Nature Communications dergisinde Salı günü yayınlanan yeni bir araştırmaya göre bilim insanları, kuş gribine karşı bir miktar dirençli tavuklar yaratmak için CRISPR gen düzenleme teknolojisini kullandılar.
Çalışma, genetik mühendisliğinin, hem hayvanlar hem de insanlar için büyük tehdit oluşturan bir grup virüs olan kuş gribi virüslerinin sayısını azaltmak için potansiyel olarak bir araç olabileceğini öne sürüyor. Ancak bilim adamlarına göre çalışma aynı zamanda yaklaşımın sınırlamalarını ve potansiyel risklerini de vurguluyor.
Araştırmacılar, özellikle genetiği değiştirilmiş tavuklar çok yüksek dozda virüse maruz bırakıldığında bazı çığır açıcı enfeksiyonların hâlâ meydana geldiğini belirtti. Ve bilim insanları yalnızca bir tavuk genini değiştirdiğinde virüs hızla adapte oldu. Araştırma yazarları, sonuçların, gribe dirençli tavuklar yaratmak için birden fazla genin düzenlenmesini gerektirdiğini ve bilim adamlarının virüsün daha fazla evrimleşmesini önlemek için dikkatli ilerlemeleri gerektiğini öne sürdüğünü belirtti.
Imperial College London’dan virolog ve çalışmanın yazarı Wendy Barclay, bir basın toplantısında, araştırmanın “tavukları virüse karşı dirençli hale getirebileceğimizin kanıtı” olduğunu söyledi. “Ama henüz orada değiliz.”
Araştırmaya dahil olmayan bazı bilim insanları ise farklı görüşteydi.
“Bu mükemmel bir çalışma” dedi Dr. Minnesota Üniversitesi’nden kuş gribi ve kuş sağlığı uzmanı Carol Cardona. Ama Dr. Cardona’ya göre sonuçlar, hızlı evrimleşme yeteneğiyle bilinen bir virüs olan gribin bir adım önünde kalabilecek bir tavuk geliştirmenin ne kadar zor olacağını gösteriyor.
Dr., “Gripten kurtulmanın kolay bir yolu yok” dedi. Cardona. “Hızla çoğalır ve hızla adapte olur.”
Kuş gribi, kuşlarda yayılabilen bir grup grip virüsüdür. Son yıllarda kuş gribi virüsünün H5N1 adı verilen son derece ölümcül bir versiyonu hızla dünyaya yayıldı ve sayısız çiftlik ve yabani kuşu öldürdü. Aynı zamanda yabani memelilere de defalarca bulaşmış ve az sayıda insanda tespit edilmiştir. Virüs kuşlara adapte olmaya devam etse de bilim insanları, virüsün insanlar arasında daha kolay yayılmasına yardımcı olacak mutasyonlar kazanarak potansiyel olarak bir pandemiye yol açabileceğinden korkuyor.
Birçok ülke, çiftliklerdeki biyogüvenliği artırarak, enfekte olmuş çiftlikleri karantinaya alarak ve enfekte sürüleri itlaf ederek virüsü yok etmeye çalıştı. Ancak virüs yabani kuşlarda o kadar yaygın bir şekilde yayıldı ki kontrol altına alınmasının imkansız olduğu kanıtlandı ve bazı ülkeler kümes hayvanlarını aşılamaya başladı, ancak bu çaba bazı lojistik ve ekonomik zorluklar doğuruyor.
Bilim insanları tavuklarda direnç geliştirebilseydi, çiftçilerin yeni kuş gruplarını rutin olarak aşılamak zorunda kalmayacaktı. Brifingde, Edinburgh Üniversitesi Roslin Enstitüsü’nden embriyolog ve yeni çalışmanın yazarı Mike McGrew, gen düzenlemenin “bir hayvanın hastalığa karşı direncini kalıcı olarak değiştirmenin yeni bir yolunu vaat ettiğini” söyledi. “Bu, genetiği değiştirilmiş tüm hayvanlardan tüm yavrulara aktarılabilir.”
Çalışmada kullanılan gen düzenleme teknolojisi olan CRISPR, bilim adamlarının DNA’da hedefe yönelik değişiklikler yapmasına, genomun belirli bir yerindeki genetik kodu değiştirmesine olanak tanıyan moleküler bir araçtır. Yeni çalışmada araştırmacılar, grip virüsünün kendisini kopyalamak için ele geçirdiği ANP32A adlı proteini kodlayan tavuk geninde değişiklik yapmak için bu yaklaşımı kullandı. Optimizasyonların amacı virüsün proteine bağlanmasını ve dolayısıyla tavukların içinde çoğalmasını önlemekti.
Araştırmacılar, değişikliklerin tavuklar için olumsuz sağlık sonuçlarına yol açmadığını söyledi. “Sağlıklı olduklarını ve genetiği değiştirilmiş tavukların da normal şekilde yumurta yumurtladıklarını gözlemledik” dedi Dr. Araştırmayı Edinburgh Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı olarak yürüten Alewo Idoko-Akoh.
Araştırmacılar daha sonra kontrol olarak kullanılmak üzere genetiği değiştirilmemiş on tavuğun burun boşluklarına bir doz grip virüsü püskürttüler. (Araştırmacılar, son yıllarda büyük salgınlara neden olandan farklı olarak virüsün daha hafif bir versiyonunu kullandılar.) Tüm kontrol tavuklarına virüs bulaştı ve daha sonra bu virüs, birlikte barındırıldıkları diğer kontrol tavuklarına bulaştı.
Araştırmacılar, genetiği değiştirilmiş on tavuğun burun boşluklarına doğrudan grip virüsleri verdiklerinde, kuşlardan yalnızca biri enfekte oldu. Virüs konsantrasyonu düşüktü ve virüs, genetiği değiştirilmiş diğer kuşlara geçmedi.
“Fakat bunu gördükten sonra daha titiz davranmanın, bunu stres testine tabi tutmanın ve ‘Bu tavuklar gerçekten dirençli mi?’ diye sormanın daha sorumlu olacağına karar verdik.” Dr. Barclay. “‘Ya bir şekilde çok çok daha yüksek bir doza maruz kalmışlarsa?'”
Bilim insanları genetiği değiştirilmiş tavuklara 1000 kat daha fazla grip dozu verdiğinde kuşların yarısı enfekte oldu. Ancak araştırmacılar, aynı yüksek doza maruz kalan kontrol tavuklarına kıyasla genellikle daha az miktarda virüs saçtıklarını buldu.
Araştırmacılar daha sonra enfekte genetiği değiştirilmiş kuşlardan alınan virüs örneklerini incelediler. Bu numunelerin, virüsün değiştirilmiş ANP32A proteinini çoğalmak için kullanmasına izin veren birkaç önemli mutasyona sahip olduğunu buldular.
Bu mutasyonlardan bazıları virüsün insan hücrelerinde daha iyi çoğalmasına da yardımcı oldu; ancak araştırmacılar bu mutasyonların tek başına insanlara iyi adapte olmuş bir virüs oluşturmak için yeterli olmayacağını belirtti.
Araştırmada yer almayan St. Jude Çocuk Araştırma Hastanesi’nden kuş gribi uzmanı Richard Webby, bu mutasyonları görmenin “ideal olmadığını” söyledi. “Fakat bu belirli değişikliklerin özüne inerseniz, o zaman bu beni pek rahatsız etmiyor.”
Araştırmacılar, mutant grip virüsünün, ANP32A proteininin tamamen yokluğunda bile aynı aileden diğer iki proteini kullanarak çoğalabildiğini buldu. Bu üç proteinin de bulunmadığı tavuk hücreleri oluşturulduklarında virüs çoğalamadı. Bu tavuk hücreleri aynı zamanda son yıllarda dünya çapında yayılan H5N1’in son derece ölümcül versiyonuna karşı da dirençliydi.
Araştırmacılar şimdi protein ailesindeki üç genin tamamında değişiklik olan tavuklar yaratmaya çalışıyor.
Büyük soru, dedi Dr. Webby, üç genin tamamında değişiklik olan tavukların hâlâ normal şekilde gelişip gelişmeyeceğini ve kümes hayvanı üreticilerinin ihtiyaç duyduğu hızda büyüyüp büyüyemeyeceğini araştırdı. Ancak tavukların genetiğini değiştirme fikrinin büyük umut vaat ettiğini söyledi. “Konağın genomunu gribe karşı daha az duyarlı hale getirmek için manipüle edebileceğimiz bir noktaya kesinlikle ulaşacağız” dedi. “Bu halk sağlığı açısından bir kazanç olacaktır.”
Çalışma, genetik mühendisliğinin, hem hayvanlar hem de insanlar için büyük tehdit oluşturan bir grup virüs olan kuş gribi virüslerinin sayısını azaltmak için potansiyel olarak bir araç olabileceğini öne sürüyor. Ancak bilim adamlarına göre çalışma aynı zamanda yaklaşımın sınırlamalarını ve potansiyel risklerini de vurguluyor.
Araştırmacılar, özellikle genetiği değiştirilmiş tavuklar çok yüksek dozda virüse maruz bırakıldığında bazı çığır açıcı enfeksiyonların hâlâ meydana geldiğini belirtti. Ve bilim insanları yalnızca bir tavuk genini değiştirdiğinde virüs hızla adapte oldu. Araştırma yazarları, sonuçların, gribe dirençli tavuklar yaratmak için birden fazla genin düzenlenmesini gerektirdiğini ve bilim adamlarının virüsün daha fazla evrimleşmesini önlemek için dikkatli ilerlemeleri gerektiğini öne sürdüğünü belirtti.
Imperial College London’dan virolog ve çalışmanın yazarı Wendy Barclay, bir basın toplantısında, araştırmanın “tavukları virüse karşı dirençli hale getirebileceğimizin kanıtı” olduğunu söyledi. “Ama henüz orada değiliz.”
Araştırmaya dahil olmayan bazı bilim insanları ise farklı görüşteydi.
“Bu mükemmel bir çalışma” dedi Dr. Minnesota Üniversitesi’nden kuş gribi ve kuş sağlığı uzmanı Carol Cardona. Ama Dr. Cardona’ya göre sonuçlar, hızlı evrimleşme yeteneğiyle bilinen bir virüs olan gribin bir adım önünde kalabilecek bir tavuk geliştirmenin ne kadar zor olacağını gösteriyor.
Dr., “Gripten kurtulmanın kolay bir yolu yok” dedi. Cardona. “Hızla çoğalır ve hızla adapte olur.”
Kuş gribi, kuşlarda yayılabilen bir grup grip virüsüdür. Son yıllarda kuş gribi virüsünün H5N1 adı verilen son derece ölümcül bir versiyonu hızla dünyaya yayıldı ve sayısız çiftlik ve yabani kuşu öldürdü. Aynı zamanda yabani memelilere de defalarca bulaşmış ve az sayıda insanda tespit edilmiştir. Virüs kuşlara adapte olmaya devam etse de bilim insanları, virüsün insanlar arasında daha kolay yayılmasına yardımcı olacak mutasyonlar kazanarak potansiyel olarak bir pandemiye yol açabileceğinden korkuyor.
Birçok ülke, çiftliklerdeki biyogüvenliği artırarak, enfekte olmuş çiftlikleri karantinaya alarak ve enfekte sürüleri itlaf ederek virüsü yok etmeye çalıştı. Ancak virüs yabani kuşlarda o kadar yaygın bir şekilde yayıldı ki kontrol altına alınmasının imkansız olduğu kanıtlandı ve bazı ülkeler kümes hayvanlarını aşılamaya başladı, ancak bu çaba bazı lojistik ve ekonomik zorluklar doğuruyor.
Bilim insanları tavuklarda direnç geliştirebilseydi, çiftçilerin yeni kuş gruplarını rutin olarak aşılamak zorunda kalmayacaktı. Brifingde, Edinburgh Üniversitesi Roslin Enstitüsü’nden embriyolog ve yeni çalışmanın yazarı Mike McGrew, gen düzenlemenin “bir hayvanın hastalığa karşı direncini kalıcı olarak değiştirmenin yeni bir yolunu vaat ettiğini” söyledi. “Bu, genetiği değiştirilmiş tüm hayvanlardan tüm yavrulara aktarılabilir.”
Çalışmada kullanılan gen düzenleme teknolojisi olan CRISPR, bilim adamlarının DNA’da hedefe yönelik değişiklikler yapmasına, genomun belirli bir yerindeki genetik kodu değiştirmesine olanak tanıyan moleküler bir araçtır. Yeni çalışmada araştırmacılar, grip virüsünün kendisini kopyalamak için ele geçirdiği ANP32A adlı proteini kodlayan tavuk geninde değişiklik yapmak için bu yaklaşımı kullandı. Optimizasyonların amacı virüsün proteine bağlanmasını ve dolayısıyla tavukların içinde çoğalmasını önlemekti.
Araştırmacılar, değişikliklerin tavuklar için olumsuz sağlık sonuçlarına yol açmadığını söyledi. “Sağlıklı olduklarını ve genetiği değiştirilmiş tavukların da normal şekilde yumurta yumurtladıklarını gözlemledik” dedi Dr. Araştırmayı Edinburgh Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı olarak yürüten Alewo Idoko-Akoh.
Araştırmacılar daha sonra kontrol olarak kullanılmak üzere genetiği değiştirilmemiş on tavuğun burun boşluklarına bir doz grip virüsü püskürttüler. (Araştırmacılar, son yıllarda büyük salgınlara neden olandan farklı olarak virüsün daha hafif bir versiyonunu kullandılar.) Tüm kontrol tavuklarına virüs bulaştı ve daha sonra bu virüs, birlikte barındırıldıkları diğer kontrol tavuklarına bulaştı.
Araştırmacılar, genetiği değiştirilmiş on tavuğun burun boşluklarına doğrudan grip virüsleri verdiklerinde, kuşlardan yalnızca biri enfekte oldu. Virüs konsantrasyonu düşüktü ve virüs, genetiği değiştirilmiş diğer kuşlara geçmedi.
“Fakat bunu gördükten sonra daha titiz davranmanın, bunu stres testine tabi tutmanın ve ‘Bu tavuklar gerçekten dirençli mi?’ diye sormanın daha sorumlu olacağına karar verdik.” Dr. Barclay. “‘Ya bir şekilde çok çok daha yüksek bir doza maruz kalmışlarsa?'”
Bilim insanları genetiği değiştirilmiş tavuklara 1000 kat daha fazla grip dozu verdiğinde kuşların yarısı enfekte oldu. Ancak araştırmacılar, aynı yüksek doza maruz kalan kontrol tavuklarına kıyasla genellikle daha az miktarda virüs saçtıklarını buldu.
Araştırmacılar daha sonra enfekte genetiği değiştirilmiş kuşlardan alınan virüs örneklerini incelediler. Bu numunelerin, virüsün değiştirilmiş ANP32A proteinini çoğalmak için kullanmasına izin veren birkaç önemli mutasyona sahip olduğunu buldular.
Bu mutasyonlardan bazıları virüsün insan hücrelerinde daha iyi çoğalmasına da yardımcı oldu; ancak araştırmacılar bu mutasyonların tek başına insanlara iyi adapte olmuş bir virüs oluşturmak için yeterli olmayacağını belirtti.
Araştırmada yer almayan St. Jude Çocuk Araştırma Hastanesi’nden kuş gribi uzmanı Richard Webby, bu mutasyonları görmenin “ideal olmadığını” söyledi. “Fakat bu belirli değişikliklerin özüne inerseniz, o zaman bu beni pek rahatsız etmiyor.”
Araştırmacılar, mutant grip virüsünün, ANP32A proteininin tamamen yokluğunda bile aynı aileden diğer iki proteini kullanarak çoğalabildiğini buldu. Bu üç proteinin de bulunmadığı tavuk hücreleri oluşturulduklarında virüs çoğalamadı. Bu tavuk hücreleri aynı zamanda son yıllarda dünya çapında yayılan H5N1’in son derece ölümcül versiyonuna karşı da dirençliydi.
Araştırmacılar şimdi protein ailesindeki üç genin tamamında değişiklik olan tavuklar yaratmaya çalışıyor.
Büyük soru, dedi Dr. Webby, üç genin tamamında değişiklik olan tavukların hâlâ normal şekilde gelişip gelişmeyeceğini ve kümes hayvanı üreticilerinin ihtiyaç duyduğu hızda büyüyüp büyüyemeyeceğini araştırdı. Ancak tavukların genetiğini değiştirme fikrinin büyük umut vaat ettiğini söyledi. “Konağın genomunu gribe karşı daha az duyarlı hale getirmek için manipüle edebileceğimiz bir noktaya kesinlikle ulaşacağız” dedi. “Bu halk sağlığı açısından bir kazanç olacaktır.”