Genom düzenleme

Genom düzenleme veya genom mühendisliği veya gen düzenleme, DNA'nın canlı bir organizmanın genomuna eklendiği, silindiği, modifiye edildiği veya yer değiştirildiği bir tür genetik mühendisliğidir. Genetik materyali bir konakçı genomuna rastgele yerleştiren erken genetik mühendislik tekniklerinden farklı olarak, genom düzenleme, eklemeleri bölgeye özel konumları hedefleyerek başarır.

Genom düzenleme için kullanılan farklı nükleaz nesilleri ve hedef DNA'yı modifiye etmek için kullanılan DNA onarım yolları.

Tarih

Genom düzenleme 1990'larda da mevcuttu[1], fakat günümüzde var olan yaygın güncel nükleaz tabanlı gen düzenleme platformlarının o günlerdeki yokluğundan dolayı, düzenlemenin verimi düşüktü ve bu sebepten dolayı kullanımı sınırlıydı. Tasarlanmış nükleazlarla (çinko parmak nükleazları (ZFN'ler), transkripsiyon aktivatör benzeri efektör nükleazlar (TALEN'ler) ve tasarlanmış meganükleazlar) genom düzenleme Nature Methods tarafından 2011 Yılın Metodu olarak seçildi.[2] CRISPR-Cas sistemi, Science tarafından 2015 Yılının Atılımı seçildi.[3]

2015 itibariyle dört mühendislik nükleaz ailesi kullanıldı: meganükleazlar, çinko parmak nükleazları (ZFN'ler), transkripsiyon aktivatör benzeri efektör bazlı nükleazlar (TALEN) ve kümelenmiş düzenli aralıklarla aralıklı kısa palindromik tekrarlar (CRISPR/Cas9) sistemi.[4][5][6][7] 2017 itibariyle dokuz genom editörü mevcuttu.[8]

2018'de, bu tür düzenleme için yaygın yöntemler, tasarlanmış nükleazlar veya "moleküler makas" kullandı. Bu nükleazlar, genomda istenen yerlerde bölgeye özgü çift sarmal kırıkları (double-strand breaks-DSB'ler) oluşturur. Tetikelenen çift sarmallı kopmalar, homolog olmayan uç birleştirme (NHEJ) veya homolog rekombinasyon (HR) yoluyla onarılır ve hedeflenen mutasyonlarla ('düzenlemeler') sonuçlanır.

Mayıs 2019'da Çin'deki avukatlar, Çinli bilim adamı He Jiankui'nin genetiği değiştirilmiş ilk insanları (bkz. Lulu ve Nana tartışması) yarattığı iddiası ışığında, insan genomunu gen düzenleme tekniği ile (CRISPR gibi) manipüle eden herkesin ilgili tüm olumsuz sonuçlardan sorumlu tutulacağı bir yönetmelik taslağı yayınladı.[9] Son zamanlarda CRISPR ve ilgili biyoteknolojilerin olası kör noktaları ve riskleri hakkında uyarıcı bir bakış açısı[10] hücresel kontrol süreçlerinin stokastik doğasına odaklanarak tartışıldı.

Şubat 2020'de bir ABD denemesi, 3 kanser hastasında CRISPR gen düzenlemesini güvenli bir şekilde gösterdi. [11]

Arka plan

Organizmalara yeni genetik elementler ekleme yöntemi olarak genetik mühendisliği 1970'lerden beri varlığını sürdürüyor. Bu teknolojinin bir dezavantajı, DNA'nın konakçı genomuna rastgele yerleştirilmesidir. Bu, organizma içindeki diğer genleri bozabilir veya değiştirebilir. Eklenecek genleri bir organizma genomu içindeki belirli bölgeleri hedefleyerek ekleyen yöntemler arandı.[1] Genom düzenleme, hedef dışı etkileri azaltmanın yanı sıra, bir genom içindeki belirli dizilerin düzenlenmesini de sağladı. Bu yöntem, gen terapisinde ve araştırma amacıyla (mutasyonları belirli genlere hedefleyerek) kullanılabilir. Bir organizmanın kusurlu olan genlerini işlevsel olanlarla yer değiştirerek, belirli genetik hastalıkları iyileştirmek mümkün olabilir.

Ayrıca bakınız
  • CRISPR/Cpf1
  • Epigenom düzenleme
  • NgAgo, ssDNA kılavuzlu bir Argonaute endonükleaz

Kaynakça
  1. Woolf (Nisan 1998). "Therapeutic repair of mutated nucleic acid sequences". Nature Biotechnology (İngilizce). 16 (4): 341-344. doi:10.1038/nbt0498-341. ISSN 1546-1696. PMID 9555723.
  2. "Method of the Year 2011". Nature Methods. 9 (1): 1. Ocak 2012. doi:10.1038/nmeth.1852. PMID 22312634.
  3. "Breakthrough of the Year: CRISPR makes the cut". 17 Aralık 2015. 29 Temmuz 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi.
  4. "Genome-scale engineering for systems and synthetic biology". Molecular Systems Biology. 9 (1): 641. 2013. doi:10.1038/msb.2012.66. PMC 3564264 $2. PMID 23340847.
  5. "Precision editing of large animal genomes". Advances in Genetics Volume 80. 80. 2012. ss. 37-97. doi:10.1016/B978-0-12-404742-6.00002-8. ISBN 9780124047426. PMC 3683964 $2. PMID 23084873.
  6. "Gene targeting in plants: 25 years later". The International Journal of Developmental Biology. 57 (6–8): 629-37. 2013. doi:10.1387/ijdb.130194hp. PMID 24166445.
  7. "Rewriting the book of life: a new era in precision genome editing" (PDF). Boston Consulting Group. 29 Kasım 2018 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 30 Kasım 2015.
  8. "The future of genetic codes and BRAIN codes". YouTube. NIHvcast. 13 Şubat 2017 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 10 Şubat 2017.
  9. Cyranoski (20 Mayıs 2019). "China set to introduce gene-editing regulation following CRISPR-baby furore - The draft rules mean that anyone who manipulates human genes in adults or embryos is responsible for adverse outcomes". Nature. doi:10.1038/d41586-019-01580-1. PMID 32424191 |pmid= değerini kontrol edin (yardım). Erişim tarihi: 20 Mayıs 2019.
  10. Cheong (2019). "Black Swans of CRISPR: Stochasticity and Complexity of Genetic Regulation". BioEssays. 0 (7): 1900032. doi:10.1002/bies.201900032. ISSN 1521-1878. PMID 31090950.
  11. "US Trial Shows 3 Cancer Patients Had Their Genomes Altered Safely by CRISPR". ScienceAlert (İngilizce). 8 Şubat 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 9 Şubat 2020.

"WHO launches global registry on human genome editing." PharmaBiz, 31 Aug. 2019. Gale General OneFile, Accessed 27 Apr. 2020.

Konuyla ilgili yayınlar
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.