CRISPR ve Kafein Birleşti: Kanser Tedavisinde Yeni Bir Yöntem Geliştirildi
Texas A&M’deki araştırmacılar, kronik rahatsızlıklar için yeni tedaviler geliştirmek amacıyla yaygın olarak kullanılan bir bileşeni gelişmiş tıbbi teknolojiyle birleştiriyor.
Kahve gibi basit bir şey bir gün kanser tedavisinde rol oynayabilir mi?
Texas A&M Sağlık Biyobilim ve Teknoloji Enstitüsü’ndeki araştırmacılar bunun mümkün olduğunu düşünüyor. Bilim insanları, kafeini, kümelenmiş düzenli aralıklı kısa palindromik tekrarlar olarak bilinen güçlü bir gen düzenleme teknolojisi olan CRISPR ile birleştirerek, kemogenetik adı verilen bir yaklaşımla kanser ve diyabet gibi uzun süreli hastalıkları tedavi etmenin yeni yollarını geliştiriyorlar.
Biyobilim ve Teknoloji Enstitüsü’nde Translasyonel Kanser Araştırma Merkezi’nin direktörü ve profesörü Yubin Zhou, hastalıkları hücresel, epigenetik ve genetik düzeylerde incelemeye odaklanıyor. 180’den fazla bilimsel yayını içeren kariyeri boyunca, karmaşık tıbbi soruları yanıtlamak için sürekli olarak CRISPR ve kemogenetik kontrol sistemleri gibi gelişmiş araçlar kullandı.
Kemogenetik, araştırmacıların genellikle ilaçlar veya diyette bulunan bileşikler gibi küçük dış moleküller ekleyerek hücrelerin nasıl davrandığını etkilemelerini sağlayan bir yöntemdir. Bu moleküller, hücrelerin içindeki özel olarak tasarlanmış genetik anahtarları aktive eder. Birçok dokuyu aynı anda etkileyebilen geleneksel ilaçların aksine, kemogenetik sistemler yalnızca yanıt vermeye programlanmış hücrelerde çalışacak şekilde tasarlanmıştır ve bu da çok daha yüksek bir hassasiyet sunar.
Gen düzenlemesinde yeni bir ivme
Zhou’nun son çalışması, CRISPR aktivitesini kafeine bağlayan bir kemogenetik sistem sunarak genetik “anahtarlar” hakkındaki mevcut bilgileri genişletiyor. Süreç, hücrelerin önceden hazırlanmasıyla başlıyor. Bilim insanları, yerleşik gen transfer tekniklerini kullanarak, bir nanobody’yi, eşleşen hedef proteinini ve CRISPR mekanizmasını kodlayan genleri hücrelere iletiyor ve hücrelerin gerekli tüm bileşenleri kendilerinin üretmesini sağlıyor. Bu çerçeve oluşturulduktan sonra, sistem vücut dışından kontrol edilebiliyor. Bir kişi daha sonra kahve, çikolata veya gazlı içecek gibi 20 mg’lık bir kafein dozu tükettiğinde, nanobody ve hedef proteinin birbirine bağlanması tetikleniyor ve bu da hücrelerin içinde CRISPR tabanlı gen modifikasyonlarını aktive ediyor.
Bu yaklaşım ayrıca, diğer gen düzenleme stratejilerinin başarmakta zorlandığı bir yetenek olan T hücrelerini aktive etmeyi de mümkün kılıyor. T hücreleri, bağışıklık sisteminin uzun süreli hafızası olarak görev yapıyor ve geçmiş enfeksiyonlar hakkında bilgi depolayarak gelecekteki enfeksiyonlarla mücadeleye yardımcı oluyor. Bu hücreleri kasıtlı olarak aktive edebilmek, bilim insanlarına belirli hastalıklara karşı bağışıklık tepkilerini yönlendirmek için yeni bir yol sağlayabilir.
Araştırmacılar ayrıca, bazı ilaçların eşleşmiş proteinlerin ayrılmasına neden olarak sistemi tekrar kapatabileceğini keşfettiler. Bu, daha fazla gen değişikliğini durdurur ve süreci geri döndürülebilir hale getirerek önemli bir güvenlik özelliği ekler. Tıbbi bir ortamda, bu, hastaların tedaviyle ilgili stres veya yan etkilerden kurtulmaya ihtiyaç duymaları durumunda klinisyenlerin gen düzenleme aktivitesini durdurmalarına ve daha sonra yeniden başlatmalarına olanak tanıyabilir. Gen kontrolünü kalıcı olarak aktif bırakmak yerine, sistem zaman içinde hastanın ihtiyaçlarına daha iyi uyacak şekilde ayarlanabilir.
Zhou, “Bu antikor benzeri molekülleri rapamisinle indüklenebilir sistemlerle çalışacak şekilde de tasarlayabilirsiniz, böylece rapamisin gibi farklı bir ilaç ekleyerek ters etkiyi elde edebilirsiniz” dedi. “Örneğin, başlangıçta A ve B proteinleri ayrıysa, kafein eklemek onları bir araya getirir; tersine, A ve B proteinleri birlikte başlarsa, rapamisin gibi bir ilaç eklemek onların ayrışmasına neden olabilir.”
Rapamisin, geleneksel olarak organ nakli hastaları için reddi önleyici bir tedavi olarak kullanılan yaygın olarak bulunan bir immünosupresan ilaçtır. İlaç, beyaz kan hücrelerinin vücuttaki yabancı maddelere saldırmasını engelleyerek çalışır. İlacın uygun fiyatlı ve kolay bulunabilir olması, onu bu tür uygulamalar için ideal bir aday haline getiriyor.
Gelecekteki Olasılıklar
Mühendislik ürünü bir nanobody proteini kafeinle aktive edilebildiğinde, buna “kafebody” denir. Zhou, bu kafebody’lerin gücünden yararlanarak bilim insanlarının bir gün çeşitli hastalıkları tedavi edebileceklerini söylüyor. Uzun vadede, diyabet hastalarının sadece bir fincan kahve içerek insülin üretimini artırmalarına olanak tanıyan hücreler tasarlamanın mümkün olabileceğine inanıyor.
İnsülinin ötesinde, bu teknoloji T hücrelerini besleyen moleküller gibi diğer önemli molekülleri kontrol etmek için de uyarlanabilir. Örneğin, kanser tedavisinde, doktorlara bağışıklık sisteminin tümörlere ne zaman, nerede ve ne kadar güçlü saldırdığı konusunda kemogenetik kontrol sağlamak için kafeinli moleküller T hücrelerine yerleştirilebilir.
Hayvan modeli laboratuvar çalışmalarında, Zhou ve ekibi, kafeinin yanı sıra, çikolata veya kakaodan bolca elde edilebilen teobromin gibi metabolitlerinin de yanıtı tetikleyebileceğini ve CRISPR ile düzenlemeye olanak sağladığını buldu. Zhou, bu tedavi yönteminin erişilebilir, kontrol edilmesi daha kolay ve diğer tedavilere göre daha az yan etkiye sahip olduğunu söyledi.
Daha önce benzer aktivasyon teknikleri gözlemlenmiş olsa da, bu yöntem devreyi açıp kapatmak için çok daha fazla kontrol imkanı sağlıyor. Kafein eklendiğinde, ekip ilgili fizyolojik süreçleri veya gen düzenlemesini kontrol etmek için birkaç saate (veya kafeinin metabolizasyon süresine) sahip oluyor. Ardından, rapamisin bir durdurma sinyali olarak uygulanarak protein ayrışmasını tetikliyor ve süreci sonlandırıyor. Mevcut yaklaşımların çok azı bu düzeyde koordineli başlatma ve durdurma kontrolü sunuyor; bu da yöntemi özellikle hassas ve hem araştırma hem de terapötik uygulamalar için uygun hale getiriyor.
Zhou, “Oldukça modüler,” dedi. “Bunu CRISPR ve kimerik antijen reseptör T (CAR-T) hücrelerine entegre edebilirsiniz ve ayrıca insülin veya diğer şeyler gibi bazı terapötik gen ekspresyonunu indüklemek isterseniz, bu çok hassas bir şekilde kontrol edilebilir.”
Zhou ve ekibi, çalışmayı daha ileri preklinik çalışmalara taşımayı ve kafein cisimcikleri ve CRISPR’ı çok çeşitli tıbbi durumların tedavisinde kullanmanın daha fazla yolunu keşfetmeyi umuyor; böylece günlük molekülleri hassas tıp araçları haline getirmeye bir adım daha yaklaştırıyorlar.
Zhou, “Bizi heyecanlandıran şey, iyi bilinen ilaçları ve hatta kafein gibi yaygın olarak bulunan gıda bileşenlerini tamamen yeni işlevler için yeniden kullanma fikri,” dedi. “Kafein veya rapamisin gibi moleküller, kendi başlarına tedavi edici olarak hareket etmek yerine, gelişmiş hücre ve gen terapileri için hassas kontrol sinyalleri olarak hizmet edebilirler. Bu bileşikler zaten iyi bilindiğinden, bu yaklaşım uygulamaya yönelik pratik bir yol açıyor. Umudumuz, bir gün klinisyenlerin basit, tanıdık girdileri kullanarak güçlü terapileri güvenli ve geri dönüşümlü bir şekilde ince ayar yapabilmeleridir.”
Kaynak: https://scitechdaily.com
İlk Kez Bir Bebeğe Kişiselleştirilmiş CRISPR Tedavisi Uygulandı