Biyolojik Bilgisayarlar: Stanford Üniversitesi Hücreleri Bilgisayarlara Dönüştüren Transistörler Üretti!

Stanford Üniversitesi araştırmacıları “biyolojik bilgisayar” gibi davranan, hastalıkların nasıl tedavi edildiği konusunda potansiyel bir devrim olabilecek genetik reseptörler ürettiklerini ilan ettiler.

Science dergisinin 4 Ekim 2013 sayısında, araştırmacılar canlı hücreler içine yerleştirilebilen ve gerekli koşullar sağlandığında açılıp kapanabilen genetik transistor sistemlerini tanıttılar. Araştırmacılar bu transistörlerin gelecekte mikroskopik yaşayan bilgisayarlara yerleştirileceğini umuyorlar. Söz konusu bilgisayarların hücrenin içinde belirli bir toksinin olup olmadığı, kanserli bir hücrenin kaç kere bölündüğü ya da verilen bir ilacın her bir hücreyle nasıl etkileştiğini söylemek gibi görevleri yapabileceğini belirtiyorlar.

Transistor gerekli koşulların sağlandığını belirleyince, o hücreyi ve çevresindeki birçok hücreyi belirli bir şeyi yapmaya (mesela kanserli hücreleri kendilerini öldürmeye) yönlendirebilir. Stanford Mühendislik Fakültesi araştırma ekibinin başı Drew Endy San Jose Mercury News’a yaptığı açıklamada şöyle diyor: 

İstediğiniz herhangi canlı hücreye bilgisayar koyabileceğiz. Silikon bilgisayarları değiştirmeyeceğiz, bilgisayarınızı ya da telefonunuzu değiştirmeyeceğiz; ancak silikonun asla çalışmayacağı yerlerde bilgisayar sistemi kullanacağız.

Ekip çalışmalarını genetik araştırmalarda sık kullanılan bir organizma olan E.coli bakterisi kullanarak gösterdi.

Günümüzdeki bilgisayarlar 0'lar ve 1'ler formunda ikili kodlar oluşturarak elektron akışını kontrol eden milyonlarca küçük transistör kullanıyor. Birlikte çalışan birçok transistör biraraya gelerek “mantık kapısı” denen ve bütün bilgisayarların çalışmasında yapıtaşı olan yapıyı oluştururlar. 

Bir bilgisayarın elektron akışını kontrol etmekte silikon transistörleri kullanması gibi, araştırmacıların transkriptör adını verdikleri biyolojik transistörleri, RNA proteinlerinin bir DNA zinciri boyunca akışını kontrol için enzimler kullanırlar. Bu transkriptörleri kullanarak yapılan biyolojik bilgisayarlar, insanların insan vücudu hakkındaki düşüncelerini değiştirmelerinin yanı sıra, diğer canlı sistemlerinin işleyişinin anlaşılmasında da kullanılabilirler. Endy, Independent'a şöyle anlatıyor:

Örneğin mikroplarla ve bitkilerle doğal olan ve olmayan olayları kaydetmek üzere eşleştiğimizi ve bu bilgileri kolayca izlenebilen sinyallere dönüştürdüğümüzü düşünün. Bu, çevreyi izleme becerimizi büyük ölçüde arttırır.

Bilgisayar için mantık kapılarından fazlasına ihtiyaç var. Ayrıca bilgileri depolayacak bir yere (bellek, RAM) ve tüm transkriptörleri ve hafızayı birbirine bağlayacak bir yola da (bus) gerek var. Neyse ki daha önceki araştırmalarda gösterildiği gibi, birçok araştırma grubu DNA'da bilgi saklamayı başardı. Stanford Üniversitesi de, DNA zincirlerini hücreler arası taşımada M13 virüsünü kullanmanın zekice bir yolunu geliştirdi. Kısacası, biyolojik bir bilgisayarın tüm temel taşları şu anda yerinde.

Bu demek değildir ki yüksek işlevli biyolojik bilgisayarlar yakın zamanda kullanımda olacaklar, ancak bir hücrenin ortamındaki değişiklikleri ölçüp kaydeden basit biyolojik sensörleri görmeye başlayabiliriz. Stanford mantık kapısı tasarımını kamunun kullanımına sunmuştur, ki bu da Harvard’daki Wyss Institute gibi başka araştırma enstitülerinin de ilk biyolojik bilgisayarları üzerinde çalışmalarına olanak sağlayacaktır. 

Araştırmacılar bazı bulgularını kamuya açık olarak yayınlamışlar ve bununla diğer bilim adamlarının buluşlarını daha kolay geliştireceklerini ümit etmişlerdir. 

Teşekkür: Francesca Norman