Jennifer Anne Doudna Kimdir? Ne Yapmıştır? Kendi Ağzından Yaşam Öyküsü...

19 Şubat 1964’de Washington’da doğdum. Yedi yaşımdayken ailemle birlikte Hawaii'nin en büyük adasında, küçük bir kasaba olan Hilo'ya taşındık. Müthiş bir doğası vardı ancak turistlerin pek ilgisini çekmeyen bir yerdi. Babam, Hawaii Üniversitesi'nde İngiliz edebiyatı profesörü olarak görev yapıyordu. Annem ise yerel bir okulda tarih dersleri veriyordu. İlkokula burada başladım. Sınıfımdaki arkadaşlarımın çoğu Polinezya ve Asya kökenli ailelerin çocuklarıydı. Sarı saçlarım, mavi gözlerim ile sınıfta epey farklıydım ve yerel kültürü bilmeyen küçük bir çocuk olarak sınıfta kendimi biraz yalnız hissediyordum. Benzer şekilde, anne ve babamın öğretmen olmaları da çoğunlukla tarımla uğraşan ailelere sahip arkadaşlarımın yanında farklı hissettiriyordu. Sık sık kitaplarımı alıp bir kenara çekilirdim ya da adanın engebeli volkanik manzarasını, plajlarını ve yemyeşil bitki örtüsünü keşfe çıkardım.

Hawaii'nin doğal güzelliği ve ekolojik çeşitliliğine hayran olmamak elimde değildi. Doğanın büyüleyiciliği içinde, kendime oyun alanı yaratarak büyüyordum. Okuduğum kitaplar ve ailemin bu ilgimin farkında olarak beni doğru yönlendirmeleri, bilime ve öğrenmeye olan aşkımı pekiştirdi. Astronomi, jeoloji ve evrime tutkulu bir aile ortamında çeşitli konularda kitaplarım oldu ve fırsat buldukça müze gezileri yaptık.

Esas dönüm noktası olan olay ise, bir yaz tatilinde Hawaii Üniversitesi'nde biyolog olan aile dostumuz Prof. Dr. Don Hemmes ile buluşmamızdı. İki öğrencisiyle birlikte doğa gözlemleri ve araştırmaları yaparlarken ben de onlara katıldım. Bana bir mantarın, papirüs bitkisini nasıl iltihaplandırarak etkilediğini gözlemem ve araştırmam için görev verdi. Birkaç hafta boyunca süren gözlemler sonucunda, kalsiyum iyonlarının mantarın gelişiminde ve tüm bitkiyi sararak onu hastalandırmasında önemli bir rol oynadığını tespit ettik.

Hemmes'le geçirdiğim sürede, ayrıca mantarı reçineye nasıl yerleştireceğimi ve bir elektron mikroskobu altında incelemek için ince tabakalar halinde nasıl keseceğimi de öğrendim. O yaz tatilinde birçok güzel anı biriktirdim. Bu, benim bilimsel keşif yapmanın tadına varmamı sağlayan ilk deneyimdi. Üzerine çok şey okuduğum bir konuyu bizzat deneyimlemek, daha fazlasını yapma iştahımı artırdı. 

Henüz 12 ya da 13 yaşındayken biyokimya ile ilgilenmeye başladım. O yaşlarda biyokimyaya merak sarmak için ilham aldığım iki olay yaşamıştım. İlki, yağmurlu bir günde dışarı çıkamadığım için üzülürken, babamın okumam için yatağıma bıraktığı kitaptı. Genetik bilgilerimizi içeren DNA'nın çift sarmal yapıda olduğunu keşfeden James Watson’un hayatını ve bu keşfin öyküsünü anlatıyordu. İkincisi, genç bir bilim kadınının Honolulu kanser merkezinde, normal hücrelerin nasıl kansere dönüştüğüyle ilgili bir konferansını dinlediğim zamandı. Her iki olay da hayatın hücrelerin içindeki mikroevrende cereyan eden gizemlerini keşfetmemi sağlayacak bir alanda eğitim alma ve kariyer peşinde koşma arzumu ateşledi. 

1985'te California'daki Pomona College'da kimya alanında lisans eğitimimi tamamladım. Bu okul, batı yakasında küçük bir üniversite olmasına karşın, güçlü bir biyokimya programı vardı. Lisans eğitimi esnasında üzerimde derin izler bırakan akademisyenlerle çalıştım. Bunlardan biri, laboratuvarında ilk bilimsel araştırmamı yürüttüğüm lisans danışmanım Sharon Panasenko'ydu. Panasenko sadece mükemmel bir bilim insanı değildi. Aynı zamanda bir kadının, erkekler tarafından domine edilen akademi dünyasında başarılı olabileceğini gösteren örneklerin öncülerinden biriydi. Kariyerimde ilerledikçe, genç kadınlar için destekleyici ve yol gösterici kadın akademisyenlere birlikte çalışmanın ne kadar büyük bir şans olduğunu gördüm. 

Pomona Üniversitesi kimya bölümünden mezun olduktan sonra, biyokimya doktorası için Harvard Üniversitesi'nde genetikçi Jack Szostak ile çalışmaya başladım. Genetik bilgiyi taşıyan kromozomlarımızın uç bölgelerinde bulunan telomerlerin ve telomeraz enziminin kromozomu nasıl koruduğunu gösteren araştırmaları neticesinde 2009 yılında Nobel Ödülü alan genetikçi Jack Szostak'ın gözetiminde, RNA üzerine doktoramı yaptım. RNA, yani ribonükleik asit, tüm hücrelerde bulunan ve yaşamsal değerde proteinlerin üretiminde rol oynayan bir moleküldür. Araştırmamı özellikle ribozimler üzerine odakladım. Bunlar, yaşamın başlangıcında da büyük bir rol oynadığı düşünülen, proteinlerin hücre içinde kimyasal reaksiyonlara girmesini kolaylaştıran ve çoklu kopyalamaların yapılabilmesini sağlayan, kendi kendilerinin üretimini kimyasal olarak hızlandıran, yani oto-katalitik RNA'lardı. 

Anlattıklarım size biraz karışık ve anlamsız gelebilir. Şöyle izah etmeye çalışayım, COVID-19 salgını sırasında mesajcı RNA (mRNA) lafını çok duyar ve konuşur olduk, biliyorsunuz. Çünkü COVID-19 salgını için üretilen aşılardan en önde gelenleri, bu mesajcı RNA’yı kullanarak hücrelerimize virüsün bazı parçalarının bilgilerini veriyor ve vücudumuz da o virüs parçalarını üreterek, virüsün tamamını vücuda almaya gerek kalmaksızın virüsü tanımış oluyor. Böylece eğer sonradan virüsle karşılaşacak olursak, virüs savunma sistemimizi alt edemeden, hazırlıklı olan savunma sistemimiz onu alt edebiliyor. İşte RNA molekülünün protein üretmek, hücre içinde taşımak ve haber iletmek dışında başka fonksiyonlarının da olduğunu, özellikle de katalitik etkisinin varlığını fark etmek, devrim yaratacak bir buluştu. Kendi kendini kopyalayan bir katalitik RNA yani ribozim, yaşamın ilk kaynağının DNA değil, RNA olduğu fikrini destekliyordu. Çünkü RNA'nın, genetik bilgiyi sadece depolamakla kalmayıp, aynı zamanda bilgiyi kopyalamaya yardımcı olan kimyasal reaksiyonları başlatabildiğini de gösterdi. RNA’ya olan hayranlığım giderek artıyordu.  

Doktora sonrasında, kendi kendini kopyalayan RNA'lar üzerine çalışmalarıma devam etmek için, RNA'nın katalitik özelliklerini keşfeden ve 1989 yılında bu çalışmasıyla Nobel Ödülü almış olan biyokimyacı Thomas Robert Cech ile çalışmak üzere Boulder'daki Colorado Üniversitesi'ne gittim. X-ışını kullanarak bu moleküllerin üç boyutlu atomik yapısını belirleme hedefini koymuştum. Dr. Cech, olağanüstü bir laboratuvar araştırma ekibi kurmuş, herkesin fikirlerine samimiyetle değer veren bir bilim insanıydı. Günlerim laboratuvar üyeleriyle gece geç saatlere kadar yapılan tartışmalar ve Tom ile karşılıklı yoğun beyin fırtınası seanslarıyla geçiyordu. 1996'da büyük yapılı bir ribozimin neye benzediğini ilk kez açıklayan ve bu alanda bir dönüm noktası olacak makaleyi yayınladık. Ribozimi görüntüleyince öyle heyecanlandım ki tüm omurgamın titrediğini hissettim. 

Sadece bilimsel araştırmalarda bulduklarım değildi beni heyecanlandıran şeyler elbette. Yoğun eğitim ve çalışma hayatının arasında Colorado üniversitesinde yüksek lisans yaparken, kendim gibi biyokimyacı ve moleküler biyolog olan Jamie Cate ile tanıştım ve sonrasında evlendik. 2002'de birlikte RNA moleküllerinin moleküler yapılarını ve işlevlerini incelemeye devam etmek için California Üniversitesi, Berkeley'e taşındık. Bir yıl sonra ise oğlumuz Andrew doğdu. Bizim aksimize Andrew, matematik ve bilgisayarlarla ilgilenen genç bir adam şimdi.

Gelelim merakla beklediğiniz konuya… Bize Nobel Ödülü’nü getiren CRISPR ve Cas9 enzimi nedir? Ne işimize yarayacak?

Bakterilerin, virüslerden gelecek bir saldırıyı engellemek için önceki hastalıkları hafızalarına kaydeden, insandakine benzer bir bağışıklık sistemine sahip olabileceği fikri ilgimi çekmişti. Şimdiye kadar bilim insanları, bakterilerde yalnızca ilkel bir bağışıklık sistemi bulunduğunu varsaymışlardı. Ama bakteriler küçük RNA parçaları kullanarak içlerine giren virüslerin yarattığı hastalıklarla savaşıyorlardı. 2005 yılında Kuzey Kaliforniya'daki bir madenden gelen, oldukça asitli atık suda yaşayan ve nadir görülen bir bakteri türünün genlerinde "düzenli aralıklarla kümelenmiş kısa palindromik tekrarlar" olarak tanımlanan ve kısaca CRISPR adı verilen virüs kaynaklı gen dizileri bulunmuştu. Bu kafanızı karıştırabilir, biraz daha izah edeyim: CRISPR, bakteriyel bağışıklık sisteminin bir parçasıdır. İstilacı virüsler bakteri içine girdiğinde onların RNA’sından kopyalanan genom dizileri bakterilerin genleri içine düzenli aralıklarla kümelenerek saklanıyordu. Kümelerde palindromik bir yapı gözlenmişti. Yani düz veya tersten bakıldığında aynı şeyin yazması gibi. Gülebilirsiniz ama sizin dilinizden vereceğim şu örneği düz ve tersten okursanız ne demek istediğimi anlarsınız: “Ey Edip, Adana’da pide ye”. İlginç değil mi? İşte bu palindromik diziler, virüs bakteri hücresini bir dahaki sefer istila ettiğinde düşmanın tanınmasını sağlıyordu. Pekâlâ, düşmanı tanıyordu ama nasıl yok edecekti? 

Daha önce bu alanda araştırmalarından haberdar olduğum, İsveç'teki Umea Üniversitesi'nde çalışan, Fransız mikrobiyolog ve genetikçi Emmanuelle Charpentier ile tanıştım. Yetenekli ve bilgili araştırmacılardan oluşan bir ekip kurduk ve birlikte çalışmaya başladık. Charpentier, araştırmalarında CRISPR ile ilişkili Cas9 adlı gizemli bir enzim fark etmişti. Birkaç ay sonra, CRISPR savunma mekanizmasının iki ayrı RNA molekülünden, CRISPR RNA ve tracRNA’dan, yani kılavuz RNA’dan oluştuğunu keşfettik. Bu kılavuzluk yapan RNA’lar sayesinde Cas9 enzimi, adeta bir makas gibi virüs genomunu dilimliyordu. Böylece virüs bakterinin içinde çoğalamıyordu. Eğer insanda da benzer şekilde kılavuz RNA kullanarak Cas9 enzimini bir DNA dizisine yönlendirebilirsek, istemediğimiz hastalıklı parçaları rahatlıkla kesmemiz mümkün olabilirdi. Nitekim, yaptığımız hayvan deneyleri başarılıydı. Bulgularımızı makale haline getirip 2012 yılında Science dergisinde yayınladık.

Keşfimiz kolay uygulanabilir ve ucuz bir yöntemdi. Genetik mühendisliğinin gidişatını hızla değiştirerek, insanlardaki kalıtsal hastalıklarının tedavisi için yeni fırsatlar yarattı. 

CRISPR-Cas9 gen düzenleme yöntemi büyük bir başarı olsa da benim açımdan pek çok etik sorunu da tartışmama neden oluyordu. Temel endişem, teknolojinin güvenli olduğu yeterince ispatlanmadan önce, insan embriyolarında iyi niyetli olmayan amaçlar için kullanılmasıydı. Ayrıca hastalıkları önleme amacı dışında da kullanılma olasılığını düşünmek korkutucuydu. Kamusal ve ahlaki tartışmaların ön saflarında yer aldım. Güvenliği kanıtlanmadan ve sonuçları tam değerlendirilmeden önce tekniğin insan embriyolarında klinik kullanımının ertelenmesine ilişkin dünya çapında bir işbirliği yapmak için çabalamaya devam ettim.

7 Ekim 2020'de Emanuelle Charpentier ile birlikte CRISPR-Cas9 gen düzenlemesini geliştirdiğimiz için Nobel Kimya Ödülü'ne layık görüldük. Şimdi bir yandan araştırmalarımı sürdürüyorum, diğer yandan CRISPR-Cas9’un güvenli ve etik bir şekilde kullanılması için insanları bilinçlendirmeye çalışıyorum. Atomu parçalayıp, içindeki muazzam enerjiyi açığa çıkardıktan sonra yaptığımız gibi, ölümcül bir silah yapılmadığından emin olmak istiyorum. Atomdaki enerjiyi çok daha faydalı işler, mesela nükleer tıp için veya nükleer enerjiyle çalışan keşif araçlarında kullanabildiğimiz gibi, CRISPR-Cas9’un da iyi işlerde kullanılması şart.

Beni ben yapan unsurların başında, belki de çocukluktan itibaren doğru yönlendiren rehberlere sahip olmam, laboratuvar ekibimi aynı bilimsel bakışı paylaştığım insanlarla kurma özgürlüğüm ve tabii ki birbirini destekleyen ekip çalışmasına olan inancım geliyor. Bu hayata herkes eşit başlamıyor; ama bilimi anlayarak ve onu etkili bir şekilde kullanarak, örneğin çeşitli hastalıklardan ötürü hayata zorluklarla başlayanların yaşamını çok daha iyi bir yer haline getirebiliriz.

Not: Bilim insanları otobiyografik öyküleri projesi, Aklın Yolu Düşünce Topluluğu desteğiyle, yazarımız Okan Ö. Cinemre koordinatörlüğünde Antalya BAKÜS Sahne & Atölye'nin yazar ve sanatçıları tarafından yapılmıştır. Kayıtlardaki emek ve desteğinden dolayı Yamaç Alkan ve Bad Production'a teşekkür ederiz.