Genetiği Değiştirilen Kancalı Kurtlar Vücutta İlaç Üretmeyi Başardı

Hızlı Erişim / İçindekiler

• Parazitler Nasıl Birer İlaç Fabrikasına Dönüştürüldü?
• CRISPR ile Yapılan Deneyde Neler Yaşandı?
• Geleceğin Tedavilerinde Kullanılabilir mi?
• Güvenlik ve Kontrol Konusu

Bir parazitin insan sağlığını tehdit etmesi alışıldık bir durum. Ancak aynı parazitin bir gün ilaç üretip hastalıkları tedavi etmesi fikri kulağa sıra dışı geliyor. Nature Communications dergisinde yayımlanan yeni bir çalışma, bu alışılmış düşünceyi tersine çevirebilecek sonuçlar ortaya koydu. Araştırmacılar, kancalı kurt olarak bilinen bağırsak parazitlerini genetik olarak değiştirerek canlı bir konak içinde tedavi edici moleküller üretmelerini sağladı.

Deneylerde kullanılan canlı, insanlarda da enfeksiyon oluşturabilen Ancylostoma ceylanicum adlı bir kancalı kurt türüydü. Araştırma ekibi bu parazitin genetik yapısına yeni bir gen ekledi ve böylece kurtların belirli bir antikoru üretmesini sağladı. Üretilen bu antikor, kirpi balıklarında bulunan ve son derece güçlü bir sinir zehri olan tetrodotoksine karşı etkili olacak şekilde tasarlandı.

Şimdilik yalnızca hamsterlar üzerinde test edilen yöntem, canlı organizmaların içinde uzun süre kalabilen parazitlerin tedavi amaçlı kullanılabileceğini gösteren ilk örneklerden biri olarak değerlendiriliyor.

Parazitler Nasıl Birer İlaç Fabrikasına Dönüştürüldü?

Kancalı kurtlar milyonlarca yıldır memeli canlıların bağırsaklarında yaşamaya uyum sağlamış parazitler arasında yer alıyor. Bağırsak duvarına tutunarak çok küçük miktarlarda kanla beslenen bu canlılar, aynı zamanda bağışıklık sisteminin saldırısından kaçabilmek için çeşitli moleküller salgılıyor.

Araştırmacılar da tam olarak bu özelliğin avantajından yararlanmak istedi. Çünkü bu parazitler, doğal yaşam döngüleri boyunca ürettikleri molekülleri konak canlının dokularına aktarabiliyor. Eğer bu sisteme tedavi amaçlı yeni moleküller eklenebilirse, vücut içinde sürekli çalışan biyolojik bir ilaç üretim mekanizması oluşturmak mümkün olabilir.

Çalışmanın ortak yazarlarından Makedonka Mitreva'ya göre asıl soru şuydu: Kancalı kurtların zaten salgıladığı yüzlerce hatta binlerce moleküle bir yenisi eklenebilir miydi? Araştırmanın sonuçları, bunun teorik bir fikir olmaktan çıkıp deneysel olarak gerçekleştirilebildiğini gösterdi.

Dünya genelinde 400 milyondan fazla insanın çeşitli kancalı kurt türleriyle enfekte olduğu tahmin ediliyor. Özellikle tropikal bölgelerde yaygın olan bu parazitler uzun süre belirti vermeden yaşayabiliyor. Bu özellikleri, onları alışılmadık fakat ilgi çekici bir biyoteknoloji platformuna dönüştürüyor.

CRISPR ile Yapılan Deneyde Neler Yaşandı?

Araştırma ekibi, modern gen düzenleme teknolojilerinin en bilinen araçlarından biri olan CRISPR sistemini kullandı. Tetrodotoksini etkisiz hale getirebilen özel bir antikorun genetik kodu, kancalı kurt yumurtalarının DNA'sına yerleştirildi.

Bu süreç göründüğünden daha karmaşıktı. Yeni genin yanlış bir bölgeye eklenmesi durumunda parazitin normal yaşam döngüsü bozulabilirdi. Bu nedenle araştırmacılar hem genin çalışabileceği hem de kurtun yaşamını sürdürebileceği uygun bölgeleri belirlemek için detaylı analizler gerçekleştirdi.

Daha sonra genetiği değiştirilmiş larvalar hamsterlara verildi. Larvalar olgunlaşıp erişkin kancalı kurtlara dönüştüğünde yeni antikoru üretmeye başladı. Üstelik bu molekül yalnızca parazitin içinde kalmadı; kan dolaşımına da geçti.

Araştırmacıların aldığı kan örnekleri laboratuvar ortamında tetrodotoksinle karşılaştırıldığında, zehrin etkisinin kısmen nötralize edildiği görüldü. Bu sonuç, kurtların ürettiği antikorların aktif kaldığını ve biyolojik görevlerini yerine getirebildiğini ortaya koydu.

Çalışmanın ABD Savunma Bakanlığı tarafından desteklenmesinin nedenlerinden biri de burada yatıyor. Tetrodotoksin gibi biyolojik veya kimyasal tehditlere karşı uzun süreli koruma sağlayabilecek sistemlerin geliştirilmesi savunma alanında dikkat çeken araştırma başlıkları arasında bulunuyor.

Geleceğin Tedavilerinde Kullanılabilir mi?

Araştırmacılara göre bu teknoloji yalnızca zehir karşıtı antikorlarla sınırlı kalmayabilir. Aynı yöntem kullanılarak farklı proteinler, peptit ilaçlar veya bağışıklık sistemini düzenleyen moleküller de üretilebilir.

Özellikle iltihaplı bağırsak hastalıkları, çölyak hastalığı ve tip 2 diyabet gibi uzun süreli tedavi gerektiren durumlar bu yaklaşımın hedefleri arasında gösteriliyor. Sürekli ilaç kullanmak zorunda kalan hastalar için bağırsakta yaşayan ve kontrollü biçimde tedavi edici moleküller salgılayan biyolojik sistemler teorik olarak önemli avantajlar sağlayabilir.

Daha ilginç bir olasılık da çocukluk çağı gıda alerjileriyle ilgili. Araştırmacılar, gelecekte belirli alerjenleri çok düşük miktarlarda salgılayan genetiği değiştirilmiş parazitlerin bağışıklık sistemini yavaş yavaş alıştırarak alerjik reaksiyonların azaltılmasına yardımcı olabileceğini düşünüyor.

Şu an için bu fikirlerin tamamı erken aşamada. İnsan deneyleri henüz başlamış değil. Bununla birlikte çalışma, canlı organizmaların ilaç taşıyıcısı olarak kullanılmasına yönelik alışılmış kalıpların dışına çıkan yeni bir yaklaşım ortaya koyuyor.

Güvenlik ve Kontrol Konusu

Bir hastaya bilinçli olarak parazit verilmesi ilk bakışta endişe yaratabilir. Ancak araştırmacılar kancalı kurtların biyolojik özelliklerinin bu riski önemli ölçüde sınırladığını belirtiyor.

Bu canlılar bağırsakta çoğalıp kontrolsüz şekilde yayılmıyor. Ürettikleri yumurtalar yaşam döngülerini sürdürebilmek için dış ortama çıkmak zorunda. Bu nedenle konak içindeki erişkin kurt sayısı büyük ölçüde sabit kalıyor.

Ayrıca standart parazit ilaçları kullanıldığında enfeksiyonun yaklaşık 24 saat içinde temizlenebildiği biliniyor. Bu durum, olası tedavilerin gerektiğinde hızlı şekilde sonlandırılabilmesini sağlayabilir.

Araştırma ekibi şimdi salgılanan moleküllerin miktarını artırmanın ve etkilerini daha uzun süre koruyabilmenin yollarını araştırıyor. Eğer bu hedeflere ulaşılabilirse, gelecekte bazı hastalıkların tedavisinde enjeksiyonlar veya günlük ilaçlar yerine biyolojik olarak programlanmış canlı sistemler görev alabilir.

Kaynak: Live Science Genetically modified worms can now produce and deliver drugs inside a living body, scientists say

Kaynak: Nature Communications Transgenic hookworm secretes anti-tetrodotoxin human single chain antibody

Kaynak: National Institutes of Health Hookworm Infection Overview

BilimBox Yorumu: Bu çalışmanın dikkat çekici tarafı yalnızca genetik mühendisliğinin ulaştığı nokta değil. Asıl önemli olan, yıllardır zararlı kabul edilen bir canlıyı biyolojik bir araca dönüştürme fikri. Tıp tarihi boyunca bakterilerden virüslere kadar pek çok organizma yeniden tasarlanarak tedavi amaçlı kullanıldı. Kancalı kurtlar da benzer bir dönüşümün eşiğinde olabilir. Elbette insanların vücuduna bilinçli şekilde parazit yerleştirilmesi fikri geniş kabul görmekten hâlâ uzak. Ancak günümüz biyoteknolojisinin yönü düşünüldüğünde, gelecekte bazı hastalıkların tedavisinde sentetik ilaç fabrikaları yerine yaşayan ve programlanabilen biyolojik sistemlerin görev alması şaşırtıcı olmayacaktır. Bu çalışma, o ihtimalin ilk somut adımlarından biri olarak kayda geçti.