Genetik kökenli hastalıkların tedavi edilmesi ya da vücuda etkilerinin azaltılması amacıyla genetik materyalin vücut ve hücre içine sokulmasına gen terapisi adı veriliyor. İnsan gen haritasını oluşturmayı ve insan genomundaki unsurların yerlerini belirlemeyi hedefleyen “İnsan Genom Projesi” ile çözülen şifre, hücrelerde hastalığa sebep olan hatalı ya da eksik genlerin sağlıklı kopyaları ile değiştirilmesi düşüncesinin de mümkün olduğunu göstermiştir.
Bilim insanlarının gen terapisi araştırma ve geliştirmedeki en büyük sorunu ise gen naklidir. Gen naklinde kullanılan yöntemler iki başlık altında toplanabilir: Fiziksel yöntemler ve biyolojik vektörler. Biyolojik vektörler (taşıyıcı organizmalar) olarak genetik açıdan zararsız hale getirilmiş virüsler kullanılır. Basit ancak kısıtlı uygulama alanlarına sahip ve verimsiz fiziksel yöntemlerden bazıları ise DNA’nın hücre içine direkt olarak enjekte edilmesi, lipozom formülasyonları ve balistik gen enjeksiyonudur.
Pouyan Boukany ve çalışma arkadaşları, 16 Ekim 2011’de Nature Nanotechnology dergisinde yayımlanan “Nanochannel electroporation delivers precise amounts of biomolecules into living cells” adlı makalelerinde, lösemi hücrelerini öldürmek için, NEP (Nanochannel ElectroPoration) adlı yöntem sayesinde istenen dozda anti-kanser ilacını lösemi hücrelerine sokmayı başardıklarını bildiriyor. Ohio Eyalet Üniversitesi’nden L. James Lee, NEP yönteminin moleküler biyolojiye katkılarını şöyle açıklıyor: “NEP, bildiğimiz hiçbir tekniğin ulaşamayacağı bir düzeyde, ilaçların ve diğer biyolojik moleküllerin hücre biyolojisini ve genetik mekanizmaları etkileyişini araştırmamızı kolaylaştıracaktır.”
Gen terapisinde DNA’nın hücrelere direkt enjeksiyonu yöntemi ile birçok biyolojik malzeme, istenen miktarda, çok ince iğneler kullanılarak hücrelere enjekte edilebiliyor; ancak insan vücudundaki bazı hücreler o kadar küçük ki hücrelere bu iğnelerin en küçükleri ile bile muamele etmek neredeyse imkânsızdır. Araştırmacılar bu problemin çözümünü NEP yönteminde bulmuşlar. Yöntemde, hücre elektronik bir aletin içine konuyor ve hücrenin çok yakınında da hücre içine yerleştirilmek istenen maddenin bulunduğu depo yer alıyor. Bu madde elektriksel titreşimlerle oluşturulan itmeyle depodan çıkarılıp nanometre boyutlarındaki kanaldan ve ardından hücre zarından geçirilip hücre içine aktarılıyor. Araştırmacılar itmelerin sayısını ve kanalın genişliğini değiştirerek maddenin dozunu da ayarlayabiliyor. Üstelik yapılan testlerde, istenilen maddeler hücre içine birkaç milisaniyede yerleştirilebiliyor.
Kanallardaki elektrotlar, aletin bir elektrik devresi olarak düşünülmesini sağlayabilir. Maddenin bulunduğu depodan gelen birkaç yüz volt değerindeki elektriksel titreşimlerin nanotüpten hücrelerin bulunduğu ikinci depoya geçmesi, hücrenin doğal elektrik yükünü etkileyip hücre zarında zardan madde geçişi için yeterli ama hücreyi öldürmeyecek kadar küçük bir delik açabilen güçlü bir elektrik akımı yaratır.
Araştırmacılar bu yöntemin hücre içine yerleştirilecek maddelerin aktifliğini etkileyip etkilemediğini ise lösemi hücreleri içine hücreleri öldürecek bir çeşit RNA yerleştirerek öğrenmeye çalışmış. 5 milisaniye kadar kısa süren RNA iletimleri sonucu hücrelerin bazıları ölmüş; ancak daha uzun süren iletimler sonrası (yaklaşık 10 milisaniye) hücrelerin neredeyse tamamı ölmüş. Sonuçları karşılaştırmak için ise deneyi lösemi hücrelerine zarar vermeyecek RNA’lar ile tekrarlayan bilim insanları, hücrelerin yaşamaya devam ettiğini gözlemlemiş.
Şu aşamada, Lee’ye göre yöntem sadece laboratuar araştırmaları için uygun; çünkü bir denemede bir ya da birkaç hücreye madde geçişi sağlayabiliyorsunuz. Bu sorunu aşmak ve çok daha fazla hücreye aynı anda madde geçişi gerçekleştirebilmek için Lee ve araştırma grubu, tek seferde 100.000 hücreye kadar hücre yükleyebilecek, klinik tanı ve tedavileri kolaylaştıracak mekanik bir hücre yükleme sistemi geliştirmeye çalışıyor. Lee bu konuda NEP yönteminin, yüksek doz yüzünden oluşabilecek sorunları aşarak, başta lösemi ve akciğer kanseri olmak üzere, kanserin erken tanı ve tedavisinde kullanışlı bir yöntem olacağını belirtiyor.
Yöntemin detaylıca anlatıldığı makaleye (Pouyan E. Boukany, Andrew Morss, Wei-ching Liao, Brian Henslee, HyunChul Jung, Xulang Zhang, Bo Yu, Xinmei Wang, Yun Wu, Lei Li, Keliang Gao, Xin Hu, Xi Zhao, O. Hemminger, Wu Lu, Gregory P. Lafyatis, L. James Lee. Nanochannel electroporation delivers precise amounts of biomolecules into living cells. Nature Nanotechnology, 2011) http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2011.164.html adresinden ulaşabilirsiniz. Buna ek olarak, kısa açıklamaların ve yöntemden fotoğrafların da bulunduğu Ohio Eyalet Üniversitesi’nin şu sayfasına da göz atabilirsiniz: http://researchnews.osu.edu/archive/electroporepix.htm
