Çinli araştırmacılar, genomu düzenlenmiş deniz kulaklarından oluşan G0 kurucu popülasyonu elde etti

Çin Bilimler Akademisi'ne bağlı Oşinografi Enstitüsü'nden araştırmacılar, deniz yumuşakçalarında genom düzenlemeye dayalı ıslahın önündeki en büyük engellerden birini aştı. Ekip, Pasifik deniz kulağı (Haliotis discus hannai) türünde hedefli mutasyon taşıyan, yaklaşık yüz genç bireyden oluşan bir G0 kurucu popülasyonu oluşturdu. En iri bireyler kabuk uzunluğu olarak yaklaşık 3 santimetreye ulaştı. Çalışma Aquaculture dergisinde yayımlandı.

Asıl sorun düzenleme değil, yetiştirmeydi

Su ürünleri yetiştiriciliğinde genom düzenleme ile ıslah çalışmaları hızla ilerlerken deniz yumuşakçalarında aynı ivme yakalanamamıştı. Araştırmacılara göre bunun nedeni düzenleme tekniğinin kendisi değildi. Asıl darboğaz, düzenlenmiş az sayıdaki larvayı metamorfoza kadar sağlıklı biçimde büyütüp canlı bir kurucu popülasyon oluşturmaktı.

Ekip, kabuk oluşumuyla ilişkilendirilen bir tirozinaz geni olan Hdh-tyr1'i hedef aldı ve mutasyon taşıyan larvalar elde etti. Ancak işin en zor kısmı bu larvaları yaşatmaktı. Çalışmanın ilk aşamalarında düzenlenmiş larvaların bütün partileri öldü. Bunun başlıca nedeni mevcut yetiştirme tekniklerinin yetersizliğiydi.

“Tek kişilik daireler” yaklaşımı

Geleneksel küçük hacimli yetiştirme sistemlerinde protist salgınları, birkaç gün içinde bütün larva partilerini yok edebiliyor. Araştırmacılar yöntemi defalarca iyileştirdikten sonra her larvayı ayrı bir gözde yetiştirmeye başladı. Bu düzeneği “tek kişilik daireler” diye adlandırdılar. Bunu iyileştirilmiş bir metamorfoz tetikleme protokolüyle birleştirdiler ve larva hayatta kalma oranını yüzde 90'ın üzerine çıkardılar.

Genç dönemde ise dipte yaşayan üç diyatom türü, metamorfozu yeni tamamlamış deniz kulakları için kaliteli yem olarak belirlendi. Bu türler hızlı büyümeyi de destekledi. Ayrıca çok küçük gençlerde bile verimli genotipleme yapılmasını sağlayan basitleştirilmiş bir DNA çıkarma yöntemi geliştirildi.

Çalışmanın ilk yazarı Yu Yanan, bireysel düzeyde yapılan doğrulamanın düzenlenen hayvanlara erken aşamada bir tür “kimlik doğrulaması” sağladığını söyledi. Yu'ya göre bu yaklaşım, mutasyonlu larvaların mutasyonlu gençlere dönüştüğünü teyit etmeye de yardımcı oldu. Yazarlardan Prof. Huan Pin ise ortaya çıkan iş akışıyla G0 genom düzenlenmiş popülasyonun üretildiğini belirtti.

Arka plan

CRISPR/Cas9, DNA'da belirli bir bölgeyi hedefleyip kesen ve orada değişiklik yapılmasına olanak veren bir genom düzenleme aracıdır. Bu araç bitkilerde, hayvancılıkta ve bazı balık türlerinde ıslah amacıyla denenmiştir. G0 ifadesi genellikle düzenleme işleminin doğrudan uygulandığı ilk kuşağı anlatır. Bu kuşakta mutasyonun tüm bireylerde aynı biçimde bulunması beklenmez, bu yüzden her bireyin tek tek denetlenmesi önem taşır.

Deniz kulakları, kabuklu görünümüyle bilinen karınayaklı yumuşakçalardır. Etleri için değerlidir ve birçok ülkede yetiştiriciliği yapılır. Yumuşakçaların yaşam döngüsünde serbest yüzen larva evresi ile dip yaşamına geçişi sağlayan metamorfoz aşaması bulunur. Bu geçiş, laboratuvar ve kuluçkahane koşullarında hassas bir dönem olarak bilinir. Larvaların küçük olması, hastalık etkenlerine duyarlılığı ve yem ihtiyacı yetiştiriciliği zorlaştırır.

Neden önemli?

Genom düzenlemeyle ıslah yalnızca hedef geni değiştirmekle bitmez. Düzenlenmiş embriyoların larva evresinden geçip yetişkin döneme ulaşması, sonraki kuşaklarda özelliklerin izlenmesi için gereklidir. Bu çalışma tam da bu zincirin kırılgan halkasını güçlendiriyor. Düzenleme sistemi, larva ve genç yetiştirme, metamorfoz tetikleme ve bireysel genotipleme tek bir iş akışında toplandı.

Araştırmacılar çalışmanın, yumuşakçalarda genom düzenlemeye dayalı ıslahın teknik sürecini tamamlama yolunda önemli bir adım olduğunu vurguluyor. Bu sonuç, uygulamaya geçişin habercisi sayılmamalı. Çalışmada gösterilen şey, düzenlenmiş deniz kulağı larvalarının büyütülebildiği ve mutasyonun gençlerde doğrulanabildiği. Yararlı bir özelliğin geliştirilmesi ise ayrı çalışmaların konusu olacak.