Kitap Analizi: Yaratılıştaki Çatlak

• Kitap Başlığı: Yaratılıştaki Çatlak: Gen Düzenlemenin Evrime Hükmeden İnanılmaz Gücü
• Yazar: Jennifer A. Doudna & Samuel H. Sternberg
• Kitabevi: Koç Üniversitesi Yayınları
• Sayfa Sayısı: 248
• Sayfa Boyutu (cm²): 16.5 x 24
• ISBN: 9786052116777
• Piyasaya Çıkış Tarihi: Kasım 2018
• Satın Almak İçin: Amazon

Önsöz ve Bölüm I: The Tool - "Araç"

Kitabın yazarları, CRISPR gen manipülasyonu uygulamalarının öncüsü ve California Üniversitesinde Kimya Profesörü ve Moleküler ve Hücre biyolojisi Profesörü olan Jennefer Doudna ile onun eski PhD öğrencisi olan Kolombiya Üniversitesinde Asistan Profesör Dr Samuel H. Stranberg'dir. Biyografik bir anlatıma sahip olmasına rağmen kitabın asıl konusu yazarın hikayesinden çok CRISPR teknolojisi'nin gelişim süreci, bu günkü ve gelecekteki kullanım alanları ve bu teknoloji'nin ortaya çıkardığı etik dilemalar. Kitabın iki yazarı olmasına rağmen, anlatım Jeneffer Doudna’nın ağzından yapılıyor. Kitap, Mehmet Doğan çevirisi ile Koç Üniversitesi Yayınları arasında Türkçe olarak da bulunmaktadır.

Kitabın önsözü, Doudna’nın büyüdüğü yer Hawaii, Hilo Bay’de gözlerini açmasıyla başlıyor. Doudna, etrafında hiç kimsenin olmamasını garipsemeye fırsat bulamadan, karşısına çıkan tsunami dalgalarını görünce, korkudan felç oluyor. Tsunami yaklaştıkça, kararlılığı korkusundan üstün geliyor ve yakınında bulduğu bir sörf tahtasıyla açılıp dalganın üzerine doğru gidiyor. Kesin kararlılığının sonucu ulaştığı ilk dalganın üstünden kuş bakışı gördüğü Hawaii manzarasının güzelliğine hayran kalıyor ve ikinci dalgayı karşılayamadan Berkeley, California’daki odasında uyanıyor.

Doudna, CRISPR ve gen düzenleme alanında yaptığı çalışmalarının genelinde hissettirdiği duygular'la rüyası arasında kurduğu ilişki ile okuyucuya konu hakkında hissettiği coşkuyu aktarma yolunu seçmiş; dalgaları gördüğü anda hissettiği vücudunu adeta paralize eden korkuyu, kendi öncüsü olduğu bu buluşun kötüye kullanımı ve toplumsal etiğin suistimal edilişi karşısında duyduğu dehşet ile, dalganın üstünde manzara karşısında hissettiği heyecanı bu buluşun insanoğluna katabileceği pozitif yeniliklere karşı hissettiklerini betimlemek için kullanmış. Bu betimlemeler, kitabın ilerleyen bölümlerinde daha somutlaşıyor.

Ön sözden sonra kitap iki ana bölüme ayrılıyor. İlk bölümün adı “the Tool (Alet)” başlığı altında 2013’te WHIM sendromuna maruz kalmış, literatürde WHIM-09 olarak bilinen hastanın (kitapta insancıl bir yaklaşım olarak hastadan “Kim” ismiyle bahsediliyor) hikayesi ile başlıyor; Bir hemotik kök hücresindeki 2. kromozom çiftinde hastalığa sebep olan kromozomun Kromotripsis’e (kromozomlardan birinin hasar görüp parçalanması durumunda genomun tekrar düzenlenmesi) uğraması sonucu sağlıklı kan hücrelerinin üretilmeye başlanmasıyla hasta iyileşiyor. Kitapta doğal olarak gerçekleşmiş bu gen tamiri, yapay genetik tedavilerin teorik olarak işlevselliğine örnek olarak sunuluyor. Doudna,WHIM sendromu dışında SCID, Wiskott-Aldarich sendromu gibi genetik hastalıkların da aynı şekilde genomun kendiliğinden düzelmesiyle tedavi olduğu gözlemlendiğinden bahsettikten sonra genetik terapi denemelerine değiniyor.

1960 yılında Dr.Stranfield Rogers’ın ilk başarısız hyperagininemia viral tedavi girişiminden, 1980 French Andersonın ADA-SCID viral vector tedavi girişimine, 2016’da AB’de onaylanmış ve FDA tarafından onaylanması beklenen Stimvalis ex vivo gen terapisine değinip farklı gen düzenleme metotlarının ve mekanizmalarının detaylarına iniyor; Viral gen manipülasyonundan, Prof. Mario Cappechi’nin ve Jack Szostak’ın homolog rekombinasyon fenomenini detaylandırıp gen düzenleme için kullanıma açmalarına, Maria Jasinsin’ın endonukleazları DNA'da çift sarmal kırılmaları yapmak ve DNA'yı daha efektif şekilde düzenleme girişiminden, her bir alt birim protein zinciri farklı üç bazlık DNA sekansını tanıyan ZINC Finger nükleazına ve her bir alt birim proteini tek bir DNA bazını tanıyabilen TALENs’e kadar. Bir çok gen düzenleme tekniğine kadar gelişmeleri sıralayıp üç aşamada gen düzenleme tekniklerini değerlendiriyor; spesifik sekansları manipüle etmek için tanıyabilmeleri, bu sekansları kesebilmeleri ve başka sekansları tanıyabilmeleri için tekrar kolaylıkla düzenlenebilir olmaları gerektiğini belirtiyor. CRISPR’dan önceki en etkili ZINC Finger ve TALEN gibi yöntemler bu üç kurala uymalarına rağmen tasarımlarındaki zorluklar nedeniyle CRISPR’a nazaran manipüle edilmeleri çok daha emek ve masraf isteyen teknikler. CRISPR bu üç değerlendirmeye bakıldığında öncülerine nazaran daha optimal bir yöntem olarak karşımıza çıkıyor. CRISPR’ın ortaya çıkış hikayesiyle ilk bölüme devam ediliyor.

Alicante Üniverstesinden Fransico Mojica'nın ve Uthrech Üniverstesinden Ruud Jansen’ın 2002’de CRISPR diye adlandırdığı palindromik aralıklarla tekrar eden gen dizisi, bakteriler ve arkelerde viral bağışıklık görevi gördüğü ön görülmesine rağmen 2000'lerin başında çok az kişi tarafından biliniyordu. Araştırmalarını RNA ve RNAi’ye odaklamış Jennefer Doudna bile bu bakteriyel dizinin varlığından ancak Proffessor Jill Banfield’la olan Berkeley Kampüsü önündeki Free Speech Movement Kafe’sindeki toplantısından sonra haberi oluyor ve bu gen bölgesi üzerine çalışmalara başlıyor. Jeomikrobiyolojide uzman ve Berkeley’de Doudna’ın meslektaşı olan Jill Banfield hakkında kendi alanındaki akademik başarısı ve CRISPR’ı Doudna’ya tanıtışı dışında akademik iş birlikleri hakkında kitapta fazla bir bilgi yok.

Kitapta yer verilmese bile, 2016’da Nature dergisinde birlikte yayınladıkları “New CRISPR-Cas systems from uncultivated microbes” adlı makalede, buldukları ortolog bakteriyel CasX ve CasY enzimleri bu işbirliğinin sadece ilham veren kahve konuşmalarıyla sınırlı kalmadığının bir göstergesi sayılabilir.[2] Doudna’nın Berkeley'deki ekibinin asıl CRISPR çalışmalarını devrimsel niteliğe ulaştıran ve CRISPR-Cas9 gen düzenleme sisteminin öncüsü olan işbirliği, Umea Üniversitesinden Emmanuel Charpentier ve ekibi ile yapılandı. 2011’de Puerto Rico'daki American Society of Microbiology Konferansında tanışan iki akdemisyen Streptococcus pyogenes bakteri türlerindeki csn1 genini ve Tip II CRISPR Bağışıklık sistemini araştırmak için güçlerini birleştirdiler.

Bu çalışmanın detayına inecek olursak, önce Csn1’in ürettiği enzim izole edildi. Sonradan Cas9 diye adlandırılan enzim tahmin edildiği üzere endonükleaz aktivitesi olan bir Cas proteiniydi ama Cas3 ve diğerlerinden farklı olarak viral DNA’yı hedefleyebilmesi için CRISPR RNA dışında TracrRNA’ya ihtiyaç duyuyordu. DNA’yı Cas3 gibi paramparça etmek yerine PAM sekansından çift sarmal kırılması açıyordu. Doudna ve Charpentier, Cas9’un spesifik sekanslarda çift sarmal kırılması açmak için programlanabileceğini keşfettikten sonra bu tekniği bir gen düzenleme mekanizması haline getirdiler.

2012'de Doudna ve Charpentier tarafından CRISPR ve Cas9’un prokaryotlarda gen düzenlemesinde kullanılabileceği gösterildikten sonra, diğer laboratuvarlar ve Üniversiteler farklı türde ökaryotlarda, insanlar da dahil, CRISPR gen düzenlemesinin işe yaradığını 2013 tarihli farklı makalelerde göstererek bu teknik üzerinden büyük bir patent savaşı başlatılar. Doudna, hevesle ve akademik bir birliktelikle başlanan CRISPR çalışmalarının bir patent savaşına dönmesinden duyduğu hayal kırıklığını belirtmek dışında, bu patent yarışından kitapta fazla bahsetmiyor.

Bölümün devamında CRISPR’ın Duchenne Musküler Distrofi, Kistik Fibroz, orak hücre anemisi ve kök hücre çalışmaları gibi muhtemel gen terapi potansiyellerinden ve homolog rekombinasyon, gen inversiyonu (İng: "inversion"), gen silinmesi (İng: "deletion") ve gen ifadesi (İng: "expression") manipülasyonu gibi CRISPR- Cas9 ile kullanılabilecek gen düzenleme stratejilerinden bahsediyor. Plasmid bankası olarak bahsettiği Addgene’e değindikten sonra CRISPR’ın ucuz, kolay ve yüksek başarı oranına sahip olmasından kaynaklı olarak yaygınlaşmasının doğurabileceği sıkıntıların ve insanların daha hazır olmadığı dilemmaların oluşabileceğinden detaylı bir şekilde kitabın ikinci bölümünde değineceğinden bahsediyor ve şu soruları soruyor:

Kendi genetik kodumuzu manipüle etmenin yaralarını ve zararlarını sorgulamaya nasıl ve nereden başlayabiliriz? CRISPR’ın doğru kullanımının tanımı hepimiz için aynı olabilecek mi? Ve onun kötüye kullanımı nasıl engelleyebiliriz?

Bölüm II: The Task - "Görev"

Kitabın ikinci bölümü, The Task (Görev)’de CRISPR’ın gen düzenlemesinde yaptığı devrimlerin ortaya çıkması ile alevlenen etik tartışmalar ve Doudna’nın bu konular hakkındaki görüşleri anlatılıyor. CRISPR’in potansiyel kullanımı ile ziraat ve hayvancılıkta yeni nesil GDO modellerinin oluşması, hayvan-insan hibritlerinden organ temini, nesli tükenmiş türlerin klonlanması (de-extinction), bazı organizmaların popülasyonlarının kontrolü, gen havuzunun ekolojik ve insan odaklı amaçlardan ötürü değiştirilmesi, somatik ve germ hücrelerini hedef alan gen terapileri gibi pek çok yeni bilimsel gelişmelerin toplumsal yaşama yansımalarını ve bu konuların neden olacağı etik sorunları ele alıyor.

Genetiği Değiştirilmiş Organizmalar (GDO)

GDO’nun (genetiği değiştirilmiş organizmalar) bilimsel tanımının hukuksal olarak uluslararası arenada uyuşmazlığının yanı sıra toplumların GDO’lu ürünler konusunda yetersiz bilgilendirilmiş olması ve tüm bunların sonucunda ortaya çıkan karışıklıkların CRISPR konusunda da yaşanabileceği uyarısında bulunuyor. Yazar, GDO’yu iki farklı tip olarak değerlendiriyor; birincisi geleneksel (İng: "conventional") GDO; yüzyıllardan beri süregelen yapay seleksiyon ile türlerin melezlenmesine ek olarak, 1942’de başlayan X-Işını ve kimyasallarla mutasyona uğratılarak genomu değiştirilen ürünler bu kategoriye giriyor. Yüzyıllardır süren bu süreç binlerce genin değişmesine neden olmuştur. Bu yöntem, bugün tükettiğimiz her türlü gıdayı etkilemektedir. Doğal bir sürecin parçası olduğu düşünülen bu yiyecekler aslında insanların genler üzerinde tam bir kontrolünün olmadığı bir sürecin ürünüdür.

Genlerin spesifik olarak düzenlenmesini sağlayan teknikler; rekombinant, ZINC, TALEN, CRISPR ile genlerin nakavt, insersiyon, delesyon’lara uğratılarak değiştirilmesini yazar modern GDO olarak tanımlıyor ve ikinci kategoride değerlendiriyor. Geleneksel GDO, binlerce gende hedeflenmemiş mutasyonlara sebep olurken, modern GDO sadece hedeflenen geni düzenlememize olanak sağlıyor.

Ziraat

Bilimin genler üzerinde bu kadar belirleyici bir seviyeye ulaşması sonucunda, insan sağlığını ve ekolojiyi ilgilendiren bu bilimsel durum her ülkenin kendi sağlık sisteminde hukuksal bağlayıcılığı olan kurumlar tarafından denetleniyor. Buna rağmen 2015’den beri FDA ve çeşitli sağlık kuruluşları tarafından onaylanmış bu yöntem uygulanmaya başladıktan sonra, 2016 baharında Amerika’da geniş çaplı protesto gösterileri düzenlendi ve bazı bilim insanları tehdit edildi. 2015’te Amerika’da soya fasulyesi, pamuk ve mısırın, %90’nın modern GDO ile üretilmesine rağmen, Amerikan halkının %60’ı modern GDO’yu güvenilir bulmuyor.

Bütün bu toplumsal önyargıya rağmen Doudna, yeni yasal düzenlemelerin ve modern GDO olarak sınıflandırdığı CRISPR’ın (NO-Scar) yarasız gen düzenlemesinin, rekombinant gen eklenmesinin yerini alması ile olumlu adımlar atılacağını düşünüyor. Halkın konuyla ilgili endişelerinin daha sağlıklı şekilde halkı bilgilendirmek ve yasal düzenlemelere güvenmelerini sağlamak ile olacağını ifade ediyor.

Hayvancılık

Hayvancılık sektöründe GDO kullanımı zirai ürünlerdeki kullanımdan belki de daha fazla toplum tarafından endişe ile karşılanan bir sektör. 2000’lerin başında Japonya’da domuzlarda yağ asitlerinin metabolize edilme şeklini değiştirip daha sağlıklı bir yağ profiline sahip olmaları için bir ıspanak geni eklendi. Aynı dönemde domuzlara gübresindeki fosfor oranının azalması için yine E. coli bakterisinden alınan bir metabolik gen eklenerek, “Enviropig” adı altında pazarlanan çevre dostu domuzlar üretildi. FDA tarafından ilk onaylanan hayvan ise hızlı büyüyen “AquAdvantage” pazar adına sahip somonlardı. Onca ARGE çalışması, yatırım ve regülasyon parametreleriyle yapılan savaşlardan sonra GDO’yu hayvan yetiştiriciliğinde kullanmak isteyen şirketler piyasadan ve toplumdan büyük tepki aldılar. Toplumdaki önyargılar yüzünden Whole Foods, Target gibi bilinen market zincirleri bu ürünleri satmayacaklarını duyurdular. Bunun sonucunda gıda sektöründe GDO yatırımlarının ve akademik çalışmaların da fişini çekmiş oldular.

Kitapta, "CRISPR sayesinde epigenetik düzenlemeler aracılığıyla istenilen ürünlerin üretimi ve kalıtımının toplumdaki GDO korkusunun önüne geçilebilir mi?" gibi soruların önümüzdeki yakın zamanlarda cevaplanabileceği öngörüsünde bulunuluyor. Genetik manipülasyon ile bulaşıcı hastalıklara dayanıklı yetiştirilen ve antibiyotiklere daha az ihtiyaç duyan domuzlar, boynuzları olmadığı için boynuzları sökülerek acı çekmeyecek olan angus dışındaki inek türleri (angusların doğal olarak boynuzları yoktur) ve daha fazla kaşmir ile et üreten keçiler gibi hayvansal GDO ürünlerini sıralayıp, bunların hayvancılık sektörüne ve insan ihtiyacına katabileceği onca potansiyele rağmen uğradığı negatif tepkiyi tartışıyor.

Doudna, kitabın tümünde olduğu gibi bu konuda da kendi yargısını ortaya koymak yerine, konuyu hem bilimsel gerçeklerin bizi getirdiği nokta açısından, hem de toplumda bu konunun algısı sonucunda oluşan korkular ve etik yaklaşımlar açısından değerlendiriyor. Bilimsel açıdan boynuzsuz inekler yapay seleksiyon ile zamana yayılarak üretilebilir ve bu insanlar tarafından doğal bir sonuçmuş gibi algılanır. Ancak yeni nesil gen düzenleme teknikleriyle, CRISPR önde olmak üzere bu işlemi çok daha kısa ve etkili bir şekilde yapabilecek yetkinliğe ulaşmış durumdayız. Bu bilginin insanlar tarafından doğru şekilde anlaşılmaması sonucu ortaya çıkan etik tartışmaların mı yoksa bilimsel sonuçların mı bundan sonra üretim açısından önemli olacağını sorguluyor.

Sağlık

Hayvanlarda uygulanan gen düzenlemesi sadece gıda sektörünü değil sağlık sektörünü de ilgilendiriyor. Fare, maymun ve domuz modelleri insanlara olan evrimsel yakınlıklarından ötürü medikal çalışmaların vazgeçilmez model organizmaları olarak sağlık çalışmalarında kullanılmaktadır. Bu hayvanlardaki gen düzenlemeleri sayesinde yüzlerce sinirsel, kardiovasküler, kas-kemik, kanser, v.b hastalığın tedavileri üzerinde çalışmalar daha hızlı ve başarılı bir şekilde yapılıyor. Yazar bu konuda, maymunların model organizma olarak kullanımının ne kadar onu irrite ettiğini söylese de medikal araştırmaların ve tedavilerin yüzlerce insanın acısını dindirilmesi konusundaki hassasiyetini de belirtiyor.

CRISPR sadece hastalıkların model organizmalarda incelenmesi için değil, aynı zamanda üretimi için de büyük bir potansiyel taşıyor. Herhangi bir genetik hastalığın veya özelliğin model organizmada çalışılabilmesi için aylar hatta yıllar sürebilecek bir çaprazlama sürecini CRISPR ile germ hattında çok basit müdahalelerle günlere indirebilmek mümkündür. Model Organizmalar, gen düzenlemesi ile ilaç üretim mekanizmalarına da çevrilebilirler. Doudna, FDA onaylı transgenik tavşanların sütünden izole edilen tantithrombin adlı antikoagülan ve 2015’te transgenik tavuk yumurtasında üretilen protein bazlı ilaçların, gen düzenlemenin bu alandaki başarılara örnek olarak gösteriyor.

CRISPR’ın kullanımının çok geniş olduğunu belirten yazar, domuzlarda insan organları yetiştirilme eforlarından bahsederek xenotransplantasyon’a da değiniyor. Günümüzde ABD’de donör organ bekleme listesinde 124,000 hasta olmasına rağmen, senede sadece 28,000 ameliyat yapılıyor. Bu yüzden CRISPR çalışmalarının katkısı ile hayvanlarda organ yetiştirilmesi ile pek çok yaşamın kurtulabileceğine vurgu yapıyor.

Farklı Alanlarda Kullanım Potansiyelleri

Yeni yaşam türleri

Hayati önem taşıyan gıda ve medikal alanlarda gen düzenleme uygulamalarının yanı sıra, insan hayatını doğrudan kurtarma amacı gütmeyen kullanım alanları da kitapta yer alıyor. Beijing Genomics Institute (BGI) tarafında Çin’de model organizma olarak üretilen micropig, aynı zamanda evcil hayvan olarak da pazara sunuluyor. Normal bir domuzdan, 10 kiloluk bir mikro domuz üzerinde medikal deney yapmayı kolaylaştırmak amacıyla yapılan bu genetik manipülasyon, yanında bir “domuzcuk” gezdirmeye hevesli birçok insan olduğu için 1500 dolara pazarda yer buluyor. Gen manipülasyonun bu şekilde kullanımı Jeantine Lunshof gibi çok biyoetikçi tarafından eleştirilmesine rağmen, Doudna köpeklerde yüzyıllardır yaptığımız yapay seleksiyonla bu yöntem arasında etik açıdan bir fark olmadığı düşüncesinde.

Soyu tükenmiş hayvanların yeniden canlandırılması (de-extinction)

Gen düzenlemeleri sadece yeni canlılar yaratmak için değil aynı zamanda nesli tükenmiş canlıların da tekrar canlanması içinde kullanılmaya çalışılıyor. Yine yapay seleksiyonla çok yakın olan canlıların çiftleştirilmesiyle nesli tükenen alt sınıf ya da benzer özelliklere sahip olan türlerin geri getirilmesi veya gen havuzundaki çeşitliliğin korunmasının mümkün olduğu çalışmalar halihazırda yapıldı; yaban öküzlerinde ve eğer sırtlı kaplumbağalarda yok oluşu tersine çevirmek için uygulandı.

Klonlama ve gen düzenlemenin teknolojik olarak bugün geldiği nokta, yok oluşun tersine çevrilmesi uygulamaları için olanakları arttırıyor. 1999’da İspanya’da nesli tükenmiş bir vahşi keçi türü olan Pirene ibeksi, dondurulmuş doku örneğinden alınmış genomunun evcil keçi yumurtasında klonlanmasıyla dünyaya geri geldi. Klonlanan Pirene ibeksi doğduktan kısa bir süre sonra ölse bile nesli tükenmiş hayvanların klonlanabilirliğini kanıtlamak açısından önemli bir örnek oldu.

Harvard’daki George Church’un önderliğindeki araştırmacılar, şimdi donmuş kürklü mamut dokularından aldıkları genetik materyalle kürklü mamut klonlamaya çalışıyorlar. İzledikleri strateji fil ve kürklü mamut arasındaki farklı 1,688 genin vücut sıcaklığı, yağ üretimi/depolanması, deri ve kürk gibi morfolojik önemi olan kısımları CRISPR ile Asya fili genomuna entegre edip tundrada yaşayabilecek mamut özellikleri taşıyan filler klonlamak. Bu tarz çalışmalar Jurassic Park hayranlığından gözü dönmemiş insanlara “Neden?” diye sordurtabilir. Neden nesli tükenmiş kürklü mamutu gibi hayvanları klonlamalıyız?

Harvard’daki projenin motivasyonları arasında mamut morfolojisine sahip Asya fillerinin, tundralarda nüfus sahibi olmasıyla doğal alanı azalmış Asya filinin neslinin tükenme tehlikesini ve tundradaki karbon emisyonunu azaltma olasılığı bu soruya yanıt olabilir. Kitapta bazı biyoetikçilerin insan merkezciliğin dışına çıkarak ortaya sunduğu, yok oluşu tersine çevirmeyi insanlar yüzünden nesilleri tükenen hayvanların (Göçmen Güvercin, Kürklü Mamut, İber Dağ Keçisi, Gastrik Kuluçka Kaplumbağası, v.b) geri getirilmesinin insan türünün doğaya olan bir borcu olduğu felsefesinden bahsediyor.

Bu motivasyonların yanında, nesli tükenen canlıların geri getirilmesi adına yapılan büyük yatırım ve ilginin günümüzde nesli tükenmemiş ama tükenmekte olan canlılara verilmesi için verilen çabaları gölgeleme olasılığı başka bir tartışma konusu olarak karşımıza çıkıyor. Nesli tükenen canlıların günümüzdeki doğaya salınmasının günümüz ekosistemini bozabilme olasılığına da değiniliyor.

Gen Sürüşü ("Gene-drive)

CRISPR gen sürüşü (İng: "gene-drive") teknolojileri için de büyük bir devrim niteliği taşıyor. Gen sürüşü, 2003’te Austin Burt tarafından önerilmiş bir tekniktir: Doğal popülasyonlara istenen genin yerleştirilmesi için bencil genlere sahip, laboratuvarda üretilen popülasyonların doğaya salınmasıdır. Bu teknik ile günümüzde sivri sinek popülasyonlarını sıtma gibi hastalıklara bağışıklık kazandırıp, insanlara yaymalarını engellemek için gündemdedir.

CRISPR’dan önce teoride mantıklı ama pratikte kullanışlı olmayan bu yöntem Harvard’da George Church ve Kevin Esvelt önderliğindeki gurup tarafından önerilen, CRISPR’ın kullanıldığı teknikle pratik başarıya bir adım daha yaklaştı. Buldukları teknik ile, Cas9 endonükleazını ve Rehber RNA’yı istenen nükleotit dizilimiyle (örn: Malarya bağışıklığı sağlayan gen) yine CRISPR’ı homolog son bağlantısını (İng: "end joining") kullanarak istenen popülasyonun embriyonik bireylerine yerleştirerek nesiller boyu tekrar eden bir gen düzenleme zincirine ulaştılar. Böylece CRISPR’ın sadece organizmaların değil popülasyonların genotipini değiştirmek için de kullanılabileceği ortaya çıktı. Yani evrime yön vermek mümkün olabilir!

2015te UC San Diago’dan Ethan Bier ve öğrencisi Valentino Gantz ilk başarılı CRISPR Gen sürüşü deneylerinin meyve sinekleri üzerinde başarılı olduğunu gösterdikten sonra, sivri sineklerde yaptıkları deneylerde de %99.5 oranında gen sürüşü ile kalıtım sağladılar. Gen sürüşü sinek ve benzeri canlılarda hasta bağışıklığı ve göz rengi gibi fenotip değişiklikler yaratmak için kullanılabildiği gibi bu popülasyonları kısırlaştırıp azaltmak yada tümden ortadan kaldırmak için de kullanılabilecek bir sistemdir.

Gen sürüşünün sadece sivri sinek kaynaklı sıtma, Zika, vb. hastalıklardan kurtulmamız için değildir; aynı zamanda tarımı tehdit eden böcekler ve diğer organizmaları da kontrol altına almamızı sağlayabilecek bir potansiyele sahiptir. Ancak Doudna bu durumun kontrol edemeyeceğimiz sonuçları da ortaya çıkararak ekolojik bir felaketi tetikleyebileceği konusunda endişelerini dile getiriyor. Bu çekincelerine rağmen bazı bilim insanlarının sivri sineklerin ekosistemdeki yeri hakkında pek de endişeli olmadığından ve eğer dedikleri gibi yok olmaları veya değişmeleri ekosistemi fazla etkilemiyorsa, insanların sıtma gibi hastalıkları silmek gibi bir şansı geri tepmelerinin ne kadar mantıklı yada mantıksız olduğunu sorguluyor.

Gen terapileri

Doudna, CRISPR’ın fauna ve flora üzerindeki uygulamalarını takdir etse bile, Emmanuelle ile birlikte kurdukları ekibin asıl motivasyonunun genetik tedavi çalışmaları olduğunu belirtiyor. CRISPR’ın tedavi potansiyeli sadece Doudna tarafından değil milyarderler ve politikacılar tarafından da fark edilmiş. Doudna’nın, zamanın ABD Başkan Yardımcısı Joe Biden tarafından Davos’taki Dünya Ekonomik Forumu'na CRISPR’ın medikal potansiyelini anlatması için çağırılması, Sean Parker ve Mark Zuckberg gibi milyarderlerin CRISPR gen terapileri üzerine çalışan üniversiteleri ve start-up şirketleri maddi olarak desteklemesi bunun bir göstergesi.

Çin’de yapılan çalışmalarda, farelerde doğuştan gelen kataraktın tedavi edilmesi ve dünya çapında yapılan diğer çalışmalarla da farelerde kas distrofisi, orak hücre anemisi, kistik fibroz ve ağır kombine immün yetmezlik tedavilerinin olumlu yanıt vermesi, CRISPR’ın gen terapilerinde başarısını prensip olarak hayvanlar üzerinde kanıtlayan çalışmalar. İnsanlar üzerindeki klinik denemelerin başlamış olması her ne kadar heyecan verici olsa da, yazar CRISPR’ın insan hastalıklarının tedavisinde kullanılmasının önüne çıkan teknik ve etik sorunları da göz ardı etmiyor.

Somatik hücreleri mi, yoksa germ hücrelerini mi düzenlemeliyiz? Somatik hücrelere yapılan genetik müdahaleler sadece bireyi etkilerken germ hücreleri üzerinde yapılan herhangi bir genetik düzenleme, gelecek nesillere de müdahale eder. Doudna, insan evrimini kendi elimize alacak kadar CRISPR’ın ve gen düzenlemenin yeteri kadar kusursuz olmadığı ve bu olguyu etik olarak toplumun kabullenmesinin zaman alacağı görüşünde.

Somatik hücreleri hedefleyen gen terapileri ise germ hattını etkilemediği için ön plana çıkıyor. Bluebird Bio, GlaxoSmithKline, Sangamo Therapeutics gibi şirketlerin ve akademisyenlerin üzerinde çalıştıkları ex vivo ve in vivo klinik denemelerini ve stratejilerini detaylandırıyor. Gen Terapileri sadece tek genli (İng: "monogenic") hastalıklar için değil, kanser tedavileri için de büyük bir potansiyel olarak karşımıza çıkıyor. 2015’te bir çocuk kanseri olan akut foblastik lösemiye yakalanmış Layla Richards’ın ilk gen düzenlemesiyle hayatı kurtarılan hasta olarak literatüre geçmesiyle bu potansiyel kendini daha belli etmeye başlıyor.

Doudna, gen düzenlemenin bunca başarısına rağmen bilim dünyasında yanlış atılan bir adımla etik çizginin geçilme olasılığının bütün bu çalışmaları çöpe atmasından endişe duyuyor. Kitabın yazarlarından Sammuel Streamberg’e yapılan bir iş teklifi, bu korkunun yersiz olmadığının bir örneği. Adı verilmeyen bir girişimci, Sammule’e CRISPR’ı in vitro fertilizasyon (IVF) ile birleştirerek, ilk CRISPR bebeklerinin doğumuna olanak sağlamayı planlayan bir şirkette iş teklif ediyor. Tatlıya kalmadan, Sammuel'den izin isteyip masadan kalkıyor. Sammuel'e bu işi kabul etmemiş ve o bahsi geçen şirket daha ortaya çıkmamış olsa bile, CRISPR ve gen düzenlemeleri akademisyenler gibi etik kurallara bağlı olmayan "biyohackerlar" tarafından ele geçirilebilir ve kullanılabilir bir aşamaya gelmiş durumda. IVF, günümüzde yaygın bir işlem. Bu durumda herhangi yeterli bilgiye sahip birinin veya şirketin germ hattını manipüle etmeye çalışmasına ne engel olabilir? Etik çizgi aşılırsa ne olur? Peki bu etik çizgiyi kim belirlemeli? Doudna bu soruları irdelemeye başlayınca, asıl sorunun CRISPR’ın germ hücrelerinde kullanıp kullanılmayacağı değil, ne zaman ve nasıl kullanılacağı olduğunun ayırdına varıyor.

Doudna, Rekombinant teknolojinin öncülerinden Paul Berg'in 1973'te düzenlediği, bulduğu teknolojinin kullanımının güvenlik ve etik açıdan tartışıldığı Asilomar kongrelerini örnek alarak Haziran 2015'te Innovative Genetic Institute'ta (IGI) CRISPR üzerine ilk forumu düzenledi. Foruma Paul Berg’de dahil olmak üzere birçok akademisyen katıldı. Forumda, CRISPR ve germ hattı düzenleme üzerine yapılan sayısız tartışma sonucunda, bu konuda verilebilecek herhangi bir kararın o forumdaki akademisyenlerin değil, bilim camiası dışında bütün toplumun kararı olması gerektiği sonucuna varıldı. Toplumdaki politik kurumlar ve sivil toplum kuruluşlarıyla birlikte bilim camiasının yapacağı tartışmalar derinleşene kadar germ hattında yapılan düzenleme deneylerinin askıya alınması gerektiğini “A Prudent Path Forward for Genomic Engineering and Germline Modifications” adlı makaleyi Science dergisinde yayınlayarak duyurdular. Maalesef bu duyuru tüm bilim camiası tarafından duyulmadı ya da dikkate alınmadı.

Germ hücresi deneylerinin durdurulmasını talep eden makale Science’ta yayınlandıktan bir ay sonra Journal of Protein and Cell’de insan embriyolarında CRISPR kullanılmasına dair ilk makale yayınlandı. Sun Yat-sen Üniversitesi'nden Juinjiu Huang ve ekibi, 86 triploid insan embriyosundaki beta-globlobin genine CRISPR’la müdahale edip beta talesemi gibi genetik hastalıkların başlamadan bitirilebileceğini göstermeyi amaçladı. Sonuçlar sadece dört embriyoda istenen mutasyonların gerçekleştiğini ve geri kalan embriyolarda istenmeyen mutasyonların gerçekleştiğini, bazılarındaysa embriyo tek hücre dönemini geçtikten sonra CRISPR’ın istenmeyen mozaik mutasyonlara sebep olunduğunu gösterdi. Triploid embriyoların iki çift yerine üç çift kromozoma sahip olması ve yaşamsal olmamaları sayesinde, bu deney potansiyel insan hayatını tehlikeye atmamış oldu. Embriyolar, yaşamsal olmasa bile Huang’ın bu çalışması birçok kurum tarafından tepki topladı. Nature ve Science, makaleyi yayınlamayı etik nedenlerden ötürü reddetti, The American Society of Gene and Cell Therapy bir kez daha germ hatlarında gen düzenlemelerinin karşısında durduğunu duyurdu, Beyaz Saray Bilim Ofisi Direktörü John Holdren, germ hattı gen düzenlemesinin günümüz koşullarında geçilmemesi gereken bir çizgi olduğunu duyurdu.

Bütün bu gelişmeler üzerine ABD Senatosu'na hizmet veren istihbarat örgütünün yıllık raporunda, gen düzenleme ABD’ye tehlike oluşturabilecek altıncı toplu katliam silahı olarak yer aldı. Bu olaydan sonra Julian Savulescu gibi biyoetikçiler, asıl moral olmayan şeyin hastalıkları önleyebilecekken, geri durup hiçbir şey yapmamak olduğunu öne sürdü. Diğer biyoetikçilerden, bilim insanlarından ve avukatlardan oluşan Hinxton Grubu gibi gruplar, germ hattında gen düzenlemenin kullanımının güvenliği kesinleştikten sonra etik olarak moral sayılabileceği ama bunun için daha fazla münazara gerektiği, görüşünü savundular.

Huang’ın deneyi toplum kuruluşları ve bilim camiasında yeteri kadar ses getirmişti. Aralık 2015'te Washington DC’de the ABD Ulusal Bilimler, Mühendislik ve Tıp Akademisi, uluslararası insan germ hattı zirvesi için ev sahibi olmayı kabul ederken, Doudna zirvenin organizatörleri arasında yer aldı. Kraliyet Cemiyeti ve Çin Bilimler Akademisi'nin zirvede ortak olarak yer almasının yanı sıra Fransa ve Almanya gibi birçok ülke de temsilcilerini zirveye gönderdi. Birçok alandan politik figürler, filozoflar, bilim insanları ve avukatlar zirve boyunca gen düzenlemenin germ hattı alanında kullanımı ve regülasyonu hakkında münazaralar yaptılar. Doudna, bu münazaraların konu hakkında kafasındaki bazı soruları cevaplarken yenilerini de ortaya çıkardığını belirtiyor.

Kitabın son bölümlerinde germ hattı hakkındaki öznel görüşlerini anlatıyor. Germ hattı düzenleme ile ilgili belirli güvenlik ve etik karşıtlıklar çözümlendikten sonra uygulanmasını olanaklı bulduğu bir stratejiyi anlatıyor: Preimplantasyon genetik tanı (PGD) ile hasarsız olduğu belirlenen, CRISPR ile düzenlenmiş yumurta ve spermlerin IVF stratejisiyle istenen düzenlemenin embriyoya, embriyo olmadan evvel uygulanması. Bu stratejinin embriyoları bir birey olarak nitelendiren toplum kesimiyle germ hattı düzenlemenin karşı karşıya kaldığı etik bariyeri yıkmak için bir yaklaşım olabileceği düşüncesinde. CRISPR’ın yeteri kadar kesin ve güvenli olması durumunda bile germ hattı düzenleme önünde problemler olacağına da vurgu yapıyor.

Bu problemleri; genetik düzenleme istendiği gibi kesin gerçekleşse bile istenmeyen sonuçlar doğurması, genetik hastalıkların tedavi edilmesi ile genetik güçlendirmeler arasındaki ince bir çizginin olması ve gen düzenlemelerine sadece belirli bir zenginlikteki kesimin ulaşmasıyla oluşabilecek bir biyososyal uçurumun ortaya çıkması olarak sıralıyor. CCR5 geninin susturulması kişiye HIV bağışıklığı kazandırırken, Batı Nil virüsüne karşı savunmasını zayıflattığı bazı çalışmalarla gösterilmiştir. Bu tip gen düzenlemeler bir hastalığı önlemeye çalışırken öbürüne olan bağışıklığı azaltabilir ya da hiç beklenmeyen sonuçlara neden olabilir. Kistik fibroz gibi hastalıkların gen düzenleme ile tedavisi gen tedavisi olarak sınıflandırılırken miyostatin genine müdahaleyle kişideki kas kütlesini arttırmak gen güçlendirmesi olarak sınıflandırılabilir. Gen güçlendirmesi ve gen tedavileri arasındaki çizgi belirgin gibi gözükse bile iki olgu arasında kalmış durumlar vardır. CCR5 geninin susturulmasıyla kişi HIV’ye bağışıklık kazanabilir, APOE geninin düzenlenmesi Alzheimer riskini azaltılabilir. Bu uygulamalar, kişinin hastalığa kapılmasını engellemek için yapılmış olsa bile, zaten o hastalığa sahip olan kişinin tedavi edilmesiyle aynı kefede tutulup tutulmayacağı bir tartışma konusudur.

Gen güçlendirmeleri ve tartışmalı düzenlemelerin sadece belirli bir kesim tarafından ulaşılabilir olması biyoloji temelli sınıf ayrılıkları ve adaletsizliğini doğurma tehlikesi de söz konusudur. Doudna, bu sorunların zamanla üstesinden gelinebileceği kanısında. Yan etki riskleri günümüz medikal uygulamalarında da geçerli, ancak hastalığın tedavisi alternatifine tercih ediliyor. İlerleyen çalışmalarla germ hattı gen tedavilerinde de riskleri azaltabilir. Tedavi ve Güçlendirme arasındaki çizginin suiistimal edilmesi ne kadar tehlikeli bile olsa Doudna, tanıştığı genetik hastalıklara sahip insanlar ve ailelerinin acısını gördükten sonra bu tip risklerin alınması gerektiği görüşündedir. Somatik gen tedavi ve terapilerinin bile milyar dolardan satışa çıkarılmış olması, germ hattı tedavilerinin de aynı şekilde piyasaya çıkacağının bir göstergesidir. Ancak sektörde rekabet arttıkça tedavi bütçesinin daha geniş kitlelerin ulaşabileceği düzeye inmesi ile sosyal eşitsizliğin kontrol altına alına bilir olduğu görüşündedir.

Sonuç

CRISPR genetik düzenleme uygulamalarında yeni bir dönem başlattı. Kötüye kullanımında dünyayı distopik bir bio-sentetik geleceğe götürebilir, iyiye kullanımı yer yüzünde bir cennet yaratmamızı sağlayabilir. Dünya çapında açlığın, kanserin ve genetik hastalıkların sonunun getirebilecek bir potansiyele sahip. Yazarların kitabın sonunda yazdığı gibi; gen düzenlemenin kontrolü, belki de insanlığın bu yüzyılda karşılaştığı en büyük zorluk olacak. Umuyoruz insanlık, bu göreve hazırdır.