CRISPR’ın Tedavi Edebileceği İlk Tek Gen Hastalıkları

2020 yılında Nobel Kimya Ödülü’nü kazanan Emmanuel Charpentier ve Jennifer A. Doudna’nın geliştirdiği, bilim tarihinde çığır açan genom düzenleme yöntemi CRISPR-Cas9 pek çok alanda olduğu gibi tıp dünyasında da yeni tedavilerin geliştirilmesinde önemli bir rol üstleniyor. Günümüzde tam anlamıyla tedavi edilemeyen ya da tedavisi olmayan onlarca hastalık için yeni bir umut ışığı olan CRISPR teknolojisi bilim insanlarının ellerinde her geçen gün kayda değer başarılar kazanmaya devam ediyor. Orak hücreli anemi ve β-talasemi de bu grubun içinde yer alan iki önemli hastalık. Çalışmalar gösteriyor ki her iki hastalık için de artık ümit verici yeni bir tedavi mümkün olabilir.

Orak şeklindeki eritrositler
Kaynak: https://thalassaemia.org.cy/haemoglobin-disorders/sickle-cell-disease/

Orak Hücreli Anemi ve β-Talasemi

Orak hücreli anemi ve transfüzyon bağımlı β-talasemi dünyada en sık görülen tek gen hastalıkları olma özelliği taşır. Günümüzde her yıl yaklaşık olarak 60 bin yeni transfüzyon bağımlı β-talasemi ve 300 bin yeni orak hücreli anemi hastası tanı almaktadır. Her iki hastalığa da hemoglobin beta alt ünitesi genindeki (HBB) mutasyonlar sebep olur. β-talasemide, HBB genindeki mutasyonlar beta globin zincirinin üretiminde azalmaya veya hiç üretilmemeye yol açarak alfa ve beta globin dengesizliği yaratıp efektif olmayan eritropoeze sebep olurlar. Orak hücreli anemide ise HBB geninde gerçekleşen nokta mutasyonu sonucu 6. Pozisyondaki glutamik asidin yerini valin aminoasidi alır. Böylelikle orak şeklini alan deoksijenize hemoglobin eritrosit deformasyonuna, hemolize, anemiye, oldukça ağrılı vazookluzif ataklara, geri dönüşümsüz son organ hasarlarına ve beklenen yaşam süresinde kısalmaya sebep olur.

Transfüzyon bağımlı β-talasemide adından da anlaşılacağı üzere tedavi devamlı olarak transfüzyon ve demir şelasyonudur. Orak hücreli anemide ise ağrı yönetimi, transfüzyon ve hidroksiüre tedavileri ön plana çıkmaktadır. Allojenik kemik iliği transplantasyonu her iki hastalığı da tamamen iyileştirebilir fakat tedaviye uygun hastaların sadece %20’den azı insan lökosit antijen uyumlu donörleri bulabilmektedir.

Çare Fetal Hemoglobin mi?

Fetal hemoglobin (HbF) erken gestasyonal dönemden postnatal 1 ila 2 ay boyunca yetişkin HbA üretilene kadar eritrositlerimizin içini doldurur. Postnatal dönemde HBB geni üzerinden beta globin zinciri üretilmeye başlandıkça HBG geni üzerindeki gama globin üreten bölgeler özellikle BCL11A adlı bir transkripsiyon faktörü aracılığıyla baskılanırlar ve böylelikle eritrositlerimiz HbA baskın hale gelir.

Aslında fetal hemoglobinin (HbF)’nin orak hücreli anemideki rolü altmış yıldan fazla bir süre önce Dr. Janet Watson’ın yenidoğan hastalarında daha az semptom olması, deoksijenize eritrositlerinin daha uzun sürede oraklaşması ve hatta orak hücreli anemi olan annelerinin eritrositleri kadar yaygın bir şekilde deformasyona uğramadığını gözlemlemesiyle ortaya konmuştu. Watson bu gözlemlerine yenidoğanların kanlarındaki HbF seviyelerinin yüksekliğini de eklemişti. Daha sonra yapılan orak hemoglobin (HbS) jelasyon çalışmaları gösterdi ki HbF, HbS ile etkileşime geçmiyordu. Bu sayede yenidoğanlarda, heterozigot orak hücreli anemi ve eşliğinde kalıtsal sürekli HbF tablosu görülen vakalarda HbS seviyesi çok yüksek olmasına rağmen bu hastalar klinik olarak normal olabiliyorlardı. Ayrıca Senegal ve Suudi-Hintli HBB benzeri gen kümesi haplotipli hastalarda da istisnai olarak yüksek HbF seviyelerine rastlanmaktadır. Bu hastalar asemptomatik olmamakla birlikte genellikle daha hafif klinik bulgular gösterirler.

HbF, orak hücreli aneminin klinik ve hematolojik şiddetini azaltmak açısından en güçlü modülatör olarak görev yapmaktadır. Yüksek HbF seviyeleri β-talasemi ve orak hücreli anemi hastalarında mortalite ve morbiditeyi iyileştirme ile ilişkilendirilmiştir. Ayrıca orak hücreli anemide akut ağrıların sıklığını azaltmakta, daha az bacak ülseri ve osteonekroz görülmesine sebep olmakta, genel olarak hastalığın şiddetini azaltmaktadır.

Alfa ve beta gen kümelerinin kromozomlar üzerindeki yerleşimi
Kaynak: Molecular basis of α-thalassemia – Scientific Figure on ResearchGate. Available from: https://www.researchgate.net/figure/Schematic-presentation-of-the-chromosomal-location-of-the-a-and-b-globin-gene-clusters-on_fig1_319971874 [accessed 23 Jun, 2022]

CRISPR ve Yeni Umutlar

2019 yılında bir grup bilim insanı yukarıda bahsettiğim sebeplerden dolayı fetal hemoglobinin orak hücreli anemi ve β-talasemi tedavisinde iyi bir seçenek olabileceğini düşündü. Hipotezleri şu yöndeydi: Eğer HbF’e sahip hasta yetişkinlerde klinik seyir daha iyi ve hafifse buna sahip olmayan yetişkinlerde de dışarıdan HbF üretimini tetiklemek mümkün müydü? Tahmin edilebileceği üzere altmış yıldan fazla zamandır bilinen bir gerçeği hipoteze çeviren ilk bilim insanları değillerdi. Daha önce de pek çok farmakolojik ajanla ve çeşitli yöntemlerde bunu denemiş çalışmalar mevcuttu. Fakat bu konuda CRISPR’dan faydalanan ilk bilim insanları olacaklardı.

Deneyler 19 yaşında bir β-talasemi ve 33 yaşında bir orak hücreli anemi hastası iki kadın ile başladı. Her iki hastaya da düzenli olarak kan transfüzyonu yapılmakta ve her ikisi de hastalıklarının klinik bulgularını göstermekteydiler. İlk aşamada hastaların hematopoetik kök hücre ve progenitor hücreleri toplandı. Arkasından kemoterapi uygulanarak kemik iliklerindeki bütün hematopoetik seriler sıfırlandı. Daha sonra CRISPR-Cas9 yöntemi kullanılarak düzenlenen hematopoetik kök hücre ve progenitor hücrelerdeki BCL11A’nın ekspresyonu azaltılıp fetal hemoglobin (HbF) üretebilecek kök hücreler elde edildi. Elde edilen bu modifiye hücreler hastalara tekrardan verildi. Her iki hasta da 12 aylık süre boyunca %99’dan fazla panselülarite sağlayıp fetal hemoglobin seviyelerinde düzenli bir artış gösterdiler. β-talasemi hastasının 15 aylık, orak hücreli anemi hastasının ise 9 aylık tedavisi sonunda kan transfüzyonuna ihtiyaçları kalmamıştı. Çalışmanın başlamasının üzerinden geçen bir yılı aşkın süreden sonra verdiği röportajda çalışmaya orak hücreli anemi hastası olarak katılan Victoria Gray “Gayet iyiyim (…) Şimdiye kadar orak hücreli anemiyle ilgili bir sıkıntım olmadı (…) Bu ben ve ailem için çok büyük bir şey. İki yıl boyunca hiç hastaneye uğramadığıma inanamıyorum. Bunun için minnettarım.” ifadelerini kullandı.

İllüstrasyon/ Emma Verdet

Çalışma Büyüyor!

Çalışma sonuçlarının hem hastalar hem de bilim dünyası adına umut verici olması üzerine ekip hasta sayısını artırarak 44 β-talasemi ve 31 orak hücreli anemi hastasını daha Faz II çalışmalarına dahil etmeye karar verdi. Şimdiye kadar 44 β-talasemi hastasından 42’si kan transfüzyonuna ihtiyaç duymazken 31 orak hücreli anemi hastasının hiçbirinde de tedavi başladığından beri vazookluzif ataklara rastlanmadı. 75 hasta üzerinde gerçekleştirilen Faz II çalışmalarının sonuçları 15 Haziran’da Avrupa Hematoloji Derneği’ndeki bir toplantıda sunuldu. Avustralya Ulusal Üniversitesi’nden Gaetan Burgio sonuçlar için “Sonuçlar CRISPR terapisi için kayda değer bir başarı.” derken yine de çalışmanın tüm sonuçlarının yayınlanmaya ihtiyacı olduğunun altını çizdi.

Faz III çalışmalarıyla bir sonraki aşamaya geçmeyi planlayan ekip 12-35 yaş arası hastalar üzerinde elde edilen başarının sonucunda 12 yaş altı çocukları da projeye dahil ederek çalışmayı genişletmeye karar verdiler.

Ne Kadar Güvenli?

Tedavinin güvenliği konusunda çalışmanın içinde yer alan Londra Imperial College’dan Doktor Josu de la Fuente şunları dile getiriyor “Konvensiyonel kemik iliği transplantasyonun da CRISPR tedavisinin de çok ciddi bir dezavantajı var. Her ikisinde de insanların var olan kan kök hücrelerini kemoterapi aracılığıyla öldürüp yenileri için yer açmak zorundayız. Bu da infertilite başta olmak üzere pek çok önemli yan etkiyi beraberinde getiriyor.” fakat kendisi aynı zamanda gelecekte kan kök hücrelerini öldürmenin, antikorları da içeren yeni bir yöntemle, kemoterapiye oranla daha güvenli hale geleceğini umut ettiğini belirtiyor.

Ayrıca günümüzde her iki yaklaşım da oldukça pahalı ve üst düzey eğitimli personel gerektirmekte. Bu da en azından şimdilik gen düzenleme yönteminin dünya çapında fayda sağlayan bir tedavi yöntemi olmasını zorlaştırıyor. Zaman geçtikçe ve CRISPR’ın tıp dünyasında kullanımı artıkça inanıyorum ki bu yöntem de en ulaşılabilir tedavilerden biri haline gelecektir.

Son Olarak…

CRISPR teknolojisi kullanılmaya başladığı ilk günden beri etik yönüyle de gündeme gelen bir konu olmuştur. Hatta kimi zaman onunla başarabileceklerimizden çok distopik yanıyla biraz göz korkutur hale gelmiştir. Fakat tüm dünyada ve ülkemizde önemli bir sağlık sorunu olan β-talasemi ve orak hücreli anemi gibi kalıtsal tek gen hastalıklarına bakışı ve tedaviyi bu denli başarılı bir şekilde değiştirebilmesi de kesinlikle göz ardı edilmemesi gereken bir noktadır. Tedavi edilmeyi bekleyen, tedavisi olmayan pek çok nadir hastalık için yeni bir umut ışığı olan bu yönteme inanmaya ve desteklemeye devam edilmelidir. Etik ilkelerinden şaşmadan ve belli başlı katı düzenlemeler getirerek asıl potansiyeli ortaya konduğunda CRISPR teknolojisi ile önümüzde tıp dünyası için çok parlak bir gelecek olduğu beklenen bir gerçekliktir.

Kaynakça

[1] https://www.newscientist.com/article/2324518-children-to-get-crispr-treatment-for-sickle-cell-disease-in-trial/

[2] https://www.newscientist.com/article/2246020-three-people-with-inherited-diseases-successfully-treated-with-crispr/

[3] Akinsheye I, Alsultan A, Solovieff N, et al. Fetal hemoglobin in sickle cell anemia. Blood. 2011;118(1):19-27. doi:10.1182/blood-2011-03-325258

[4] Haydar Frangoul, M.D., David Altshuler, M.D., Ph.D., M. Domenica Cappellini, M.D., Yi-Shan Chen, Ph.D., Jennifer Domm, M.D., Brenda K. Eustace, Ph.D., Juergen Foell, M.D., Josu de la Fuente, M.D., Ph.D., Stephan Grupp, M.D., Ph.D., Rupert Handgretinger, M.D., Tony W. Ho, M.D., Antonis Kattamis, M.D., et al. CRISPR-Cas9 Gene Editing for Sickle Cell Disease and β-Thalassemia. N Engl J Med 2021; 384:252-260. DOI: 10.1056/NEJMoa2031054

[5] https://www.npr.org/sections/health-shots/2021/12/31/1067400512/first-sickle-cell-patient-treated-with-crispr-gene-editing-still-thriving#:~:text=That%20involved%20doctors%20taking%20cells,more%20easily%20than%20ever%20before.

[6] https://www.npr.org/sections/health-shots/2019/12/25/784395525/a-young-mississippi-womans-journey-through-a-pioneering-gene-editing-experiment

Mustafa EMRE

Akdeniz Üniversitesi Tıp Fakültesi Bilimsel Araştırma Topluluğu Üyesi

3 thoughts on “CRISPR’ın Tedavi Edebileceği İlk Tek Gen Hastalıkları

  • 25 Haziran 2022 tarihinde, saat 13:53
    Permalink

    Gelişmeler çok ümit verici ve olumlu sonuçları heyecanla bekliyoruz , bu güzel gelişmeden bizleri haberdar eden arkadaşımıza teşekkür ederiz …

    Yanıtla
    • 26 Haziran 2022 tarihinde, saat 23:40
      Permalink

      Gelişmeleri sizler için takip etmeye devam edeceğim, güzel yorumunuz için teşekkürler.

      Yanıtla
  • 26 Haziran 2022 tarihinde, saat 14:52
    Permalink

    Çok güzel bir yazı olmuş tebrik ederim canım arkadaşım.

    Yanıtla

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.