Gen Sürümünün Vaatleri: Sıtma Yaymayan Sinekler, Faresiz Bir Dünya

Gen surumu yapılarak DNA’ları ile oynanan laboratuvardaki meyve sinekleri. Kaynak: https://www.nytimes.com/2020/01/08/magazine/gene-drive-mosquitoes.html

Bir biyolog olan Kevin Esvelt monoton kariyerini değiştirmeye karar verdiği bir dönem aklına ilginç bir fikir gelir: Sinek popülasyonlarını bastırmak yerine neden hem genlerini değiştirip, hem de bu değişikliği her nesle aktarılacak şekilde programlamıyoruz? Her iki dakikada bir, bir çocuk sıtmadan ölüyor. Milyonlarca hayat kurtulabilir.

Kevin laboratuvarına geri döner ve araştırmaya başlar. Çok sevinir ve heyecanlanır.

Ertesi günü korku ve telaşla uyanır: “Eğer bir problemi çözmek için bir türde gen yazılımı yapabilirseniz, bir problem çıkartmak için de bunu yapabilirsiniz.”

…

Fareler o kadar hızlı üreyebiliyorlar ki, bir çift farenin 18 ay içinde bir milyondan fazla torunu olabiliyor. Yeni Zelanda’ya has bir kuş olan Kiwinin ise aynı zaman içinde iki tane yavrusu ya oluyor ya da olmuyor. Burada bazı kuşların uçma yeteneği bile yok. Fareler yumurta, civciv, kuş, böcek, kertenkele ve bitkileri yiyorlar. Doğada düzen böyle kurulmuş diye düşünebilirsiniz belki… Fakat Yeni Zelanda’ da 13. yüzyıla kadar farenin, hatta yarasadan başka hiçbir memeli hayvanın olmadığını düşünürsek, onlara karşı savunma mekanizmaları olmayan pek çok hayvanın bugün neden türlerinin tükenmek üzere olduğunu anlamak zor değil. Yeni Zelanda’da diğer canlıların varlığını tehlikeye atan başka istilacı türler de var. Bir dönem avlanma için getirilip doğaya salınan tavşanların, daha sonra sayılarının fazla artmasından dolayı getirilen gelincik türleri, yine insan eliyle gelen kedi ve köpekler de Yeni Zelanda’nın yerel hayatını tehlikeye atmış, kuşların dörtte birinin türlerinin tükenmesine neden olmuş.

Ülkenin oldukça yüksek görünen hedefi ise 2050 yılına kadar fare ve gelincik gibi bütün istilacı türlerden kurtulmak. Hiçbir ülke henüz bunu başarabilmiş değil.

Doğu Avusturalya’da hastanelerde insanları ısıran, okullarda koşturan, bir hapishanenin taşınmasına neden olan farelerin, ürünlere 1 milyar AU$ zarar verebilecekleri tahmin ediliyor. (İlgili haber: https://www.the-scientist.com/news-opinion/mice-plague-eastern-australia-in-record-numbers-68963)

Şu ana kadar farelerden temizlenen en büyük ada olan Avustralya’nın Makari adası 32 bin dönüm büyüklüğünde. Yeni Zelanda bunun 2000 katı kadar büyük olsa da bu işi başarmada çok kararlı görünüyorlar. Zehirler, tuzak ve kapanlar ise hem çok pahalı hem çok zor olduğu için çok etkili olmayacakları düşünülüyor. Yeni bir teknoloji ise bu problemin çaresi gibi görünüyor. Gen sürümü olarak adlandırılan bu yöntem yapay bazı genler taşıyan hayvanların doğaya salınıp, üreme yolu ile genlerin tüm yeni nesillere aktarılması ile gerçekleştiriliyor. 

 

Bir canlının genleri nasıl değiştirilir?

Artık istenilen herhangi bir geni bir canlıya kazandırmak zor değil. Bulanlarına 2020’de Nobel ödülü kazandıran CRISPR teknolojisi ile istenilen gen, cas9 proteini ve bir rehber RNA ile hücreye veriliyor. Parlak yol işaretlerinin olmadığı, ve iş görenlerin nanometrelerle ölçüldüğü karanlık hücre ortamında bütün DNA zinciri taranıp 20 harflik, rehber RNA dizisine uyumlu olan parça bulunuyor. 6 milyar harften oluşan, 2 metre uzunluğunda, ve hücrenin içerisine sıkıştırılmış olan bu kadar küçük ve bir o kadar da detaylı olan DNA molekülünde sadece bu istenilen kısmın kör ve sağır bir protein tarafından bulunabilmesi bize, Rabbimizin ince işlerinden ve ilminden haber veriyor.

Cas9 proteini DNA’nın hedeflenen kısmını moleküler bir makas gibi kesiyor ve yerine istenilen CRISPR genleri konuluyor.

Kaynak: http://www.crisprtx.com/gene-editing/crispr-cas9

Peki ya CRISPR sadece istenen geni değil de kes-yapıştır yapabilecek ekstra bir mekanizma ile hücreye verilirse, yani kendi kendini her yeni nesilde kes-yapıştır yaparsa ne olur?

Zincirleme, nesiller boyu sürekli olarak devam eden hem oldukça etkili, bununla beraber endişe uyandırıcı bir gen yazılım mekanizması, yani gen sürümü yapılmış olur.(1)

 

Kalıtım Prensipleri Gen Sürümleri ile Değişiyor

Resimde görüldüğü gibi, genetik kurallarına göre bir yavru, genlerinin yarısını anneden yarısını da babadan alır. Fakat anneye gen sürümü yapılmış ise anneden gelen gen sürümü öğeleri, babanın DNA’sında bu gene karşılık gelen genleri kesip kendisini kopyalıyor. Böylece bu genin yeni nesle geçişi garantilenmiş oluyor.

Wyss Institute. Kaynak: https://wyss.harvard.edu/faqs-gene-drives/ 

Gen sürümü yapılmadan herhangi bir canlının genleri CRISPR ile değiştirilip doğaya salındığında aşağıda sol taraftaki resimde olduğu gibi nesli çoğalır. Fakat büyük oranda yayılamaz. Pek çok durumda ise genleri değiştirilen canlılar ortama uyum sağlayamadığından fazla yaşayamaz. 

Gen sürümü yapılan canlılarda ise, istenen gen tek bir tarafta olsa bile mutlaka yavruya geçer ve aynı sol tarafta olduğu gibi yeni nesillerin genleri tamamen ilk değiştirilenin doğrultusunda, tek orijinal birey kalmayacak şekilde değişir. 

GMWatch. Kaynak: https://gmwatch.org/en/news/latest-news/18474-gene-drives-breakthrough-needs-urgent-restraint

Kırmızı ile gösterilen organizmanın anti-sıtma genini almış sinekler olduğunu düşünürsek, gen sürümü belli bir zaman geçtikten sonra ortamdaki bütün sinekler sıtmaya karşı dayanıklı olan organizmalar olarak dünyaya gelmesi bekleniyor. 

 

Laboratuvar dışında, gen sürümü ile neler yapılabilir

Belli bir yerde istilacı, diğer türlerin varlığını tehdit eden bir tür varsa sadece erkek yavru üremesini sağlayan bir gen sürümü yapıp, birkaç nesil sonra ortamda hiç dişi kalmadığı için, önü tamamen kesilebilir. Bu sayede türleri tükenmekte olan pek çok nadir hayvan kurtarılabilir.

Bu tam da Yeni Zelanda gibi bir ülkenin aradığı bir buluş. Kemirgenleri kısırlaştıran veya onları tek cins olmaya yönelten bir gen doğaya salınsa, zehir veya kapanlar olmadan yok edilebilir.

 

Bu kadar kolay olabilir mi?

Harvard’daki meslektaşları ile yaptığı matematiksel simülasyonlar(2) ile Esvelt, gen sürümlerinin beklenildiğinden çok daha fazla hızla yayılabileceğini gösterdi. Birkaç taşıyıcı ile doğaya salınan, en zayıf haldeki gen sürümleri bile yabani bir hayvan türüne, orijinal tek bir fert bile kalmadan, tamamen yayılıyor. Esvelt’e göre o kadar güçlüler ki, küçük ölçekte bile denenmeleri uygun değil. Örneğin kuşları koruma amaçlı, uzak bir adadaki fareleri elimine etmek için bir gen sürümü yapılsa, farelerden birkaç güçlü yüzücü, bunu önce ana karaya buradan da tüm dünyaya yayar. Yani doğada gen sürümü duvarlar, sınırlar içinde tutulamaz.(3) 

Gen sürümleri o kadar etkili ki kaza ile serbest kalan laboratuvar hayvanları, tek bir hata, tek bir birey, tek başına, bir türü çok kısa bir sürede tamamen değiştirebilir. Dünyamız öyle küçüldü ki, gen sürümü yapılan hayvanların belli bir alanda kalmaları da çok zor. Bir zamanlar Amerika ve Yeni Zelanda’ya gemilerle farelerin gittiği gibi herhangi bir yerde yapılan gen sürümünün başka bir yere gitme ihtimali çok yüksek. Örneğin bir göldeki tüm balıkları tehlikeye atan bir sazan cinsi bütün fertler erkek olacak şekilde gen sürümü yapılır, sonra da bu balıklar bir şekilde başka bir göle geçerse, o gölde de sazan kalmaz. Sinekler, kuşlar gibi canlılar ise sürekli sınırları geçebilirler. Daha kötüsü bazen benzer türler arası gen geçişleri de olabilir. Yani hedeflenmeyen bir canlıda da gen değişimi olabilir. 

Esvelt sıtma ve bazı kontrolü zor parazitler gibi belli istisnalar dışında bu teknolojinin, insanların hayalindeki pek çok kullanım alanı için henüz uygun olmadığını belirtiyor. 

 

Yumuşak Geçişler

Bazı çevreciler ise, bir türü tamamen yok etme görüşünün aşırı olduğunu; bunun yerine daha farklı sürümler yapılabileceğini söylüyor. Örneğin, farelere fıstığa karşı alerjileri olmasını sağlayacak bir gen verilse, ve yok edilmeleri istenen yerde fıstıkla beslense bir çare olabilir. Esvelt bu şekilde herkesin kafasına göre, başkalarına sormadan GDO’lar yapmalarını da uygun görmüyor.

ABD Savunma Bakanlığı 2017 yılında gen sürümleri ve kontrolü için 65 milyon dolar harcayacaklarını duyurdu. Konu ile ilgili pek çok araştırma yapılıyor. Örneğin, tedavisi oldukça zor rahatsızlıklara sebep olan ve ilaçlara dirençli bir mantar olan Candida, gen sürümleri ile sadece iki geni susturularak etkisiz hale getiriliyor.(4)

Keneler hastalık ile doğmuyor. Hastalık onlara bir çeşit fareyi ısırdıklarında geçiyor. Keneleri bu tür farelerden uzak durmalarını sağlayacak şekilde programlayabilirsek keneler yüzünden meydana gelen hastalıklar ortadan kaldırılabilir.

Sıtma bulaştıran Anofel sineklerinin sadece yüzde birine anti-sıtma geni verilebilirse, bir sene içinde bütün popülasyona yayılacağı tahmin ediliyor. Yani bir yıl içerisinde sıtmadan veya sarı hummadan ölenlerin sayısı nerdeyse sıfıra indirilebilir.

 

Fakat hepsi bu değil. Olabilecek başka kötü şeyler de var. 

Gen mühendisliği ile bir canlının genlerini istediğimiz şekilde değiştirebilme dünyada pek çok laboratuvarda yapılabilecek bir işlem. Bir üniversite öğrencisi hatta yetenekli ve belirli aletleri olan bir lise öğrencisi bile bunu yapabilir. Örneğin akıllı ve meraklı biri, deneme yanılma ile neon sarısı gözleri, mavi uzun tüyleri olan şirin Fenerbahçeli kediler üretmeye çalışsa, belki Galatasaraylılar dışında kimse bir şey demez… Peki ya bu kedilerin sivri ve zehirli dişleri de olsun derse ne yapacağız? Teoride yeni bir yazılım yapıp, etkisi olumlu olmayan gen sürümlerini tersine çevirmek de mümkün. Fakat daha çok araştırma gerekiyor. Düzeltmek kesin mümkün olsa bile, düzelene kadar ne tür zararlar ortaya çıkabileceğini kestirmek zor. 

Neyse ki gen sürümlerinin de belli sınırları var. Örneğin sadece eşeyli üreyen canlılarda işe yarıyor. Yani bakteri ve virüslerde kullanılamıyor.  Eğer üremesi sinek, fare ve balıklar gibi hızlı ise, o türü değiştirme veya tamamen elimine etme kolaylaşıyor. Fakat insanlar veya filler söz konusu olursa herhangi bir özelliğin geniş alanda topluma yayılması yüzyıllar sürer. 

 

Bu bildiklerimiz bizi nereye götürür? 

Şu anda bir türü tamamen değiştirebilecek teknoloji elimizde. Peki değiştirmeli miyiz? Değiştireceksek ne tür kurallar koymalıyız, nasıl önlemler almalıyız. Bu soruların cevapları ile ilgili global düzeyde yapılacak toplantılar ile tartışılıp, beraber kararlar alınması gerekiyor. Mesela, Kenya gen sürümü için pozitif karar verse, Tanzanya istemese, ve özellikle de gen sürümü uçan bir hayvan ile doğaya salınsa bu sorun nasıl çözülebilir? Bu soruların cevapları şu anda bilinmiyor.

Allah kâinatı yaratırken, her şeyin her şey ile ilişkisini bilerek, sonsuz bir ilim ile yapıyor. Cüzi iradesini kullanarak bazı işlere sebep olan insan ise, bir şeyi yaparken fayda ve zararını tartsa da çok kısa ve dar bir alanı görebiliyor, geniş etkilerini ve uzun vadedeki sonuçlarını kestiremiyor. Ve bunun gibi meselelerde ileri doğru giderken global düzeyde konuşup, tartışmak, son derece dürüst olmak ve sonuçlarına katlanmak gerekiyor. Hem gen sürümü yapmanın hem de yapmamanın… Pek çok kişi hiçbir şeye dokunmadan tabiatı olduğu gibi koruma taraftarı olacaktır. Fakat bu yaklaşım her zaman doğru olmayabilir.

Evet gen sürümünün çok riskleri var. Gelecekteki sonuçlarını bilemiyoruz. Fakat sıtma şu anda var ve günde 1000 kişinin ölümüne sebep oluyor. Bununla savaşmak için kullanılan zehirli ilaçlar ise başka hayvanlara da zarar veriyor. Bir canlının genlerinin bir şekilde değiştirilmesi ise insanları huzursuz ediyor. Gen sürümü bu huzursuzluğu ülke ve kıta sınırlarını da aşarak global bir belirsizliğe ve huzursuzluğa çeviriyor.

 

“Sakın yapmayın”

Teknolojiyi ilk bulanlardan ve ilk zamanlarında en büyük savunucularından olan biyolog Kevin Esvelt, gen sürümlerinin nelere yarayabileceği ile ilgili o sıralarda yaptığı bir şema için şu anda hala rahatsızlık duyduğunu söylüyor. 

 

Esvelt et al. Kaynak: https://elifesciences.org/articles/03401/figures

Gen sürümlerinin kullanım alanlarını gösteren bu şema, fare gibi istilacı türler ile baş edilebileceğini gösteriyor. 

“Lütfen yapmayın,” diyor Esvelt. “Böyle bir tavsiye vermem son derece yanlıştı. Bir umuda ihtiyacı olan çevrecileri de yanlış yönlendirdim. Utanç duyduğum bir hata idi.” Bir çok konuşmasında olabilecek çok negatif sonuçlarından açıkça bahsediyor ve gen sürümü yapılacak yerlerde halkın bilgilendirilmesi ve karar verilirken etkin olmalarının önemine değiniyor.

Esvelt, Harvard ve MIT gibi yerlerde çalışan çok zeki biri. Ve kendi gibi çok zeki insanlarla çalışıyor. Buluş ise kendi buluşu ve çok da mantıklı ve faydalı gibi görünüyor. Buna rağmen bazı matematik işlemlerden sonra, gelecekle ilgili endişelerinden dolayı gen sürümü ile ilgili verdiği “fetvayı” geri çekip, “Sakın yapmayın,” diyor. Esvelt’in mütevazi ve temkinli yaklaşımı iki tür insanı anlamayı zorlaştırıyor:

-Gelecekteki zincirleme etkilerini göze almadan gayet rahat bir şekilde bitki ve hayvanlar üzerinde GDO’lu organizmalar üreten bilim adamlarını

ve

- Daha önümüzdeki 10 yılda olacakları tahmin edemediği halde; ahiretle alakalı, insanların ebedi hayatını ilgilendiren, başörtüsü, namaz veya daha başka maneviyatla ilgili meselelerde, özellikle de vazifesi değilse ve derin bilgisi de yoksa, rahatça kendi mantığına göre fetva verip kesin konuşabilenleri.

 

Gen sürümü hazır mı?

Şu an hazır değil. Eğer bugün bütün izinler çıksa 2-3 yıl içinde istenilen farklı genetik yapılı canlılar üretilir, iki yıl kadar bunların test edilmesi, birkaç yıl da küçük alanda denenmeleri sürer. Bu teknik süreçteki zorluklar ise politik olanların yanında sönük kalabilir. Fareler birçok yerde rahatsızlık verici olsa da bazı kültürlerde kutsal. Pek çok yerde ise, eğer yok edilirlerse, her şeyin her şeyle bağlı olduğu ekosistemler çökebilir. Üzerlerine bir gen sürümü ancak global bir kararla yapılabilir ki, bu da mümkün görünmüyor. 

 

Gen sürümleri sınırlandırılabilir mi?

İçinde büyük bir güç ve değişimi barındıran gen sürümlerini dizginleyip belli bir alanda sınırlamak için farklı teknikler üzerinde çalışılıyor. Sıradan bir gen sürümünde hem istenilen gen, hem de kendini nesiller boyu baskın bir şekilde devam ettirecek tüm öğeler mevcut. Örneğin üzerinde çalışılan bir metot,(5) gen sürümünün bileşenlerini farklı genler üzerine yayıp sürümün bir noktada artık kendi kendini tüketmesini hedefliyor. Papatya zinciri olarak adlandırılan bu yeni yöntem ile A geni, B geninin sürümünü, B geni ise C geninin sürümünü sağlıyor. Bu genlerle doğaya salınan farelerden A genini taşıyanlar B ve C’nin ortaya çıkıp yayılmasını sağladıktan sonra kendileri kayboluyor. A ortadan kalkınca B, ve bir süre sonrada C yok oluyor. Yani sürüm işlevini gördükten sonra kendi kendini tüketip ortadan kayboluyor. Eğer işe yaradıkları kesin kanıtlanabilirse tüm dünyayı etkileme sorumluluğu olmadan ülkeler tarafından kullanılabilir. 

…

Siz Yeni Zelanda’da olsaydınız ne yönde oyunuzu kullanırdınız? Farelerin elinde kuşların mı, insanların elinde farelerin mi ölmesine taraftar olurdunuz? Bilim ve teknoloji yine zor sorularla karşımıza çıkıyor. Görkemli bir ağaç gibi büyüyor, yükseliyor. Tırmanmaktan başka yol yok. Belki de dalların biraz daha büyüyüp kuvvetlenmesini bekleyip temkinle adım atmamız, daha sağlam sonuçlar üzerine kararlarımızı bina etmemiz gerekiyor. Tırmanırken çok dikkat etmek gerek. Cılız bir dala denk gelip düşmemek için…

 

Kaynaklar:

1. Emerging Technology: Concerning RNA-guided gene drives for the alteration of wild populations. Esvelt et al.

2. Current CRISPR gene drive systems are likely to be highly invasive in wild populations. Noble et al.

3. Conservation demands safe gene drive. Kevin Esvelt, Neil Gemmell

4. A CRISPR–Cas9-based gene drive platform for genetic interaction analysis in Candida albicans. Sapiro et al.

5. Daisy-chain gene drives for the alteration of local populations, Noble et al