Bilim insanlarının nefesini kesen bir şey görmek ister misiniz? O halde, hazır olun, çünkü bu gerçek zamanlı video ile CRISPR-Cas9 gen düzenleme tekniğinin, bir DNA parçasını nasıl kopardığını doğrudan görme fırsatı bulacaksınız.

Görüntüler, CRISPR tekniğinin DNA'yı nasıl düzenlediğine dair tam da bilim insanlarının tahminine uygun bir davranışı gözler önüne seriyor. Ancak bu puslu video, sürecin nasıl yürüdüğünü doğrudan gözler önüne seren ilk görüntülerden oluşuyor.

Video, Haziran ayında Montana'da yapılan CRISPR 2017 konferansında University of Tokyo'dan bir grup bilim insanı tarafından izletildi ve 10 Kasım'da (2017) da Nature Communications'da araştırma makalesi yayımlandı. CRISPR-Cas9, genom düzenlemesinde son yıllarda dalgalanmalar yaratan bir gen düzenleme tekniğidir. Teknik, bakterilerin bağışıklık sisteminin bir bölümünü oluşturan DNA dizileri ailesinden oluşur.

CRISPR, virüs DNA'sı ile doldurulduğunda, onu "rehber RNA" olarak adlandırılan kısa RNA dizilerine kopyalar.  Cas enzimleri, bu "rehber RNA"yı hücreler boyunca takip eder ve rehber RNA ile uyum gösteren DNA bulduğunda, adeta bir moleküler makas gibi davranarak onu yok eder.

Videoda gördüğünüz, küçük sarı kütle Cas9 enzimidir, kahverengi iplikler ise DNA'dır. CRISPR-Cas9'un, DNA sarmalını kesmesi yalnızca saniyeler sürmektedir.

CRISPR-Cas9 sisteminin barındırdığı potansiyel 2012 yılında Trends in Microbiology'de yayımlanan çalışma ile spesifik DNA ile CRISPR'ı kasten kopyalayarak, sistemin genom düzenlenmesinde hedeflenen pek çok şeyde kullanılabileceği ortaya konulmuştu.  Bugüne kadar pek çok türde etkinliği kanıtlanan sistem; farelerde genetik bir hastalığın tedavisinde, bir çiçeğin rengini değiştirmede, hayvanlarda HIV virüsünü yok etmede, kanser hücrelerinin büyümesini yavaşlatmada ve insan embriyolarında kalp hastalıklarına neden olan genin ortadan kaldırılmasında kullanıldı. Fakat şimdiye kadar, CRISPR'ı iş üstündeyken doğrudan gözlemlemek mümkün olmamıştı. Bilim insanları, bu sistemin çalıştığını biliyor ancak mekanizmanın nasıl çalıştığı şimdiye kadar hep varsayımsal düzeydeydi ve tam olarak neler olduğu ise normal görüntüleme yöntemleri için çok küçük kalıyordu.

Bu sorunun üstesinden gelebilmek için de, araştırmacılar yüksek hızlı atomik kuvvet mikroskobu tekniğini kullandılar. Atomik kuvvet mikroskobu (AKM) ya da taramalı kuvvet mikroskobu çok yüksek çözünürlüklü bir taramalı kuvvet mikroskobudur. Ulaşılmış çözünürlük birkaç nanometre ölçeğinde olup optik tekniklerden en az 1000 kat fazladır. AKM, esnek bir maniveladan ve (yüzeyi taramak için kullanılan) buna bağlı sivri bir uçtan oluşur. Sivri uç yüzeye doğru alçaltılır ve defalarca başka yönlere saptırılır. Bu yapıldıkça, bir lazer; manivelanın yüzey özelliklerini yansıtan sapmalarındaki ufak değişimleri saptar. Elde edilen bu saptamalar, sivri ucun taradığı şeyin görüntüsünü oluşturmak için kaydedilir.

Araştırmacılardan Hiroshi Nishimasu, Twitter hesabından videonun bir kesitini yayınladı. Görüntüler, her ne kadar 10 saniyelik puslu bir kayıt gibi gözükse de; videonun, bugüne kadar ki en muhteşem bilimsel görüntülerden birisi olduğunu söyleyebiliriz.