Bu yeni gen düzenleme çalışması sıtma virüsü taşıyan sivrisinek türlerinin neslini tükenmeye itebilir.
Laboratuvar ortamında yapılan küçük ölçekli genetik mühendisliği çalışmalarının Anophlese gambiae türündeki sivrisineklerin 8-12 nesil arasında yavrulamalarının durmasına sebep olduğu araştırmacılar tarafından 24 Eylül tarihli Nature Biotechnic dergisinde rapor edildi. Eğer bulgular daha geniş çalışmalar ile desteklenebilirse, bu gen düzenleme yönteminin hastalık taşıyan sivrisineklerin neslinin yok edilmesini başarabilen ilk çalışma olduğu söylenebilir.
Gen düzenleme çalışmasına dahil olmayan, Texas Üniversitesinden evrimsel biyolog James Bull “Bu harika bir gün,” diyor; “Şu anda, tüm dünyadaki toplum sağlığını değiştirecek bir teknolojiyle karşı karşıyayız.”
Gen düzenleme teknolojisi DNA organizmalarından, belirli bir alana kopyalar almak için, CRISPR/Cas9 olarak da bilinen moleküler makas yöntemini kullanmaktadır. Bu yöntem kalıtım kurallarını yıkıp bir gen parçasını tüm yavrulara aktarmak için tasarlandı
Bu yeni gen düzenleme teknolojisi sivrisineklerin çiftcinsiyet adı verilen geninin bozmaktadır. Bozulmuş genin iki kopyasını taşıyan dişiler, erkekler gibi ısıramaz ve yumurtlayamaz. Bozulmuş genin sadece bir kopyasını taşıyan erkek ve dişiler ise normal ve doğurgan gelişir.
Değiştirilmiş Gelişim
Görsel: Soldan sağa: Dişi;Erkek. Yukarıdan aşağıya: Normal; Bir kopya; İki kopya.
Dişi Anopheles gambiae sivrisineğinin gelişimi, bu sivrisineğin çiftcinsiyet genini bozan gen düzenleme çalışması tarafından değiştirildi. Kalıtımsal olarak bozulmuş olan bu genin iki kopyasını taşıyan dişilerin erkeklerinkine benzer anteni ve kıskaçları gelişti. Ayrıca dişilerin kan ısırmalarını engelleyecek şekilde ağız yapıları değişti. Bu değişimler dişileri yumurtlayamaz hale getirdi.
Araştırmacılar iki kafesin her birinde normal olan 300 dişi ve 150 erkek A gambiae sivrisineği ile beraber, genleri gen düzenleme ile bozulmuş 150 tane erkek sivrisineği karıştırdılar. Her bir nesilde, yavruların %99’undan fazlasının bozulmuş genin %95’ini kalıtımsal olarak almaktadır. Normalde bir genin kalıtımsal olarak taşınma oranı %50’dir.
7 neslin bir arada bulunduğu ilk kafeste bulunan tüm sivrisinekler bozulmuş geni bir sonraki nesle taşıdı. Gelecek nesil ise yumurta üretemedi ve neslin soyu tükendi. Diğer kafeste ise bozulmuş genin tüm sivrisineklere yayılması ve popüslasyonun yok olması 11 nesil sürdü.
Bozulmuş genin popülasyonda yayılmasının ne kadar sürdüğünü tahmin etmek için bilgisayar ortamında bir gen düzenleme simülasyonu gerçekleştirildi. Bu gerçek sivrisineklerde üzerinde başarılı olan ilk yaklaşımdı.
Bozulmuş genlerin eski versiyonları da yüksek oranda yavrulara aktarılmıştı (SN: 12/12/15, p. 16). Fakat bu deneyler, CRISPR/Cas9 kesilme alanını ortadan kaldıran ve mutasyonu taşıyan sivrisinekleri düzenlemeye dayanıklı kılan bir mutasyonla karşı karşıya kalmıştı.
Londra Kraliyet Üniversitesi’nden tıbbi genetikçi Andrea Crisanti, yeni çalışmada birkaç sivrisinekte yeni mutasyonların geliştirildiğini, fakat herhangi bir direnç gözlemlenmediğini söyledi. Çünkü bu mutasyonlar çiftcinsiyet genini bozduğundan ötürü mutasyonları gelecek nesillere aktaramayan steril dişiler üretti.
Tükenme Yolu
Kafeslenmiş iki popülasyonda (kırmızı ve mavi çizgiler) daha fazla sivrisinek kalıtımsal olarak bu genetik düzenleme örneğini taşıdığı için sivrisinek sayısı azalmış ve nihayetinde 8 ila 12 nesilden sonra yavru ürememiştir. Bu eğilim ile laboratuar ortamında simule edilen tahminlerin (gri ve siyah çizgiler) uyumlu oldukları gözlenmiştir.
Görsel: Tablo 1: Genetiği düzenlenmiş birey çokluğu. Tablo 2: İzafi yumurta üretimi. Mavi ve kırmızı renkler; kafeslenmiş popülasyonlar. Gri ve siyah renkler: Simülasyonlar
Tüm böcekler çiftcinsiyet geninin bazı versiyonlarına sahiptir. Crisanti “Bu genin yeni zararlı böcek kontrol önlemlerinde kullanılabilecek yeni bir ölümcül zaaf olabileceğine inanıyoruz.” diyor.
Araç kasıtlı olarak bir türün neslinin tükenmesine sebep olma ihtimalini yükseltiyor. A. gambiae Afrika’da sıtma virüsünü yayan ana sivrisinektir. Dünya Sağlık Örgütüne göre, sıtma virüsü dünya çapında her yıl 400,000 insandan daha fazlasını öldürüyor.
Çalışmaya dahil olmayan, San Diego’da Kaliforniya Üniversitesi’nden bir genetikçi olan Omar Akbari “Sivrisineği toptan yok edebilen bir teknolojiniz varsa, bunu kullanmamak etik olmazdı” diyor. Ama Akbari gen düzenleme çalışmasının vahşi ortamda iyi çalışacağını mümkün olmayacağını düşünüyor, çünkü bir noktada elbette düzenlemeye dayanıklı bireyler gelişecektir.
Sivrisinekleri ortadan kaldırmanın ekolojik sonuçlarını, ya da genetik düzenlemenin farklı türlere aktarılıp aktarılamayacağını da kimse bilmiyor. Cornell Üniversitesi’nden popülasyon genetikçisi Philipp Messer, “James Bond filmleri türünde bir kötü insan” çıkar da benzer bir gen düzenlemesini bal arılarına ya da diğer yararlı böceklere saldırmak için kullanırsa ne olacak diye soruyor; “İnsanlar her zaman teknolojiyi kötüye kullanmanın yollarını bulacaktır ve bu durumda bunu yapmak fazlasıyla kolay. Beni korkutan da bu.”
Yazar: Tina Hesman Saey
Çevirmen: İlayda Hande Kocagöz
Kaynak: Science News