Işıkla etkinleştirilen ‘CRISPR’, hızlı, hassas gen düzenleme ve DNA onarımının saptanmasını sağlar
tarafından ortaklaşa finanse edilen bir dizi deneyde Ulusal Bilim Vakfıbilim adamları Johns Hopkins insan kanser hücre dizilerinin genomik materyalinde hızlı ve kesin kesimler yapmak için ışığı tetikleyici olarak kullandılar. Araştırmacılar, CRISPR olarak bilinen moleküler bir neşter kullanarak DNA’yı saniyeler içinde kestiler ve onarım proteinlerinin hasar bölgesine nasıl ulaştığını ve bunu dakikalar içinde nasıl düzelttiğini gözlemleyebildiler.
Dergide yayınlanan deneylerin sonuçları BilimAraştırmacılar, yalnızca DNA onarım süreci hakkında yeni ayrıntılar ortaya çıkarmakla kalmıyor, aynı zamanda bu sürecin nasıl yaşlanmaya ve birçok kansere neden olabileceğini anlamaya yardımcı oluyor.
Ekibin bir üyesi olan Yang Liu, “Yeni gen düzenleme sistemimiz, etkinleştirildikten sonraki saniyeler içinde hedeflenen DNA kesimine izin veriyor” diyor. “Önceki teknolojilerle, gen düzenleme çok daha uzun, hatta saatler sürebilirdi.”
Güçlü CRISPR aracı, bilim adamlarının DNA dizilerini ve gen fonksiyonlarını kolayca değiştirmesini veya düzenlemesini sağladı ve gen bağlantılı koşullar üzerine araştırmaları hızlandırdı.
Bakterilerde bulunan doğal olarak oluşan bir gen düzenleme sisteminden uyarlanan CRISPR, bir hücre içindeki belirli bir genomik DNA dizisiyle eşleşmek ve ona bağlanmak üzere kodlanmış bir tür kılavuz olarak RNA adı verilen küçük genetik malzeme dizilerini kullanır. CRISPR molekülü ayrıca, DNA dizisini kesmek için neşter görevi gören Cas9 adı verilen bir enzim içerir.
Yeni deneyler için bilim adamları, CRISPR kompleksinin canlı hücrelerdeki genomik DNA’yı yalnızca belirli bir dalga boyuna maruz kaldığında kesmesine izin veren ışığa duyarlı bir RNA molekülü tasarlayarak CRISPR-Cas9 kompleksini değiştirdiler.
Ekip daha sonra insan embriyonik böbrek hücrelerinin ve kemik kanseri hücrelerinin kültürlerine, hücre zarlarında gözenekler açan ve bu yeni, hızlı CRISPR kompleksinin (vfCRISPR) girmesine izin veren bir elektrik darbesi verdi.
Araştırmacılar, hücrelere ışık tutarak vfCRISPR’yi açabildiler ve DNA’yı kesmek için gereken süreyi takip edebildiler. DNA hedef bölgelerinin %50’sinden fazlasının 30 saniye içinde kesildiğini bulmuşlardır. Bu hızlı tetikleme, DNA onarımı da dahil olmak üzere sonraki hücresel yanıtı olduğu gibi izlemelerini sağladı.
Araştırmayı finanse eden NSF’nin Molecular and Cellular Biosciences Bölümü’nde program direktörü olan Manju Hingorani, “Moleküler ve hücresel seviyelerde yaşamın dinamik özelliklerini incelerken veya modüle ederken zamanlama her şeydir” diyor. “Bu yeni CRISPR teknolojisi ile bilim adamları, hareketi yakalamak için doğru zamanda genom üzerinde doğru yere gidebilirler.”