Furkan M. TORUN & Dr. Oktay I. KAPLAN 

Teşhisi ve tedavisi en zor hastalıklar hangileridir dendiği zaman tıbbi eğitim alanlar dahi çoğu kimsenin aklına Joubert sendromu, Bardet-Biedl sendromu gibi nadir hastalıklar gelmez. Geçtiğimiz 100 yılda ve özellikle son 30 yılda tıbbi alanlarda kayda değer gelişmeler yaşanmasına rağmen nadir hastalıkların teşhisi ve tedavisinde hala zorlanmaktayız.

Nadir hastalıkları kısaca tanımlamak gerekirse Avrupa Birliğinin aldığı karara göre her 2.000 kişide bir, ABD’deki karara göre ise 200.000 ‘den az sayıda kişiyi etkileyen hastalıklara ‘nadir hastalık’ ismi verilir. – Dünyada şu an tanımlanan en az 7000 farklı nadir hastalık olduğu bilinmekte iken bu 7000 civarı hastalığın %95’i için hâlâ Amerikan Gıda ve İlaç Birliği (FDA) tarafından onaylanmış bir tedavi yöntemi bulunmamaktadır. Nadir hastalıkların adından da anlaşılacağı üzere bu hastalıklar tek başlarına çok küçük bir popülasyonu etkilese de Dünya’da ve Türkiye’de sırasıyla 350 milyon ve 5 milyon kişinin bu hastalıklardan etkilendiği tahmin edilmektedir.

Göz rengi, saç biçimi, boyumuzun uzunluğu gibi bireysel özelliklerimiz için kılavuzluk eden ve canlılığın en temel ihtiyaçlarından biri olan proteinlerin kodlanmasında görev alan DNA’mızdaki küçük parçalara gen adı verilir. Gen terapisi/tedavisi ise temelinde, fonksiyonel bozukluğa ya da eksikliğe sahip olan bir genin sebep olduğu hastalığı tedavi etmek amacıyla hastaya, söz konusu gene ait doğru DNA parçasının verilmesi işlemidir. Kısacası gen terapisi, sorunları nükleotid düzeyinde DNA ameliyatı ile çözmektedir. Nadir hastalıkların çoğunun (%80) gen bozukluğundan kaynaklandığını düşünürsek hastalıkların tedavisi için dışarıdan eksik olan genin verilmesi akıllı bir çözüm gibi görünmektedir.

Uzun zamandır üzerinde çalışılan gen terapi yöntemi bu noktada sorunlara çözüm olma potansiyeline sahip miydi? 7000’e yakın farklı hastalığın her biri için farklı bir sürece gereksinim duyulması nadir hastalıklar için çalışma yapmayı zorlaştırıyor olsa da gen terapisinin arka planındaki en büyük avantajlardan birisi de kalıcı çözüm sunma potansiyeline sahip olmasıdır.

Toz pembe hayal gibi görünen bu rüyanın aslında günümüzde uygulanma noktasına ulaştığına dikkat çektikten sonra bugünkü yazımıza, gen terapisinin tarihçesi ve uygulamalı örnekleri hakkında konuşarak devam edeceğiz. Teorik olarak yöntem başarılı gözüksede gen terapisinin geçmişine bakıldığında ilk denemelerin yapıldığı dönemlere göre epey bir mesafe kat edildiği fakat bu süreçte bazı kayıpların da yaşandığı görülmektedir.

1960’lı yıllarda bakterilerde moleküler genetiğin ve gen transferinin temellerinin oluşturulması, daha sonraki yıllarda viral vektörlerle ya da genetik olarak modifiye edilmiş hücreler sayesinde diğer canlılara gen transferi yapılması kaçınılmaz hale getirilmiştir. 1972 yılında ise Science dergisinde yayınlanan makale ile insan genetik hastalıklarında gen terapisi çözümüne bir kez daha değinilmiştir. Fakat gen terapisinin/tedavisinin temelinde yer alan sorun, ilgili genin hücrenin içine nasıl verileceğinin bilinmemesiydi. Takvimler 1980’leri gösterdiğinde retrovirüs vektörlerinin gelişmesi, memeli hücrelerine yapılacak olan gen transferinin de önünü açmıştı.

Bu bağlamda ilk girişim Martine Cline tarafından 1980 yılında gerçekleştirilmeye çalışılmış olsa da daha sonra iki β-talasemi hastasının kemik iliği tedavisi almasından ötürü M. Cline’a yapılan destek, insanlar üzerinde rekombinat DNA araştırması ve deneylerini düzenleyen kuralları ihlal ettiği gerekçesiyle NIH (National Institues of Health [Ulusal Sağlık Enstitüsü]) tarafından kesilmiştir.

İlerleyen süreçte gen terapisi fikrinin tedavi amaçlı insanlarda ilk kullanımı ise 14 Eylül 1990’da French Anderson ve takım arkadaşlarının yaptığı çalışmaya dayanmaktadır. Bu çalışma sayesinde ADA (adenosine deaminase) genini taşıyan retrovirüs vektörü ile şiddetli/ağır kombine immün yetmezlik (AKİY [ing.: SCID]) isimli hastalığı taşıyan Ashanthi DeSilva ve Cindy Kisik isimli 2 çocuğun tedavisi sağlanmıştır. Bu yapılan çalışmada yürütülen aşamalar ise kısaca beyaz kan hücrelerinin hasta çocuktan alınması, Adenosine deaminase’yi üreten fonksiyonel genin bu alınan hücrelere yerleştirilmesi ve doğrulanan hücrelerin tekrar hastaya verilmesidir. Ne yazık ki bu başarıyı, gen tedavisinin doğrudan bir sonucu olarak ölen 18 yaşındaki Jesse Gelsinger izledi. Üzücü olay, OTC (ornithine transcarbamylase) genini doğrudan kan dolaşımına yerleştirmek için adenovirüsün in vivo olarak hastaya verildiği bir gen terapisinde gerçekleşmiştir. Jesse Gelsinger, tedaviden sonraki bir kaç gün içerisinde muhtemelen vücudun virüse karşı şiddetli olarak verdiği immün sistem cevabı sonucu oluşan çoklu organ yetmezliğinden öldü. Aslında bu durumun en büyük sebeplerinden birisi de genlerin teslimi için kullanılan vektörlerin genomun rastgele bir yerine girmesidir ve bu bağlamda gen terapisi hakkında birçok soru işareti bireylerin zihninde oluşmaya devam etmiştir. Bu durum gen terapisinde zaman içerisinde bir çok inişlerin ve çıkışların olmasına sebep olmuştur.

Cindy ve Ashanthi 1992’de gen terapisinin öncüleri ile beraber: (soldan sağa doğru) French Anderson, MD; Michael Blaese, MD; ve Kenneth Culver.

1. Hücrelerin hastadan seçilmesi
2. Laboratuvar koşullarında virüs için çeşitli değişikliklerin yapılması
3. İlgili genin virüse enjekte edilmesi
4. Değiştirilen virüsün hastanın hücrelerine gönderilmesi
5. Hücrelerin genetik olarak modifiye olması
6. Değişime uğrayan hücrelerin hastaya verilmesi

Gen terapisinin mucizevi dokunuşuna bir başka örnek ise X kromozomunda yer alan ILG2RG geninin mutasyona uğraması sonucu ortaya çıkan SCID’nin bir başka formu olan SCID-X1 (X-linked severe combined immunodeficiency) hastalığı, bir başka ismiyle, Bubble Baby Syndrome olarak isimlendirilen Balon Bebek Sendromu verilebilir. Bu hastalıkta, bağışıklık sisteminde olan sorun nedeniyle belki biz sağlıklı bireylerde bir gribe neden olabilecek çevresel faktörler bu hastalığa sahip bireylerde ölümcül etkiye sahip olabilir. Bu yüzden SCID hastalığına sahip bireylerde yaşam süresi maalesef çok kısadır. İlerleyen süreçte, gen terapisi ile IL2RG geninin doğru formu hastalara vektör aracılığıyla verilmiştir. Ne yazık ki, yapılan bir çalışmada tedavi edilmiş olan 9 hastanın 4’ünde tedaviden 31-68 ay sonra lösemi gözlenmiştir.

Yazımızın başında genlerin hasta bireyin hücrelerine teslimatının en önemli problemlerden biri olduğunu ve bunu sağlamak için (gene delivery) virüslerin kullanıldığından bahsetmiştik. Doğru formu verilecek olan genin iletilmesinde en önemli faktörlerden biri olan ideal vektörün seçimi yapılırken; bağışıklık sistemi tarafından cevap oluşturmama (toksik olmama), teslim edilecek bölgeye/dokuya spesifik olma, verilecek DNA için yeterli kapasiteye sahip olma gibi bazı özellikler aranmaktadır.

Gen terapisine dair istatistiklere değinecek olursak, ülkeler bazındaki karşılaştırmasına bakıldığında en çok klinik gen terapisinin Amerika Birleşik Devletlerinde yapıldığı görülmektedir. Ek olarak, klinik tedavi boyutunda en çok gen terapisi görmüş hastalık türü %65’lik bir oran ile kanserdir. Kanseri takip eden diğer hastalık türü ise %11 ile tek genden kaynaklanan (monogenik) hastalıklardır.15 İstatistiksel olarak büyük tabloya dikkat etmek gerekirse, gen terapisinin yıllar içerisinde onaylanmış klinik denemelerinin sayısı epey dalgalanma yaşamış olsa da sonuç itibariyle gün geçtikçe bu sayı artmıştır.

Gen terapisinin emekleme yıllarında meydana gelen üzücü olaylar sonraki yıllarda o eksiklikleri giderme yoluyla aşılmaya çalışıldı ve son dönemlerde gen terapisi adına büyük gelişmeler yaşandı. Gen terapisi için üretilen ve onaylanan ilk ilaç, uniQure isimli şirketin ürünü olan ve 1.1 milyon € (euro) gibi çok uçuk bir fiyata sahip olan Glybera idi. Milyonda bir kişiyi etkileyen ve LPL genindeki mutasyondan kaynaklanan LPLD (Lipoprotein Lipase Deficiency [Lipoprotein Lipaz Eksikliği]) hastalığını hedef alan Glybera ilacının 25 Ekim 2017’de bitmiş olan onay tarihi de pazar payının büyük olmaması sebebiyle yenilenmedi.

Bir başka gen terapi çalışması da en önemli duyu organlarımızdan biri olan gözlerimiz için gerçekleştirildi. Spark Therapeutics isimli şirketin ürettiği FDA (U.S. Food and Drug Administration [ABD Gıda ve İlaç İdaresi]) onaylı ilaç olan Luxturna (voretigene neparvovec-rzyl), RPE65 geninde mutasyona sahip olan bireylerin görsel pigmentlerinde bozulmaya ve fotoreseptörlerin işlev kaybına neden olarak bireylerde görme duyusunu etkileyen bir hastalığı hedef aldı. Çeşitli sıçan ve köpekler üzerinde yapılan çalışmalardan elde edilen sonuçlar heyecan yaratmış ve AAV virüsü ile göz anatomisinin insana benzerlik göstermesinden ötürü Briard türü köpeklerde yapılan denemelerde olumlu sonuçlar alınmıştır ve dikkat çekici bir şekilde, tüm denemelerde hastalar, tedaviden birkaç ay sonra çeşitli derecelerde olsa da, görsel düzelmelerin birkaç yönünü sergilemiştir.

Gen terapisine dair bir başka örnek olarak da 2012 yılında farelerde yapılan ve başarıyla sonuçlanan bir başka çalışma verilebilir: Vücudumuzun hemen hemen bütün hücrelerinde bulunan görme, koku alma gibi bir çok hayati fonksiyonda rol alan silya isimli yapılar bulunmaktadır ve bu çalışmada silya isimli yapılarda meydana gelen mutasyonlar veya çeşitli sorunlar sonucu ortaya çıkan siliyopati isimli hastalık grubu ele alınmıştır. IFT88 isimli, silyalarda görev alan bir gendeki mutasyon sonucu farelerde koku alma duyusunda hasar meydana gelmiştir ve bu durum farelerin erkenden ölmelerine sebep olmaktadır. Bu durumu çözmek isteyen araştırmacılar, bir virüs çeşidi olan adenovirüs içerisine fonksiyonel olarak görevini gerçekleştirebilen IFT88 genini yerleştirip daha sonra bu virüsü farelere enjekte etmişlerdir. Genin görevini yerine getirmesiyle, farelerde koku fonksiyonun kazanımı sağlanmıştır.

Yakın zamanda ülkemizde de gündem olan ve gen terapisi ile artık çözüme kavuşabilen bir diğer hastalık ise SMA (Spinal Muskuler Atrofi). Omurilikte bulunan ve kasların hareketinden sorumlu olan bazı hücrelerin görevlerini yerine getirmemesi veya zarar görmesi sonucu ortaya çıkan bu hastalık, kol, bacak ve gövde kaslarının hareket edememesi ile sonuçlanır. 4 farklı tipi olan bu hastalık, kaslarda zayıflık gözlenirken, bağımsız oturamama ve baş kontrolünü dahi yapamayacak duruma gelme ile de karşılaşılabilir. –

New England Journal of Medicine adlı özel bir dergide yayınlanan çalışma ile SMA Tip 1 hastalığına neden olan SMN1 genine adeno-associated virus serotype 9 (AAV9) isimli bir virüs aracılığı ile fonksiyonel olan gen 15 hastaya tek seferde teslim edildi. Üç hasta düşük dozda alırken, 12 hastaya ise yüksek doz uygulandı. Çalışmanın ilk fazında, yüksek doz alan hastaların motor fonksiyonlarında iyileşme gözlendi ve eski hallerine göre daha az ihtiyaç duyacak duruma geldiler. Hatta çalışmanın sonunda yüksek doz alan hastaların çok büyük kısmı baş kontrolünü sağlayabilirken, 2 hasta ise emeklemeyi başarmıştı.

Yazımızın en başında gen terapisinin nadir hastalıklar için birer umut ışığı olduğundan kısaca bahsetmiştik. Zira şu ana kadar gerçekleştirilmiş yayınlar ve yapılan klinik çalışmaların verilerinin tutulduğu ClinicalTrials veritabanındaki kayıtların sayısı da bu konuda bizlere birer dayanak noktası olmuş durumda.

2017 gen terapisi açısından belki de başarılı yıl idi

Araştırmacılar, 2017 Mart ayında Fransa’da gerçekleşen gen terapisi çalışması ile kan hücrelerini etkileyen orak hücre hastalığının (sickle-cell disease) pençesinde olan bir genci iyileştirmeyi başardıklarını duyurdu. Çocuğun kemik iliğindeki kök hücrelerine ulaşmayı başaran bilim insanları, kırmızı kan hücrelerinin orak şeklini almasını engellemek için ilgili genin kopyasını alınan hücrelere girmesini sağlayarak hücrelerde genetik değişiklik yaptılar. Tedavi edilen hücreler hastaya geri verildiğinde normal kan hücreleri yapmaya başlamıştır. Tedavinin ardından geçen 2 yıldan fazla bir sürede hasta, bu sağlık probleminin yan etkilerinden kurtulmak için yeterince sağlıklı alyuvara (kırmızı kan hücresine) sahip olmuştur

Bir başka benzer çalışma ise epidermolizis bülloza (epidermolysis bullosa) isimli hastalığa sahip ve cildinin dış katmanının %60’ına yakınını kaybeden bir çocuk için gerçekleştirildi. Araştırmacılar bu duruma çözüm bulmak adına çocuğun cildinden sağlıklı olan hücreleri aldılar, bu duruma sebep olan LAMB3 geninin fonksiyonel olan versiyonu ile laboratuvar şartlarında alınan hücreleri genetik olarak modifiye ettiler ve bu hücrelerin küçük katmanlara dönüşmesine izin verdiler. Daha sonrasında bu katmanlar üç ameliyatlık bir dizi operasyonla Almanya’daki bir hastanede çocuğa nakledildi.

Gen terapisi alanında yapılan son araştırmalar ve deneyler ise F8 (faktor 8) genindeki değişikliklerden kaynaklanan kan pıhtılaşması için gerekli proteini üretemeyen ve kontrol edilemeyen kanamalara sebep olan Hemofili A hastaları için de bir umut ışığı oldu. BioMarin isimli biyoteknoloji şirketi tarafından desteklenen ve aralık ayında The New England Journal of Medicine dergisinde yayınlanan makale ile 9 erkek hasta üzerinde bir buçuk yıl süren çalışma ile hastaların daha az kanama sorunu yaşadığı ve pıhtılaşma faktörlerinde de pozitif yönde ilerlemeler sağlandığı kanıtlanmıştır. Benzer semptom ve belirtiler gösteren ama F9 genindeki değişikliklerden kaynaklanan Hemofili B hastaları için de gen terapisi yine 2017 yılında yapıldı. 10 erkek Hemofili B hastası üzerinde yürütülen bu çalışmada birçok klinik denemede de olduğu gibi yine adeno-associated viral (AAV) vektörü kullanıldı ve bu sefer karaciğer için özel hazırlanmış bir gen bölgesini(promoteri) ve F9 transgenini (bir organizmadan başka bir organizmaya sokulan DNA segmenti) iletmek için kullanıldı.

Disiplinlerarası bir yaklaşım olan gen terapisi; teknoloji, biyoloji ve tıp alanındaki gelişmelerden etkilenerek gün geçtikçe daha verimli ve daha az yan etki gösterir hale gelecek iken nadir hastalıklar için ise hikayenin yeni başladığı ve daha çok yolun alınacağı söylenebilir.

KAYNAKLAR:
“Rare diseases – European Commission.” https://ec.europa.eu/health/rare_diseases/overview_en. Erişim tarihi: 28 Nis. 2018.
“Office of Special Medical Programs > Office of Orphan Products … – FDA.” 30 Kas. 2017, https://www.fda.gov/AboutFDA/CentersOffices/OfficeofMedicalProductsandTobacco/OfficeofScienceandHealthCoordination/ucm2018190.htm. Erişim tarihi: 28 Nis. 2018.
“NRD-1008 FactSheet_5 – National Organization for Rare Disorders.” http://cdn.rarediseases.org/wordpresscontent/wp-content/uploads/2014/11/NRD-1008-FactSheet_5.pdf. Erişim tarihi: 28 Nis. 2018.
“Gene Therapy for Human Genetic Disease? | Science.” http://science.sciencemag.org/content/178/4061/648. Erişim tarihi: 23 Nis. 2018.
“An early history of gene transfer and therapy. – NCBI.” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8049304. Erişim tarihi: 23 Nis. 2018.
“Martin Cline loses appeal on NIH grant | Science.” http://science.sciencemag.org/content/218/4567/37.1. Erişim tarihi: 23 Nis. 2018.
“Gene therapy finds its niche | Nature Biotechnology.” 7 Şub. 2011, https://www.nature.com/articles/nbt.1769. Erişim tarihi: 23 Nis. 2018.
“T Lymphocyte-Directed Gene Therapy for ADA− SCID: Initial … – Science.” http://science.sciencemag.org/content/270/5235/475. Erişim tarihi: 23 Nis. 2018.
“Fatal systemic inflammatory response syndrome in a … – Science Direct.” https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1096719203001690. Erişim tarihi: 1 May. 2018.
“[Gene therapy of SCID-X1]. – NCBI.” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18046520. Erişim tarihi: 30 Nis. 2018.
“Why Gene Therapy Caused Leukemia In Some ‘Boy In … – ScienceDaily.” 10 Ağu. 2008, https://www.sciencedaily.com/releases/2008/08/080807175438.htm. Erişim tarihi: 30 Nis. 2018.
“Insertional oncogenesis in 4 patients after retrovirus-mediated gene ….” 7 Ağu. 2008, https://www.jci.org/articles/view/35700. Erişim tarihi: 30 Nis. 2018.
“Gene therapy clinical trials worldwide to 2017 – Wiley Online Library.” 25 Mar. 2018, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/jgm.3015. Accessed 30 Jul. 2018.
“First Gene Therapy Drug Approved in Europe Set to Launch, Priced at ….” https://globalgenes.org/raredaily/first-gene-therapy-drug-approved-europe-set-launch-priced-u-s-1-4-million/. Erişim tarihi: 1 May. 2018.
“Familial lipoprotein lipase deficiency – Genetics Home Reference – NIH.” https://ghr.nlm.nih.gov/condition/familial-lipoprotein-lipase-deficiency. Erişim tarihi: 1 May. 2018.
“Advances in Gene Therapy for Diseases of the Eye | Human Gene ….” https://www.liebertpub.com/doi/full/10.1089/hum.2016.040. Erişim tarihi: 1 May. 2018.
“Gene therapy restores sense of smell to mice : Nature News & Comment.” 4 Eyl. 2012, https://www.nature.com/news/gene-therapy-restores-sense-of-smell-to-mice-1.11333. Erişim tarihi: 5 May. 2018.
“Gene therapy rescues cilia defects and restores olfactory … – Nature.” 2 Eyl. 2012, https://www.nature.com/articles/nm.2860. Erişim tarihi: 5 May. 2018.
“Spinal Muscular Atrophy | Muscular Dystrophy Association.” https://www.mda.org/disease/spinal-muscular-atrophy. Accessed 30 Jul. 2018.
“Spinal muscular atrophy – Genetics Home Reference – NIH.” https://ghr.nlm.nih.gov/condition/spinal-muscular-atrophy. Accessed 30 Jul. 2018.
“Single-Dose Gene-Replacement Therapy for Spinal Muscular Atrophy ….” https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa1706198. Accessed 30 Jul. 2018.
“ClinicalTrials.gov.” https://clinicaltrials.gov/. Accessed 30 Jul. 2018.
“Gene Therapy in a Patient with Sickle Cell Disease | NEJM.” 2 Mar. 2017, http://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa1609677. Erişim tarihi: 5 May. 2018.
“Regeneration of the entire human epidermis using transgenic … – Nature.” 8 Kas. 2017, https://www.nature.com/articles/nature24487. Erişim tarihi: 5 May. 2018.
“Hemophilia – Genetics Home Reference – NIH.” 24 Jul. 2018, https://ghr.nlm.nih.gov/condition/hemophilia. Accessed 30 Jul. 2018.
“AAV5–Factor VIII Gene Transfer in Severe Hemophilia A | NEJM.” 9 Ara. 2017, https://www.nejm.org/doi/10.1056/NEJMoa1708483. Erişim tarihi: 5 May. 2018.
“Hemophilia B Gene Therapy with a High-Specific-Activity Factor IX ….” https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa1708538. Accessed 30 Jul. 2018.

İçerik Görsel Kaynağı: https://pixabay.com/tr/dna-biyoloji-bilim-dna-sarmal-163710/

Dr. Oktay co-organized CRISPR/Cas9 workshop at Uskudar University.

Detaylı Bilgi: http://haber.uskudar.edu.tr/icerik/detay/2632

Dünya Nadir Hastalık Günü | 28 Şubat 2018

 Canlıya saç, göz, ten rengini veren, yüz şeklinin oluşmasını sağlayan ve bazı insanların daha sağlıklı yaşamasına vesile olan veya bazılarının erken yaşlarda sağlık sorunlarıyla karşılaşmasına neden olan özetle yaşayan organizmalar hakkında en karmaşık ve en gizemli bilgileri içeren materyalin DNA olduğu 1944 yılından beri bilinmekte. Yaşamın kodlarını içeren DNA, bazı insanlarda hatalı kodlama nedeniyle sağlık sorunlarına neden olmakta ve bu hatalı kodlamalar zengin veya fakir ayrımı gözetmeksizin anne ve/veya babadan bir sonraki nesle aktarılmakta.

Tıpkı Angelina Jolie’nin annesi Marcia Lynne Bertrand’de olduğu gibi. Marcia Lynne Bertrand, 46 yaşında kansere (göğüs ve yumurtalık kanserlerine) yakalanmıştı ve 10 sene kanserle mücadele ettikten sonra çok genç sayılabilecek bir -56 yaşında- 2007’de hayata veda etmek zorunda kaldı. Marcia Lynne Bertrand’in erken yaşta kanserle tanışmasının nedeni DNA’sındaki hatalı bir kodlamadan kaynaklanmaktaydı ve çoğu insanda normal şekilde çalışan BRCA1 adlı protein hatalı kodlama nedeniyle olması gerektiği gibi çalışmamaktaydı. Marcia Lynne Bertrand’in genomundaki bu hatalı kodlama doğumuyla beraber Angelina Jolie’ye de geçmişti ve önemli olan bu hatalı kodlama Angelina Jolie’nin de tıpkı annesi gibi göğüs ve yumurtalık kanserlerine yakalanma riskini arttırmaktaydı. DNA’daki hatalı kodlamayı şu anki teknolojik imkanlarla gideremeyecek olan doktorları, Angelina Jolie’nin göğüs kanserine yakalanma riskini % 87 olarak hesapladılar. Bu oran yumurtalık kanseri için % 50 olarak bulundu. Doktorların önerebileceği tek bir yol kalmıştı ameliyatla göğüs ve yumurtalıkların alınmasıydı ve Angelina Jolie doktorlarının tavsiyesine uydu ve “önleyici ikili mastektomi” ameliyatı ile göğüslerini 2013 yılında aldırdı. Daha sonra yumurtalık ameliyatı ile yumurtalıklarını da aldırma kararı aldı.

Angelia Jolie bir kadın için olabilecek en ağır kararları vermek zorunda kalmıştı. Muhtemelen Angelia Jolie dahil olmak üzere genetik hastalıkların pençesindeki milyonlarca insan kendilerini şu soruyu sorarken bulmuş olmalı; bilime harcanan onca emek ve paraya rağmen neden hala DNA’daki hatalı kodlamaları düzeltemiyoruz? Kusurlu organları çıkartmak yerine tamir edecek teknolojimiz yok? Angelina Jolie, DNA’sındaki hatayı düzelten bir teknoloji olmuş olsa böyle dramatik bir karar almak zorunda kalır mıydı?

Bilim bu yüzden yok muydu? Çaresiz kalınan durumlara çare olabilmek için hedeflerin koyulması ve onun için çalışılması. Aslında tıp ve biyolojik bilimiyle uğraşan herkesin aklında DNA’nın hedeflenen bölgesinde kusursuz, güvenilir, etkili ve hızlı değişiklik yapabilecek bir teknoloji geliştirme düsüncesi vardı. Bu konuda ilk başarılı adım 1991 yılında Nikola P. Pavletich ve Carl O. Pabo adlı iki bilim insanı tarafından atıldı. Bu iki bilim insanı 1991 yılında Zinc Finger adı verilen “Gene Editing” (Gen Düzenlemesi) teknolojisini geliştirdiklerini dünyaca ünlü Science dergisinde duyurdular. Zinc Finger nükleaz teknolojisi çok farklı model sistemlerinde (bitki, sinek, solucan, insan hücre hatları vb) çok uzun yıllar kullanıldı; fakat bu teknoloji çok sınırlıydı ve DNA’nın bazı bölgelerinde işe yaramıyordu. Daha sonraki yıllarda (2009 ve 2012) farklı gen düzenleme teknolojileri geliştirildi. TALEN (Transcription activator-like effector nucleases) adlı yeni gen düzenleme sistemi 2009’da geliştirildi ve bu sistem 2011 yılında yılın metodu olarak seçildi. TALEN farklı model sistemlerinde kullanılmaya başlansa da kullanımı pahalı ve oluşturması zahmetli olduğu için yaygınlaşması sınırlı kaldı.

Şekil 1: CRISPR/Cas9 ile DNA ameliyatı: Rehber RNA hasarlı bölgeyi (Soldaki DNA’da siyah ile işaretlenmiş) buluyor ve Cas9 nükleaz enzimi bu hasarlı bölgeyi kesiyor ve sonrasında DNA tamir sistemi devreye giriyor ve hasarlı bölge düzeltiliyor (Soldaki DNA).

2012 yılında geniş kitlelerin ilgisini çeken çok önemli bir gelişme oldu. Amerikalı Jennifer Doudna, Fransız Emmanuelle Charpentier ve takım arkadaşları bakterilerde yabancı ajanlara karşı savunma sistemi olarak kullanılan CRISPR/Cas9 (Clustered regularly interspaced short palindromic repeats ) sisteminin DNA’nın hedeflenen bölgesinde etkili ve hızlı değişiklik yapmak için kullanılabileceğini gösterdiler. CRISPR/Cas9’un daha önce var olan gen düzenleme teknolojilerine (Zinc Finger ve TALEN) göre daha hızlı olması ve daha kolay kullanılabilir olması ve aynı zamanda daha ucuz olması geniş kitlelerin kullanmaya başlamasına vesile oldu. Bahsettiğimiz bu üç gen düzenleme sistemi de genomun istediğimiz bölgesinde DNA ipliğinde kırık oluşturuyor ve sonrasında DNA tamir mekanizmasının aktive olmasına neden oluyor. Hücre, DNA kırığını düzeltmek için iki DNA tamir mekanizmasından birini, NHEJ (Non-homologous End Joining) ve HDR (Homology-Directed Repair) aktive ediyor ve kullanılan tamir mekanizmasına göre ya ilgili genin fonksiyonunun kaybolmasına sebep olan “gen nakavtı” oluşuyor ya da DNA’da istenen şekilde eklemeler ya da düzeltmeler yapabiliyor (Şekil 1). Kolay kullanımı ve ulaşılabilirliği nedeniyle bir çok bilim insanı CRISPR/Cas9 teknolojisinin getirdiği yeniliği deneylerinde kullanmaya başladı ve CRISPR uygulaması için gerekli araçlar 83 farklı ülkeye dağıtıldı. Yalnız etiksel sorunlar nedeniyle 29 ülkede CRISPR/Cas9’in eşey üreme hücrelerinde uygulaması yasaklandı.

Nano seviyede yapılabilecek “DNA ameliyatı” insan sağlığını tehdit eden DNA’daki hatalı kodlamaları düzeltebilir ve hastalık çıkması engellenebilir veya var olan bir hastalık düzeltilebilir ya da HIV-1 virüsü viral hastalıklar önlenebilir. 5600 civarı genetik hastalık olduğu düşünülürse DNA ameliyatı birçok hastalığın düzeltilmesinde kullanılacaktır. Aslında bu konuda dünya’da adımlar atılmaya başlandı. CRISPR/Cas9’ın öncüsü Feng Zhang önderliğinde kurulan EDITAS Medicine firması 2017’de klinik çalışmalara girmek için çalışmalara başladı. EDITAS firması hedef olarak Leber Congenital Amaurosis (LCA) hastalığını seçti ve LCA gözdeki retinada ışığı alan hücreleri etkileyen ve hastalarda 40 yaş itibariyle görme kaybına neden olan bir hastalık. CRISPR/Cas9 ile bu hastalığa sebep olan genlerden birisi olan CEP290 geninde değişimler yapılması planlamakta ve bu çalışmanın sonuçlarını beklemek çok heyecan verici olacak. Daha önceki tecrübeleri dikkate alarak yine de temkinli olmakta yarar var, LCA için yapılan gen terapisi çalışmalarında RPE65 genini taşıyan zararsız virüsler 2007 yılında gözlere enjekte edilmişti ve birkaç gün sonra hastalar ışığa karşı hassasiyet göstermeye başlasalar da devam eden süreçte hastalar gen terapisi ile elde ettikleri gelişmeleri kaybetmeye başlamışlardı. Ayrıca CRISPR/Cas9 sisteminde klinik çalışmalar öncesinde dikkate alınması gereken çok farklı konular (hassasiyet, verim ve özgüllük) da mevcut.

Bu tür gelişmeler sayesinde CRISPR/Cas9 teknolojisi şimdiden birçok yatırımcının ilgisini çekmeyi başardı. Editas Medicine, Intellea Therapeutics ve CRISPR Therapetics gibi şirketler milyonlarca dolar harcayarak CRISPR/Cas9’un tedavi amaçlı uygulamalarının geliştirilmesine yönelik çalışmalara başladılar bile. Dahası bu teknolojinin tedavi dışındaki uygulamaları da rağbet görmekte. Örneğin Amerikan Kimya Şirketi DuPont, CRISPR/Cas9 kullanım hakları konusunda CRISPR/Cas9’ın öncüsü olan Jennifer Doudna’nin şirketi olan Caribou Bioscience ile anlaşma yaptı. DuPont Şirketi, CRISPR sistemini kullanarak kuraklığa dayanıklı mısır ürettiğini duyurdu ve bu ürünlerin 5-10 yıl içinde piyasada olabileceği tahmin edilmekte. Bilim sürpizlerle dolu. Dünümüzün sürprizi CRISPR/Cas9 idi. Asıl fonksiyonu bakterilerde virüslere karşı savunma sistemi olan CRISPR/Cas9 sisteminin insan sağlığını düzeltebilecek bir sisteme dönüştürülebileceğini kimse önceden kestiremezdi.

Muhtemelen önümüzdeki yıllarda bilim insanları çok hücreli organizmalarda genomu değiştirecek CRISPR/Cas9 ve onun gibi metotlar üzerinde çalışmalara devam edecek; ama şu bir gerçek: Angelina Jolie’ninki gibi genetik hastalıklarına karşı mutlak tedavide hiç bu kadar sonuca yaklaşmamıştık. Bugünün yıldızı bakterilerden alınmış CRISPR/Cas9; ama yarın kim bilir neler getirir? O da muhakkak sürpizlerle dolu.

Not: Gen düzenleme teknolojisi çalışsa bile HDR’daki rolu nedeniyle BRCA1 mutasyonunu düzeltmek için sistemde iyileştirmeler gerekecek.

İyi bir üniversitenin hukuk fakültesinden mezun olup kendi işini de kurduktan sonra eşinle beraber İstanbul’da yaşıyorsun. Yazın en sıcak günlerinden birinin sabahında güneşin yeni doğmaya başlayacağı saatlerde annenden beklenmedik bir telefon alıyorsun. Annen telefonda endişeli bir şekilde uzun süredir uyuyamadığından bahsediyor ve içinden uykusuzluk da bir hastalık olabilir mi diye geçiriyorsun. Muhtemelen annen sıkılmıştır düşüncesiyle hemen yola çıkıp anneni ve babanı ziyarete gidiyorsun. Annenin durumunun anlattığından daha sıkıntılı olduğunu gördükten sonra hemen doktora gidiyorsunuz. Doktorlar için de çözülmesi zor bir vaka olmuş oluyor ve her ne kadar sebebini anlayamasalar da tedaviye uyku ilacıyla başlıyorlar yalnız uyku ilacının etkisiz olduğu hemen anlaşılıyor. Hastalığın ne olabileceği konusunda araştırmalar devam ederken annende halüsinasyonlar ve sayıklama gibi farklı semptomlar da ortaya çıkıyor. İşler daha karışıyor ve annende “dementia” de görülmeye başladıktan kısa süre sonra çok sevdiğin anneciğin hayata gözlerini yumuyor. Neden ölmüştü annen hayatının en güzel yaşlarını yaşıyordu henüz 51 yaşındaydı ve beraber yapacak ne çok şeyiniz vardı. Anneni senden koparan adını bile bilemediğin bu hastalık neydi? Annene otopsi yapılmaya karar veriliyor ve sen tekrar işinin başına İstanbul’a dönüyorsun. Bir gün babandan telefon geliyor ve baban otopsi raporunun geldiğini hastalığın ne olduğunun bulunduğundan bahsediyor. Meraklanıyorsun ve hemen atlayıp memlekete gidiyorsun otopsi sonucunda bulunan hastalığın adı “Ailesel Öldürücü İnsomnia” hastalığı imiş. Baban doktorlardan aldığı bilgiyi sana aktarıp bu hastalığın 50’li yaşlarda kilo kaybı, görme kaybı, uykusuzluk, halüsinasyon, sayıklama ve dementia gibi semptomlarla ortaya çıktığından bahsediyor. Ayrıca bu hastalık kalıtsal bir hastalıkmış ve baban bu hastalık için senin de risk testi yaptırmanı söylüyor. 26 yaşında olan sen endişelenmeye başlıyorsun ve nasıl yani ben de mi risk altındayım düşünceleri seni alıp farklı alemlere götürüyor. Eşinle de konuşuyorsun ve bu testi yaptırmaya karar veriyorsun. Kanını verdikten sonra beklemeye başlıyorsun bir kaç hafta sonra sonuçlar geliyor ve anneni öldüren mutasyonun aynısı sende de varmış.

İnsomnia uykuya dalamama olarak tanımlanabilir ve insomnia nedenleri farklı (stres, dinleneme vb) olmakla beraber milyonları etkilemektedir. İnsomnia, insanlarda fizyolojik sorunlara da neden olmaktadır ve sorunlar kısaca söyledir: yüksek tansiyon, bağışıklık sisteminin zayıflaması, depresyon riski, zihinsel performansın düşmesi, diyabet riski, kalp damar hastalıkları riskinin artması gibi. Bu yukarıda anlatılan kısa hikaye yaşanmış bir hayat hikâyesine benzemektedir. Gerçek hikayenin kahramanı Amerikalı Sonia Vallabh annesini “ailesel öldürücü insomnia” dan 2010 yılının Aralık ayında kaybetti. Annesindeki semptomlar kilo kaybı ve görme kaybıyla başlamıştı ve ilk semptomlar başladıktan sonrasında farklı semptomlar da hastalığa eklenmişti hastalığın ne olduğunu tam anlayamadan annesi vefat etmişti. Sonia, Harvard Hukuk fakültesi mezunu ve eşi Eric Minikel ile beraber Boston’da yaşıyorlar. Sonia, annesini öldüren mutasyonu “prion” adlı geninde taşıdığı haberini aldığında 26 yaşında idi. Sonia Vallabh ve eşi Eric Minikel ikilisi şu anda Harvard Üniversitesi’nde ailesel öldürücü insomnia hastalığı üzerine çalışmalarına devam ediyorlar.

Ailesel öldürücü insomnia hastalığının ortaya çıkma yaşı 50’li yaşlar olduğunu düşünürsek Sonia’yı bu hastalığın kaderinden kurtarma şansımız var mı? Peki bu hastalık neden hala tedavi edilemiyor? 21. yüzyıldayız bir çok hastalığın tedavisinin bulunmuş olması gerekmez miydi? Aslında bu dünya da Sonia’nın yaşadığının benzeri duyguları ve zorlukları yaşayan milyonlarca insan bulunmakta. Ailesel öldürücü insomnia hastalığı da adı sanı duyulmamış 7.000’den
fazla hastalıktan sadece birisi. 21. yüzyıl kavramı insanı biraz yanıltıyor karşımıza şöyle bir gerçek çıkıyor adı dahi duyulmamış “nadir hastalıklar” olarak bilinen bu hastalıkların yalnızca 5% için Amerikan İlaç ve Gıda Dairesinin (FDA) onayından geçmiş tedavi yöntemi bulunmaktadır. Geriye 6500’den fazla kalmakta ve bu hastalıkların tedavisi için bekleyen milyonlar bulunmakta.

Daha az sıklıkla görüldüğünü ifade etmek için “nadir” olarak adlandırılan bu hastalıklarda hastalığın bir çok belirtisi olması ve bu belirtilerin yaygın olmaması sebebiyle bir çok doktor hastalığın teşhisi konusunda zorlanmaktadır “Nadir hastalıklar” tek tek incelendiğinde görülme sıklığı yüksek olmayan ancak toplu olarak bakıldığında azımsanmayacak kadar çok bireyi etkileyen hastalıklardır.
Peki bir hastalığın nadir olup olmadığı neye göre belirleniyor? Nadir hastalık tanımı ülkeden ülkeye farklılık gösterir. Amerika’da hastalık 200.000’den daha az kişiyi etkiliyorsa bu hastalık “nadir” olarak kabul edilir. Bu durum İngiltere’de daha farklıdır. İngiltere, 50.000’den daha az kişiyi etkileyen hastalıkları “nadir” olarak kabul etmektedir. Avrupa’da ise her 2000 kişiden 1’inde bu hastalık görülüyorsa “nadir hastalık” kategorisi içinde yer alır.
Amerika’da toplamda 30 milyon kişi bu hastalıklardan etkilenirken Avrupa’da bu rakam 35 milyondur. Türkiye’ye bakıldığında ise nadir hastalıklardan etkilenen kişi sayısı 5 milyon olarak tahmin edilmektedir. Kısacası Türkiye’de her 16 kişiden 1’i nadir hastalığa sahiptir. Tüm dünyadaki rakama bakacak olursak bu rakam 350 milyon kişi civarındadır (1,2)
Nadir hastalıkların oluşum nedenine bakıldığında, hastalıkların %80’inin genetik kaynaklı olduğu gözlemlenmiştir. Yani bu hastalıklar yapı taşımız olan DNA’da meydana gelen kalıtsal mutasyonlardan kaynaklanır tıpkı Sonia’da olduğu gibi. Sonia annesinden aldığı mutasyonlu bölge nedeniyle ileride annesinin yakalandığı hastalığa yakalanma riski taşımakta. Nadir hastalıklardan etkilenenlerin %50’si çocuklardır. Bu çocukların %35’i henüz 5 yaşına gelmeden ölmektedir. Çünkü nadir hastalıklar büyük çoğunlukla kronik ve her geçen gün daha da ağırlaşan hastalıklardır. Bu nedenle de nadir hastalar izole bir hayat yaşamak zorunda kalmaktadır.
Hastalığın tedavisi ve çaresinin bulunması önünde büyük engeller vardır. Bunların başında (1) hastalığa tanı konulmasının uzun sürmesi ve (2) mekanizması dahi bilinmeyen nadir hastalıkların tedavisine yönelik araştırma yapılacak ilaç üretimi için yeterince maddi destek sağlanmaması gelmektedir.

TANININ KONMASININ UZUN SÜRMESİ
Nadir hastalıklarda doktor tarafından tanı konulması en büyük sorunlardan biridir.
Her 10 hastadan 4’ü hastalığın teşhisinin konulması noktasında sıkıntı çekmektedir. Yapılan hesaplamalar nadir hastalığın teşhisinin ortalama 7 yıl sürdüğünü ve bu süreçte nadir hastaların 8 ayrı doktor gezdiklerini ortaya koymuştur. Teknolojinin hızla ilerlemesi ve yeni teknikler sayesinde biyolojik testler daha kolay uygulanabilmekte, nadir hastalıkları tanımlanabilir hale getirmektedir.

TEDAVİ İÇİN YAPILACAK ARAŞTIRMALARDA YETERLİ MADDİ DESTEĞİN SAĞLANMAMASI
İlaç firmalarının bu alana yatırım yapma konusunda isteksiz olması ilaç ve tedaviyi geciktiren bir diğer sebeptir. İlaç firmalarının nadir hastaların sayısının az olması nedeniyle bu alanı karlı bir yatırım alanı olarak görmemeleri ve yatırım yapmamalarıdır.
1983 yılı nadir hastalıklar için bir dönüm noktasıdır. “Yetim ilaç hareketi” [Orphon Drug Atc (ODA)] başlatılarak ODA’nın teşvikiyle nadir hastalık araştırmaları ve ilaç üretmeye yönelik maddi destek sağlanmaya başladı. Sonrasında Amerika NIH (National Institute of Health) ve FDA (Amerikan İlaç ve Gıda Birliği, Food and Drug Administration) gibi federal programlarda klinik araştırmalarının yanı sıra nadir hastalıkları hedef alan ürün geliştirmeyi de teşvik etmeye başladı. Yetim ilaç hareketi teşvikiyle son 30 yılda 373 yeni ilacı Amerika Gıda ve İlaç Dairesi tarafından onaylamıştır. Bu ümit verici bir rakam gibi görülse de 7000 tane nadir hastalık olduğu ve bu hastalıkların %50’sinin nedeninin bilinmediği, %95’inin ise tedavisinin olmadığı düşünüldüğünde karşımıza pek de iyimser olamayacağımız bir tablo çıkmaktadır.
Akademik araştırmacılar bir hastalığın mekanizmasının keşfedilmesinde ve tedavisinin bulunmasında çok önemli rol oynamaktadırlar. Sonia ve eşi Eric kendilerini sarsan bu haberdan sonra başkalarını beklemek yerine kendileri insiyatif alarak ciddi bir kariyer değişikliği yapmaya karar verdiler. Ailesel öldürücü insomia hastalığını daha iyi anlamak ve ona yönelik bir tedavi bulabilmek için işlerini bırakıp tıbbi alana yöneldiler ve Harvard Tıp fakültesinde doktoraya başladılar. Hatta bu alanda ilk yayınlarını Ailesel öldürücü insomia hastalığı üzerine 2016 yılında Science Translational dergisinde yayınladılar.
Belki de bu hastalığa katkıyı en fazla yapan kişiler olacaklar. Bu ikili Sonia’da bu hastalığın semptomlatının ortaya çıkmasını engellemek için tedavi yöntemlerine devam ederken dünyada milyonlarca insan kendi hastalıkları için tedavi yöntemi beklemektedir. Ya her hastalık kendi Sonia ve Eric’ini bekleyecek ya da bizler içimizden kendi Sonia ve Eric’imizi çıkaracağız neden siz olamayasınız ki?

Yazımıza BioMedya 10. sayısından da ulaşabilirsiniz.

KAYNAKLAR

1. http://www.berlin-chemie.de/
2. https://globalgenes.org/rarelist/

Double staining: Cilia labelling could be observed for IFT57 (Red, CHE-13) in the ciliated sensory PHA/PHB neurons.Marker labelled in red is a ciliary marker. A new ciliary gene (Green) co-localized with IFT57 (Red).

Ciliopathies are caused by defects in the cilia structure or function. Cilia are highly conserved microtubule-based organelles. For this reason, we employ the nematode C. elegans to characterise the roles of ciliopathy-associated genes. We have been using CRISPR/Cas9 gene editing technology to model human diseases in C. elegans . With the help of CRISPR, we have recently generated our first CRISPR mutant and are currently performing functional analysis of a novel ciliary gene