Son yıllarda bilim camiası, özellikle CRISPR (Kümelenmiş Düzenli Aralıklı Kısa Palindromik Tekrarlar) sistemlerinin geliştirilmesiyle gen düzenleme alanında önemli ilerlemeler kaydetti. 2020'de Kimya Nobel Ödülü Bilim insanlarına, DNA terapötiklerini ilerleten devrim niteliğinde bir genom düzenleme teknolojisi olan CRISPR-Cas9 sisteminin keşfi nedeniyle verildi. Daha sonra, CRISPR-Cas13 sistemi RNA dizilerindeki hataları belirlemek ve düzeltmek için potansiyel bir araç olarak ortaya çıktı. CRISPR-Cas13, virüs tespiti ve RNA hedefli terapötikler için özel olarak tasarlanmış yeni bir teknolojidir. CRISPR RNA (CrRNA), spesifik ve spesifik olmayan RNA dizilerini hedefler ve Cas13, konformasyonel değişikliklere uğrayan ve hedef RNA'yı kesen bir efektör proteindir. Bu RNA hedefleme sistemi terapötikler için muazzam bir vaat taşıyor ve moleküler biyoloji alanında devrim niteliğinde bir araç sunuyor.
Şimdi, yakın zamanda yayınlanan bir makalede BiyoTasarım Araştırma çalışmasıÇin'deki Zhejiang Üniversitesi, ZJU-Hangzhou Küresel Bilimsel ve Teknolojik Yenilik Merkezi'nden Profesör Yuan Yao liderliğindeki bir araştırma ekibi, RNA hedefli terapilerde CRISPR-Cas13'ün en son araştırma eğilimlerini açıkladı. 6 Eylül 2024'te derginin 6. Cildinde çevrimiçi olarak yayınlanan bu makale hakkında konuşan Prof. Yao, "DNA ve proteinler arasındaki aracı olan RNA'ya odaklanarak CRISPR-Cas13, bilim insanlarının genomda kalıcı değişikliklere neden olmadan gen ifadesini geçici olarak değiştirmelerine olanak tanıyor. Bu esneklik, genom stabilitesinin kritik olduğu senaryolarda onu daha güvenli bir seçenek haline getiriyor." diyor.
RNA, genetik bilgiyi DNA'dan protein sentezleyen makineye taşımada merkezi bir rol oynar ve ayrıca gen ifadesini düzenler ve çok sayıda hücresel süreçte yer alır. RNA eklemesindeki veya mutasyonlarındaki kusurlar, metabolik bozukluklardan kansere kadar çok çeşitli hastalıklara yol açabilir. Nokta mutasyonu, tek bir nükleotid hatalı bir şekilde eklendiğinde, silindiğinde veya değiştirildiğinde meydana gelir. CRISPR–Cas13, REPAIR (programlanabilir A-to-I değişimi için RNA düzenleme) ve RESCUE (belirli C-to-U değişimi için RNA düzenleme) mekanizmalarını kullanarak bu mutasyonları belirlemede ve düzeltmede rol oynar. Cas13 tabanlı gen düzenleyicilerinin uygulamalarını açıklayarak, Prof. Yao ekliyor, “Örneğin, mxABE düzenleyicisi, mxABE ile düzeltilebilen Duchenne kas distrofisiyle bağlantılı anlamsız bir mutasyonu düzeltmek için kullanılabilir. Bu yaklaşım, distrofin ekspresyonunu vahşi tipin 50%'sinden daha yüksek seviyelere geri döndürerek yüksek düzenleme verimliliği kanıtlamıştır.”
CRISPR–Cas13, alışılmadık ekleme olaylarını düzeltebilir. Demetilaz, transkripsiyondan sonra gerçekleşen ve protein üretiminden önce gelen bir süreç olan transkripsiyon sonrası modifikasyonda (PTM) önemli bir rol oynayan bir enzimdir. Ekleme olayları hakkında bilgi edinmek ve demetilazların rolünü CRISPR–Cas13 yardımıyla anlamak, bilim insanlarının hedefli ve kişiselleştirilmiş tedaviler geliştirmesine yardımcı olabilir. Benzer şekilde, CRISPR–Cas13 makineleri, çeviriyi değiştirmek, yukarı düzenlemek veya aşağı düzenlemek için uygulanabilir. Prof. Yao, “CRISPR-Cas13 alanındaki en önemli son gelişmelerden biri, hassasiyetini ve verimliliğini artırmak için yapay zekanın (AI) entegrasyonudur” diyor.
RNA hedefli CRISPR araçlarının başarısı, kılavuz RNA dizisi, hedef RNA'nın erişilebilirliği ve RNA molekülünün ikincil yapısı dahil olmak üzere birden fazla faktöre bağlıdır. CRISPR–Cas13 sistemi, RNA virüsleri için tanı, RNA görüntüleme, RNA baz düzenleme, RNA epigenom düzenleme ve terapötik müdahaleler gibi geniş klinik uygulamalara sahiptir. CRISPR–Cas13'ün hedef dışı olması ve dağıtım makinesinin büyük boyutu, klinik uygulamasını yavaşlatan klinik engellerden bazılarıdır. Ancak moleküler teknikleri AI ile birleştirmek verimliliği artırabilir. AI algoritmaları, CRISPR–Cas13 dağıtım sonuçlarını tahmin etme ve optimize etme gücüne sahiptir.
Daha da ileri giderek, CRISPR–Cas13 sistemlerinin hızlı evrimlerine devam etmesi muhtemeldir. Araştırmacılar teknolojiyi geliştirdikçe, SARS-CoV-2'yi hedefleme gibi antiviral tedavilerden genetik hastalıklar için kişiselleştirilmiş tıp yaklaşımlarına kadar daha da geniş bir yelpazede terapötik uygulamalarda kullanılma potansiyeli vardır.
Son olarak, CRISPR–Cas13'ün gelişi şüphesiz RNA düzenlemede devrim yaratarak zamanımızın en zorlu hastalıklarından bazılarını ele almak için güçlü bir araç sunmuştur. Umuyoruz ki, özgüllük, iletim ve AI entegrasyonundaki devam eden iyileştirmelerle CRISPR–Cas13, RNA hedefli terapilerin yeni bir döneminin yolunu açabilir.
