ve o zamandan beri onaylanmış SCD terapilerinden ayırmak için in‑vivo terapiye odaklandı.

Buna rağmen, Editas CRISPR‑Cas12 üzerine önemli patentlere sahip ve bu teknoloji, Avustralya’daki New South Wales Üniversitesi araştırmacıları tarafından bir COVID‑19 şerit testi geliştirmek için kullanıldı; bu da teknolojinin gen düzenlemenin ötesindeki potansiyelini gösteriyor.

Editas ayrıca 2023’te şirketin Editas’ın Cas9 fikri mülkiyetini kullanması için Vertex ile 50 Milyon $’lık bir anlaşma imzaladı.

Editas, “klasik” CRISPR‑Cas9 dışındaki diğer CRISPR versiyonlarına odaklanıyor ve araştırma fikri mülkiyeti, FDA onaylı bir ürün olmadan ortaklıklar kurmak ve gelir elde etmek için faydalı olabilir; ayrıca nakit rezervi 2026’ya kadar devam ediyor.

Cas12a, çoklu gen düzenlemesi için sınıfının en iyisi yöntemi olarak giderek daha fazla kanıtlandıkça, Editas’ın bu CRISPR varyantına odaklanan uzmanlığı ve ürün hattı uzun vadede kazanan bir bahis olabilir.

(CRISPR şirketleri hakkında daha fazla bilgi için ilgili makalemiz “Top 5 CRISPR Companies To Invest In”’ı okuyabilirsiniz.)

Editas’ta En Son Gelişmeler

Referans Alınan Çalışmalar:

1. Tang, K., Zhou, L., Tian, X. et al. Cas12a‑knock‑in fareleri, çoklu genom düzenleme, hastalık modelleme ve bağışıklık‑hücre mühendisliği için. Nat. Biomed. Eng (2025). https://www.unsw.edu.au/newsroom/news/2024/03/-like-a-lab-in-your-pocket—-new-test-strips-raise-game-in-gene

mm

Jonathan, genetik analiz ve klinik deneylerde çalışan eski bir biyokimyacı araştırmacıdır. Şu anda yenilik, piyasa döngüleri ve jeopolitik konulara odaklanan bir hisse senedi analisti ve finans yazarıdır ve yayınında 'The Eurasian Century'.