JCVI-syn3.0: Bilim İnsanları, Kendini Başarıyla Kopyalayan Sentetik Bir Hücre Ürettiler!

Bilim insanları, tıpkı gerçek gibi bölünebilen ve çoğalabilen tek hücreli sentetik bir organizma oluşturdu. Bu keşif, araştırmacıların bir gün sentezlenmiş hücrelerden mini bilgisayarlar ve küçük ilaç üretici "fabrikalar" yapmalarına yardımcı olabilir. Elbette, böyle bir şeyin gerçekleşmesi uzun yıllar alacak.

Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü'nde (İng: National Institute of Standards and Technology - NIST) Hücre Mühendisliği Ekibi’nin lideri ve makalenin baş yazarı Elizabeth Strychalski şöyle diyor:

Bu yüzyılda biyoloji, günlük yaşamlarımızı birçok yönden potansiyel olarak daha iyi hale getirebilecek.

Örneğin, Strychalski ve meslektaşları, çevreden ölçümler alabilen, yakındaki asitliği, sıcaklığı ve oksijen seviyelerini tespit edebilen canlı sensörler tasarlamayı planlıyor. Bu sensör hücreleri, belirli ürünler, yani ilaçların yapımı için de üretilebilir ve potansiyel olarak insan vücudunun içine yerleştirilebilir. Strychalski, şöyle anlatıyor:

Hücre, bir hastalık algıladığında, ona tedavi uygulayabilir ve hastalık daha uzun sürdüğü zaman, iyileştirmeyi bırakabilir. Diğer hücreler laboratuvarda yetiştirilebilir ve verimli bir şekilde gıda ve yakıt ürünleri üretmek için kullanılabilirken, diğerleri moleküler ölçekte hesaplama işlevlerini yerine getirmek için yapılabilir.

Yine de tüm bunlar, gelecek için olası senaryolar. Bunları gerçekleştirebilmek için bilim insanlarının, sentetik organizmalarla genleriyle oynamadan önce, hücrenin gizemlerini temel bir düzeyde çözmeleri gerekiyor.

Yeni çalışmada, Strychalski ve meslektaşları bu hedefe doğru bir adım attılar ve sonuçlarını Cell dergisinde yayınladılar.^[1] Scientific American'ın bildirdiğine göre, buna 2016 yılında oluşturulan ve yalnızca 473 gen içeren JCVI-syn3.0 adlı mevcut bir sentetik hücre ile başladılar.^[2] Karşılaştırabilmeniz için, Escherichia coli bakterisi yaklaşık 4.000 gene sahiptir.^[3]

Live Science

Bu çıplak hücre, cinsel yolla bulaşan bir mikrop olan Mycoplasma genitalium bakterisinden üretildi ve bilim insanları, kendi doğal DNA'sını çıkararak bunu kendi oluşturdukları DNA ile değiştirdiler. JCVI-syn3.0'ı oluştururken bilim insanlarının amacı, bir hücrenin hayatta kalması ve normal şekilde çalışması için hangi genlerin kesinlikle gerekli ve hangilerinin gereksiz olduğunu öğrenmekti.

Ancak JCVI-syn3.0, proteinler oluşturabilir ve DNA'sını sorunsuz bir şekilde kopyalayabilirken, minimalist hücre, düzgün kürelere bölünemedi. Bunun yerine, gelişigüzel bölünerek, birçok farklı şekil ve boyutta yavru hücreler üretti.

Strychalski ve ekibi, çıkarılmış genleri hücreye geri ekleyerek bu sorunu çözmeye koyuldu. Yıllarca süren çalışmaların ardından, bilim insanları toplam 492 gen içeren JCVI-syn3A'yı üretti. Bu genlerden ise yalnızca yedi tanesinin normal hücre bölünmesi için kritik önem taşıdığını keşfettiler. Makalenin baş yazarlarından, çalışmalar sırasında Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nde (MIT) Bit ve Atom Merkezi’nde yükseklisans öğrencisi olan James Pelletier şöyle demişti:

Minimal hücredeki genlerin bir kısmının bilinen bir işlevi yoktu. Hücrenin önceden bölünmesi gereken bazı genlerin bilinen bir işlevi olmadığı ortaya çıktı.

Bu genlerin yeniden tanıtılması, minimal hücrenin mükemmel bir şekilde düzgün kürelere bölünmesini sağladı. Pelletier şöyle anlatıyor:

Genetik sekanslarına bakılırsa, bu önemli genlerden bazılarının hücre zarıyla etkileşime giriyor olması muhtemel. Bu, zarın fiziksel özelliklerini değiştirdikleri, onu düzgün bir şekilde bölünecek kadar şekillendirilebilir hale getirdikleri veya zar içinde bölünmeyi teşvik eden kuvvetler oluşturdukları anlamına gelebilir.

Ancak şimdilik ekip, genlerin hücre bölünmesini sağlaması için hangi mekanizmaları kullandığını bilmiyor. Strychalski şöyle diyor:

Çalışmamız, işlevi bilinmeyen bu genlerle bağlantısı olan hücre içi mekanizmaları ortaya çıkarmak için tasarlanmadı. Gelecekte bununla ilgili bir başka çalışmanın yapılması gerekecek.

Araştırmacılar minimal hücrenin gizemlerini araştırmaya devam ederken, diğer sentetik biyologlar daha da basit sistemlerle çalışıyorlar.

Strychalski, sentetik biyoloji spektrumunun "cansız kimyasallardan oluşan bir çorbadan, bir memeli hücresinin veya bir bakteri hücresinin ihtişamına kadar" kapsayıcı olduğunu söylüyor. Bu alanın geleceği bizi hücre büyüklüğünde bilgisayarlar gibi yenilikçi harikalara götürebilir; ancak şimdilik çalışma büyük ölçüde yaşamın temel yapı taşlarının nasıl bir araya geldiği ve bunun bize kendimiz hakkında neler anlatabileceği konusundaki meraktan kaynaklanıyor.

Hayatın en temel birimi olan hücreyi nasıl anlarız? Bunda çok ilgi çekici bir şey var. Daha sonra da, bu minimal platformla yapabileceğimiz her şeyi hayal edebiliriz...