Biyologlar - Biyolojiye Gerçekçi Yaklaşım

Memelilerde İlk Başarılı Gen Sürücüsü

---

Araştırmacılar, istenen bir özelliği fare yavrularının yüzde 50'sinden yüzde 72'ye çıkarmak için bir CRISPR-Cas9 stratejisini kullanıyor. ADAPTED FROM GRUNWALD ET AL., NATURE, 2019.

Yavruları bir ebeveyne belirli bir alelini normalden daha sık devralması için iten genetik mühendislik teknolojisi olan gen sürücüsü böceklerde çoktan işe yaradı. Şimdi araştırmacılar bunun omurgalılarda da başarılı olabileceğini gösteriyor. Nature'da bugün (23 Ocak) yayınlanan bir çalışmada, yazarlar, dişi fare germ çizgisini değiştirmek ve beyaz kürk ve kırmızı floresan protein ekspresyonunu tahrik etmek için CRISPR-Cas9'u kullanan bir yaklaşımı tarif etmektedir.

Edinburgh Üniversitesi'nde çalışmaya dahil olmayan bir araştırmacı olan Bruce Whitelaw,” Bu memelilerde gen sürücü çalışmalarını sağlam bir şekilde tanımlayan ilk çalışma " diyor.

San Diego'da California Üniversitesi evrimsel bir gelişim biyoloğu olan ortak yazar Kimberly Cooper'a göre, proje başladı o ve ekibi diğer türlerden genetik değişiklikleri çoğaltmak istedi, böylece bu değişikliklerin belirli özelliklere nasıl yol açtığını anlayabilirlerdi. Ancak, geleneksel fare genetiğini kullanarak çoklu transgenleri birleştirmek ve her transgenin her iki alleli için homozigot fareler yapmak zordur. Örneğin, her biri aynı üç genin bir mutant kopyasını taşıyan iki farenin, sadece birinin homozigot bir üçlü mutant olma ihtimalinin yüzde 90'ına sahip olması için yaklaşık 150 çocuğa sahip olması gerekir.

THE SCIENTIST STAFF

Cooper ve grubu, 2015'te drosophila'da bir gen sürücüsünü tanımlayan iki UCSD meslektaşına, Ethan Bier ve Valentino Gantz'a döndü. Teknolojinin heterozigot mutasyonları popülasyondaki homozigotlara hızla dönüştürme yeteneğini özellikle vurguladılar. Amaç, belirli bir kromozomal yerde CAS9 ile DNA'da bir kesim yapmaktır. Bu kırılma daha sonra homolog kromozom üzerindeki tamamlayıcı lokusun bir şablon olarak hizmet ettiği homoloji yönlendirilmiş onarım olarak bilinen bir süreçle düzeltilir. 2015 böcek geni sürücüsü durumunda, şablon düzenleme ve cas9 geni için vahşi tip bir geni hedeflemek için bir rehber RNA taşıdı. Böyle bir şekilde, bir kromozom üzerinde mevcut olan mühendislik geni, diğer kromozomda çoğaltılarak, yeni nesilde miras kalma olasılığını arttırır.

Bkz. " sıtma yayılmasını sınırlamak için gen sürücülerini kullanma”

Cooper, “Gen sürücüsünün sineklerde başarılı olacağına dair söz verirken,“ bir farede işe yarayacağı açık değildi çünkü böcekler ve fareler yedi yüz elli milyon yıldan daha uzun bir süre ortak bir atadan ayrıldılar ”diyor Cooper. Bu kadar zaman boyunca, “bir hayvanda bu tür bir mekanizmanın çalışması için gerçekten önemli olan birçok şey değişebilir”.

Bu çalışmada ekip, kaplama rengini belirleyen ve araştırmacılara, tasarlanmış genlerinin kopyalanıp kopyalanmadığı hakkında kolay görselleştirilebilecek bir okuma veren Tyrosinase genine odaklandı. Cas9'u Tyrosinaz'a yönlendirmek için bir kılavuz RNA içeren gen sürücüyü ve Tyrosinase’in dördüncü ekzonuna kırmızı flüoresan bir protein için bir gen yerleştirdiler.

Ayrıca cas9'u farklı zamanlarda ve farklı yerlerde sperm, yumurta ve embriyo gelişimi sırasında aktive edecek popülasyona bir transgen yerleştirdikten sonra, ekip, Cas9'un Tyrosinaz genini kestiğini belirten beyaz hayvanlar üretebileceklerini görmek için hayvanları yetiştirdi ve bu aynı zamanda kırmızı renkte parlıyordu, yani kesilmiş Tyrosinaz, tasarlanan genlerinin bir kopyasıyla onarıldı.

Mühendislik geninin yüzde 50'den daha büyük bir frekansta kopyalandığı tek Senaryo—En iyi ihtimalle yüzde 72-kadın farelerde yumurta gelişimi sırasında Cas9 etkinleştirildiğinde oldu. Erken embriyogenez sırasında veya erkeklerde sperm gelişimi sırasında Cas9'u aktive etmek, homolojiye yönelik onarıma yol açmadı, bunun yerine büyük ölçüde cas9 hedef bölgelerinde ekleme veya silme ile sonuçlandı.

Çalışmalarını 2018'de bir ön baskı olarak yayınlayan yazarlar, stratejiyi - gen sürüş adımlarını birkaç kez izleyerek - bilim adamlarının çoklu transgen taşıyan hayvanları daha verimli bir şekilde üretmelerine olanak sağlayacak bir araç olarak sunarlar. Whitelaw, “Bunun, daha az hayvana ihtiyaç duyulacak kadar önemli bir gelişme olacağı öngörüsünde kesinlikle haklılar” diyor Whitelaw. Ayrıca, vahşi hayvanlardaki memelilerde haşere olan gen sürücülerini geliştirmek için temel attığını da sözlerine ekledi. “Bu önemli bir kağıt.”

Bkz. “Zararlıları Düşürme”

Bilim adamları haşere kontrolü için gen sürücülerini önerdiler çünkü zararlı veya ölümcül genlerin bir popülasyonda hızlı bir şekilde yayılmasını sağlayacaktı. Çalışmaya katılmayan Indiana University Bloomington'dan bir biyolog olan Michael Wade, “Bu trajedi, erkeklerde işe yaramaz” diyor. “İnsanların böcek dünyasında [gen güdümleri] hakkında konuştuğu zaman, çoğu zaman bir popülasyon dönüşüm mekanizması veya bir nüfus bastırma mekanizması olarak, çok sayıda erkek salmaktan söz ediyorlar. . . ve yavruları öldü çünkü normal bir geni homozigot bir öldürücüye çeviriyorlar. Erkeklerin neslinde sonuçları göremiyorsanız bir erkek serbest bırakması yapamazsınız ”diyor. Bu nedenle, "Bu tür makinelerin kullanımının çoğu gelişmeyi ortadan kaldıracak ve alışılmadık homozigotların bir takımyıldızının neden olduğu nadir hastalıklar keşfedilecek"diyor Wade.

Cooper ve ekibi, teknolojiyi, jerboa genlerini ifade eden transgenik fareler üreterek, dört ayak üzerinde dolaşmak yerine, iki dev arka bacak üzerinde Zıplayan bir fare akrabası olan üç parmaklı jerboa'daki uzuv gelişimi ve evrimi ile ilgili sorulara uyguluyorlar. Ancak “çoklu [genetik] değişimleri bir araya getirmenize izin verecek olan bu yaklaşım gerçekten yararlı olacaktır. . . biyomedikal araştırma ve ilaç tasarımı için fareler yapmanın yanı sıra evrimle ilgili diğer sorulara da’’ dedi.

Bu amaçla, dişi farelerde Cas9 üretiminin zamanlamasını iyileştirmekte ve daha fazla verimin erkeklerde homoloji yönelimli tamir eksikliği sorununu çözüp çözemeyeceğini araştırmaktadırlar. Cooper, “Bunun mümkün olduğunu gösteren ilk kanıt bu, ancak mükemmel değildi, bu yüzden daha iyisini yapmak istiyoruz” diyor. 

Tuna Terzioğlu

Kaynak:https://www.the-scientist.com/news-opinion/first-successful-gene-drive-in-mammals-65367

---