CRISPR ile Dünyanın İlk Gerçek Hipoalerjenik Köpekleri Üretildi

İnsanoğlunun En Sadık Dostuyla Arasındaki Alerjik Bariyer Kalkıyor mu?

Biyoteknoloji dünyası, gen düzenleme teknolojisi CRISPR’ın sınırlarını zorlayan yeni ve tartışmalı bir gelişmeye sahne oluyor. Hapşırma, ürtiker ve göz sulanması gibi ciddi alerjik reaksiyonlar nedeniyle köpek sahibi olamayan milyonlarca insan için bilim kurgu filmlerinden fırlamış gibi duran hücresel bir çözüm kapıda olabilir. Kindred Companion Sciences adlı biyoteknoloji girişiminin araştırmacıları, insanlarda alerjiye neden olan spesifik bir köpek geninin ekspresyonunu (ifadesini) engellemek için CRISPR-Cas9 teknolojisini kullandı. The CRISPR Journal üzerinden bilim dünyasına duyurulan bu çalışma, klinik immünoloji ve genetik mühendisliği kesişiminde çığır açıcı bir potansiyel barındırıyor.

Kindred’ın kurucu ortağı ve CEO’su Matt Walker, Nobel ödüllü biyolog Martin Chalfie’nin Columbia Üniversitesi’ndeki laboratuvarında araştırma görevlisi olarak çalıştığı dönemde filizlenen bu fikri hayata geçirmek için 2020 yılında Can9 Bioengineering LLC şirketini (şu anki adıyla Kindred) kurdu. Walker, bizzat köpek alerjisinden muzdarip bir bilim insanı olarak, projeyi kişisel bir motivasyonla başlattığını vurguluyor.

“Bunun hem köpeklere hem de insanlara yardımcı olacağını umuyoruz. Bu gen düzenleme aracının son derece heyecan verici bir uygulamasıdır ve hayvan hastalıklarının tedavisinde kullanılmak üzere de büyük bir potansiyele sahiptir.”

Moleküler Hedef: Can f 1 Geni ve Hücresel Mühendislik Süreci

Köpek alerjilerinin temel nedeni, 1990’ların sonundan beri bilinen Canis familiaris allergen 1 (Can f 1) genidir. Bu gen, köpeklerin tükürüğünde, tüyünde ve kepeğinde bulunan ve insan bağışıklık sistemini tetikleyen majör alerjen proteini kodlar. Moleküler biyolojisi tam olarak haritalanmış olsa da, Can f 1 proteininin köpeğin biyolojisindeki asıl rolü günümüzde hala bir sırrını korumaktadır.

Walker ve ekibi, bu proteinin üretimini durdurmak için oldukça sofistike bir hücresel mühendislik stratejisi izledi:

• Öncelikle donör bir Beagle cinsinin deri hücrelerinden fibroblastlar izole edildi.
• CRISPR teknolojisi kullanılarak, Can f 1 geninin diziliminin hemen başlangıcına tek bir baz çifti eklendi. Bu çerçeve kayması mutasyonu (frameshift mutation), hedeflenen proteinin eksprese edilmesini hücresel düzeyde tamamen bloke etti.
• Düzenlenmiş genetiğe sahip hücrelerin çekirdekleri alındı ve çekirdekleri önceden boşaltılmış yumurta hücrelerine enjekte edildi (Somatik Hücre Çekirdek Transferi).
• Oluşturulan embriyolar taşıyıcı bir Beagle’ın rahmine transfer edildi.

Bu zorlu mikrobiyolojik sürecin sonucunda Alfie ve Bailey adında iki Beagle yavrusu dünyaya geldi. Bu yavrular, CRISPR ile susturulan Can f 1 geni haricinde, donör köpeğin birebir genetik klonlarıdır.

Poodle ve Goldendoodle Efsanesinin Çöküşü

Araştırma ekibi, laboratuvar ortamında geliştirdikleri bu köpeklerin gerçekten hipoalerjenik olup olmadığını test etmek için kapsamlı protein analizleri (assay) gerçekleştirdi. Alfie ve Bailey’den alınan tükürük, tüy ve kepek numuneleri; standart bir Beagle, hipoalerjenik olduğu iddia edilen bir Poodle (Kaniş) ve bir Goldendoodle’dan alınan numunelerle karşılaştırıldı.

Sonuçlar çarpıcıydı: CRISPR ile düzenlenmiş köpeklerin numunelerinde Can f 1 proteinine rastlanmazken, Poodle dahil diğer tüm köpeklerin numunelerinde bu alerjen yüksek miktarda tespit edildi. Dahası, ciddi alerjisi olan Matt Walker üzerinde yapılan deri prick testlerinde (deri delme testi), Walker yalnızca Alfie ve Bailey’nin biyolojik materyallerine karşı immün tolerans gösterdi ve reaksiyon vermedi.

Veterinerlik Etiği ve Popülasyon Genetiği Riski

Elde edilen klinik başarıya rağmen, çalışma uluslararası bilim camiasında ciddi bir etik tartışmayı alevlendirdi. Cambridge Üniversitesi’nden hayvan genetikçisi ve eski veteriner cerrah Eleanor Raffan, insanlardaki yönetilebilir bir alerji sorunu için köpeklerin sağlığının riske atılmasını eleştiriyor.

“Bu, önlenebilir bir durumu olan bazı insanlara fayda sağlamak amacıyla, bu bireysel yavru köpekler olmasa bile onlardan türetilecek köpek popülasyonunun sağlığına zarar verme ihtimali yüksek olan bir müdahaledir.”

Raffan’ın endişelerinin temelinde Can f 1 proteininin henüz keşfedilmemiş biyolojik işlevleri yatıyor. Örneğin, bu proteinin ilerleyen yaşlarda köpeklerin ağız ve diş sağlığında koruyucu bir rol oynayabileceği düşünülüyor. Walker ise, köpeklerin düzenli tam kan sayımı, idrar tahlili ve radyolojik taramalar da dahil olmak üzere geniş çaplı veteriner kontrolü altında tutulduğunu ve şu ana kadar hiçbir sağlık sorunu gözlemlemediklerini belirtiyor. Ayrıca 2016 yılında, Uluslararası Fare Fenotiplendirme Konsorsiyumu’nun (IMPC), Can f 1’in farelerdeki en yakın analogu olan koku bağlayıcı protein 2A (odorant-binding protein 2A) genini başarıyla elediği ve sağlık sorunu yaşanmadığı referans veriliyor.

Regülasyon Süreci ve Gelecek Vizyonu

Bir diğer önemli endişe ise genetik darboğaz ve popülasyon dinamiğiyle ilgili. Düzenlenmiş genlere sahip dar bir gruptan geniş bir popülasyon üretmek, “popüler baba sendromu” (popular sire syndrome) adı verilen duruma yol açarak farklı genetik hastalıkların tetiklenmesine neden olabilir. Walker, projenin henüz bir kavram kanıtı (proof of concept) aşamasında olduğunu, bu teknolojinin sadece alerjiler için değil; estetik kaygılarla yapılan aşırı seçici üreme sonucu ortaya çıkan solunum ve omurga hastalıklarının tedavisinde de kullanılabileceğini savunuyor.

Özellikle görme engelli veya hizmet köpeğine ihtiyaç duyan ancak alerjisi olan bireyler için büyük umut taşıyan projenin ticarileşebilmesi için Amerikan Gıda ve İlaç Dairesi’nin (FDA) onayı gerekiyor. GDO’lu organizmaları denetleyen FDA nezdinde regülasyon sürecinin çoktan başladığı bildirildi.