GEN TERAPİSİNDE CRISPR-CAS9

Abstract

Gen tedavisi, kanser ve genetik bozukluklar olmak üzere birçok ciddi hastalığın tedavisi için umut verici bir teknik olmuştur. Bunun nedenine gelecek olursak semptomları iyileştirmek yerine hastalıkların sebeplerini tedavi etmek için bir çözüm olmuş olmasıdır. Gen terapisi ilk olarak 1990 senesinde başarıya ulaşmış olup ADA hastalığı görülen bir çocuğun tedavisi için kullanılmıştır. Gen terapisi son on yılda genetik hastalıkları tedavi etmede çığır açan bir yöntem haline gelmiştir. Günümüzde popülaritesini arttırmış olan yöntemlerden biri de CRISPR yani kümelenmiş düzenli aralıklı kısa palindromik tekrarlar olarak isimlendirilir. Aynı zamanda Cas9 nükleazlarını kullanan bir genom düzenleme teknolojisidir. Hedeflenen bölgelerde DNA'da çift sarmallı kopmalar sağlamak için kullanılır. Bu teknoloji DNA parçalarını çıkarmak, değiştirmek veya eklemek içindir. CRISPR/Cas9 etkili bir gen düzenleme aracı olmasının yanı sıra maliyet açısından da uygundur. Çünkü kesme işlemi protein yerine bir RNA dizisi tarafından yönlendirilir. CRISPR/Cas sistemi mekanizmalarındaki kayda değer ilerleme, temel bilim, tarım ve biyoteknoloji üzerindeki potansiyel uygulamalarını anlamamıza yardımcı olmaktadır. Genlerin fonksiyonlarının çözülmesi ve hastalıkların genetik olarak temellendirilmesi ile CRISPR’ın kullanımının artması beklenmektedir. CRISPR ile hastaların sağlık durumları iyileşebilir. Yaşam kaliteleri artabilir. CRISPR teknolojisinin birçok avantajının olması yanı sıra güven ve etik problemlerini de beraberinde getirmiştir. İnsan embriyolarının tedavi amaçlı olarak ya da bilimsel amaçlarla araştırmalarda kullanılması bu etik sorunlardan ilk akla geleni olmuştur. Bu derlemede gen tedavi çalışmaları yapılırken, terapötik ve bilimsel konularla birlikte, etik ve çevresel birçok konu da ele alınmıştır.

Keywords

• Gen tedavisi
• CRISPR
• CRISPR-Cas9

CRISPR-CAS9 IN GENE THERAPY

Abstract

Gene therapy has been a promising technique for the treatment of many serious diseases, including cancer and genetic disorders. The reason for this is that there has been a solution to treat the causes of diseases rather than cure the symptoms. Gene therapy was first successful in 1990 and was used to treat a child with ADA. Gene therapy has become a groundbreaking method for treating genetic diseases in the last decade. One of the methods that have increased its popularity today is called CRISPR, that is, clustered regularly spaced short palindromic repeats. It is also a genome editing technology that uses Cas9 nucleases. It is used to provide double-strand breaks in DNA at targeted regions. This technology is for removing, replacing or inserting DNA fragments. Besides being an effective gene-editing tool, CRISPR / Cas9 is also cost-effective. This is because the cutting process is directed by an RNA sequence rather than a protein. Significant progress in CRISPR / Cas system mechanisms helps us understand their potential applications in basic science, agriculture and biotechnology. It is expected that the use of CRISPR will increase as the functions of genes are resolved and diseases are genetically based. With CRISPR, the health status of patients can improve. Their quality of life may increase. In addition to the many advantages of CRISPR technology, it has also brought along trust and ethical problems. The use of human embryos in research for therapeutic or scientific purposes has been the first to come to mind of these ethical problems. In this review, while conducting gene therapy studies, many ethical and environmental issues are discussed along with therapeutic and scientific issues.

Keywords

• Gene therapy
• CRISPR
• CRISPR-Cas9

References

1. Özkul, Y, Moleküler Hematoloji Sözlüğü, Erciyes Üniversitesi Tıp Fakültesi, Tıbbi Genetik Anabilim Dalı, Kayseri, 2007.
2. Anonim, Gen İfadesi Nedir? http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr, (Erişim Tarihi: 08.12.2019).
3. Anonim, What is a Gene? https://genetics.thetech.org/about-genetics, (Erişim Tarihi: 08.12.2019).
4. Arda, M, Bölüm 2: Genel Bakteriyoloji, 12-Genler ve Fonksiyonları, Genlerin Yapısı, Temel Mikrobiyoloji Kitabı, Medisan Yayınevi, 4. Baskı, 2011, 117.
5. Anonim, DNA, Genes And Chromosome, www2.le.ac.uk/projects/vgec/highereducation/topics, (Erişim Tarihi: 08.12.2019).
6. Rashnonejad, A, Durmaz, B, ve ark, Gen Tedavisinin Temel İlkeleri Ve Son Gelişmeler, Ege Tıp Dergisi, 2014, 53(4), 231-240.
7. Mehier-Humbert, S, Guy, R.H, Physical Methods For Gene Transfer: Improving The Kinetics Of Gene Delivery İnto Cells, Advanced Drug Delivery Reviews, 2005, 57, 733-753. Doi:10.1016/j.addr.2004.12.007.
8. Ibraheem, D, Elaissari, A, et al, Gene Therapy And DNA Delivery Systems, International Journal of Pharmaceutics, 2014, 459, 70-83.

9. Zhang, S, Xu, Y, et al, Cationic Compounds Used İn Lipoplexes And Polyplexes For Gene Delivery, Journal of Controlled Release, 2004, 100, 165-180.
10. Gonçalves, G.A.R, Paiva, R.M.A, Gene Therapy: Advances, Challenges And Perspectives, Einstein, 2017, 15(3), 369-75.
11. Wong, S.Y, Pelet, J.M, et al., Polymer Systems For Gene Delivery-Past, Present, And Future, Progress in Polymer Science, 2007, 32, 799-837.
12. Luo, D, Saltzman, W.M, Synthetic DNA Delivery Systems, Nature Biotechnology, 2000, 18, 33-37.
13. Gao, X, Kim, K.S, et al, Nonviral Gene Delivery: What We Know And What İs Next, The AAPS Journal, 2007, 9, E92-E104.
14. Friedmann, T, Robin, R, Gene Therapy For Human Genetic Disease? Science, 1972, 175, 949-55.
15. Bayertz, K, Paslack, R, et al, Summary Of Gene Transfer İnto Human Somatic Cells, State Of The Technology, Medical Risks, Social And Ethical Problems: A Report, Human Gene Therapy, 1994, 5, 465-8.
16. Al, D.M.S, Gao, X, Nonviral Gene Delivery: Principle, Limitations, And Recent Progress, The AAPS Journal, 2009, 11, 671-81.
17. Tebas, P, Stein, D, et al, Gene Editing Of CCR5 İn Autologous CD4 T Cells Of Persons İnfected With HIV, The New England Journal of Medicine, 2014, 370(10), 901-10.
18. Patıl, P.M, Chaudharı, P.D, et al, Revıew Artıcle On Gene Therapy, International Journal Of Genetics, Issn: 0975-2862 & E-Issn: 0975-9158, Volume 4, Issue 1, 2012, 74-79.
19. Anonim, Gene Therapy The Genetics Home Website. http://ghr.nlm.nih.gov/handbook/therapy/genetherapy, (Erişim Tarihi: 15.01.2020).
20. Şimşek, F, Gen Tedavisi. Gazi Üniversitesi Tıp Fakültesi Pediatri AD, Ankara, Türkiye Klinikleri Pediatri Dergisi, 1997, 6, 81-86.
21. Attar, A, Gen Terapisi Yöntemleri: Fiziksel ve Kimyasal Metotlar, Türk Hijyen ve Deneysel Biyoloji Dergisi, 2017, 74(1), 103-112. Doi: 10.5505.
22. Günel Özcan, A, Gen Tedavisi Ve Biyogüvenlik, Türk Hijyen ve Deneysel Biyoloji Dergisi, 2007, 64: 35-50.
23. Soofiyani, S.R, Baradaran, B, et al., Gene Therapy, Early Promises, Subsequent Problems, And Recent Breakthroughs, Advanced Pharmaceutical Bulletin, 2013, 3, 249-55.
24. Gupta, K, Singh, S, et al., Gene Therapy İn Dentistry: Tool Of Genetic Engineering, Revisited, Archives of Oral Biology, 2015, 60, 439-46.
25. Kasımoğlu, Y, Koruyucu, M, ve ark, Diş Hekimliğinde Gen Tedavisi, Atatürk Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi Dergisi, Cilt:29, Sayı:4, 2019, 691-700, Makale Kodu: 3561.
26. Haritha, P.N, Devi, S.K.U, et al., Gene Therapy-A Review, International Journal of Biopharmaceutics, 2012, 3(1), 55-64.
27. Griffiths, A.J.F, Miller, J.H, et al., An Introduction to Genetic Analysis, 7th edition, W. H. Freeman and Company, New York, 2000.
28. Matthews, Q.L, Curiel, D.T, Gene Therapy Human Germline Genetics Modifications-Assessing The Scientific, Socioethical, And Religious İssues, Southern Medical Journal, 2007, 100, 98-100.
29. Misra, S, Human Gene Therapy: A Brief Overview Of The Genetic Revolution, JAPI: Journal of the Association of Physicians of India, 2013, 61, 127-33.
30. Şanlıoğlu, S, Gen Tedavisi, Tıbbi Genetik ve Klinik Uygulamaları, Bölüm 20, Cilt 1, 2016, 508.
31. Zullo, S, Caenazzo, L, Gene Editing And Gender-Specific Medicine: A Challenge For Dementia Research, Palgrave Communications, Volume 6, Article number: 39, 2020. https://doi.org/10.1057/s41599-020-0416-5.
32. Uddin, F, Rudin, C.M, et al., CRISPR Gene Therapy: Applications, Limitations, and Implications for the Future, Frontiers in Oncology, Volume 10, Article 1387, 2020. https://doi.org/10.3389/fonc.2020.01387.
33. Dedeoğlu, Y, Gen Terapisi Tarihsel Bir Bakış ve Gelecekteki Beklentiler, https://populerbiyoloji.com, (Erişim Tarihi: 08.12. 2019).
34. Bozok Çetintaş, V, Kotmakçı, M, ve ark, Bağışıklık Yanıtından Genom Tasarımına; CRISPR-Cas9 Sistemi, Türkiye Klinikleri Journal of Medical Sciences, 2017, 37(1), 27-42.
35. Endo, M, Mikami, M, et al, Multigene Knockout Utilizing Off-Target Mutations Of The CRISPR/Cas9 System in Rice, Plant and Cell Physiology, 2015, 56(1), 41-47.
36. Zhang, D.D, Li, Z.X, et al, Targeted Gene Manipulation in Plants Using the CRISPR/ Cas Technology, Journal of Genetics and Genomics, 2016, 43(5), 251-62.
37. Akbudak, M.A, Kontbay, K, Yeni Nesil Genom Düzenleme Teknikleri: ZFN, TALEN, CRISPR’lar ve Bitkilerde Kullanımı, Tarla Bitkileri Merkez Araştırma Enstitüsü Dergisi, 2017, 26 (1), 111-126.
38. Anonim, “Six Questions About CRISPRs, Microbial Embraces”, http://schaechter.asmblog.org/schaechter/2011/04, (Erişim Tarihi: 20.01.2016).
39. Taylor, D.W, The Final Cut: Cas9 Editing, Nature Structural & Molecular Biology, 2019. https://doi.org/10.1038/s41594-019-0267-1.
40. Ahmad, H.I, Yasir, M, et al, CRISPR/Cas9 System: A Broadly Applicable Tool For Targeted Genome Engineering, Journal Innovation Bio-Research, 2017, 1(1), 13-23.
41. Zhang, B, CRISPR/Cas Gene Therapy, Journal of Cellular Physiology, 2020, 1-23.
42. Gün Gök, Z, Çağdaş Tunalı, B, CRISPR-Cas İmmün Sisteminin Biyolojisi, Mekanizması ve Kullanım Alanları, Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi, Cilt/Volume:8, Sayı/Issue:2, 2016.
43. McCarty, N.S, Graham, A.E, et al, Multiplexed CRISPR Technologies For Gene Editing And Transcriptional Regulation, Nature Communications,2020, 11, 1281. https://doi.org/10.1038/s41467-020-15053-x.
44. Scott, A, How CRISPR İs Transforming Drug Discovery, Nature, 2018, 555, 10-1.
45. Wilkinson, R.A, Martin, C, et al, CRISPR RNA-Guided Autonomous Delivery Of Cas9, Nature Structural & Molecular Biology, 2019, 26, 14-24.
46. Marino, N.D, Redondo,  R.P, et al, Anti-CRISPR Protein Applications: Natural Brakes For CRISPR-Cas Technologies, Nature Methods, Volume 17, 2020, 471-479.
47. Zhang, F, Wen, Y, et al, CRISPR/Cas9 For Genome Editing: Progress, İmplications And Challenges, Human Molecular Genetics, 2014, 15(2), 40-46.
48. Ahmad, H.I, Ahmad, M.J, et al, A Review of CRISPR-Based Genome Editing: Survival, Evolution and Challenges, Current Issues in Molecular Biology, 2018, 28, 47-68.
49. Altınbaş, I.D, Engin, A.S, ve ark, Genom Düzenleme ve CRISPR Teknolojisi, http://www.yesilscience.com/tr/bilim, (Erişim Tarihi: 03.02.2020).
50. McCall-Smith, A, Revel, M, UNESCO Report Of The IBC On The Ethical Aspects Of Human Embryonic Stem Cell Research, The Use Of Embryonic Stem Cells İn Therapeutic Research, 2001, BIO-7/00/GT-1/2 (Rev. 3) Paris.
51. Matur, İ, Solmaz, S, Kök Hücre Üretiminde Güncel Yaklaşımlar, Arşiv, 20, 2011, 168.
52. Taştan, C, Biyoendüstri 2.0: CRISPR Genom Modifikasyonu, Popular Science, 2017, 98-100.