Sentetik Hücreleri, Kanser ve Diyabet için Tedaviler Üreten Kimyagerlere Dönüştürmek Mümkün!

Şimdi bir düşünün bir şeker hastasının kanındaki şeker oranının artışını ve azalışını tespit edebilen ve gerektiğinde insülin salgılayan özel olarak işlenmiş hücrelere sahip olduğunu. Düşünün ki kanser hastaları hücrelerin kanserli olup olmayacağını belirleyen ve tehlikeli hücreleri yok eden akıllı bir virüsle aşılanıyor. Bir de biyoyakıt ve ve farmosötik (eczacılıkla ilgili) ürünler salgılayan işlenmiş hücrelerin varlığını düşünün.

Bunlar sentetik biyolojinin öngörülerinden birkaçıdır. Sentetik biyolojiyle uğraşan araştırmacılar ilaç özelliği gösteren yeni bileşikler, elementler ve biyolojik materyaller üreten özel olarak tasarlanmış DNA dizilerinin, proteinlerin ve hücrelerin üretilmesi için çaba gösteriyorlar. Harvard Üniversitesi’nde biyolog Pamela Silver şöyle diyor: 

İnsanlar 100 yıl önce yapay malzemeleri nasıl üretebilecekleri keşfettiğinde, organik kimya da büyük bir buluştu. Ancak bir hücre muhtemelen bir kimyacıdan daha iyidir.

Silver ve iş arkadaşlarının üzerinde çalıştığı bir projelerden biri geçmişteki olayları kaydeden ve hatırlayan insan ve diğer memeli hücrelerini yapmayı hedeflemektedir. Bu tür zamanlanmış hücreler alıcı olarak yararlı olurdu ve tedavi biliminde hastanın vücudunun önceki tedavilere nasıl cevap verdiğini hatırlayarak yeni bir hareketin öncüsü olabilirdi.

Amerika Enerji Bakanlığı’nın desteklediği bir başka proje ise Shewanella isimli genetiği değiştirilmiş bir bakteri. Silver ve ekibi bakterilerin fotosentez yolaklarını değiştirmeye çalışıyor böylece bakteriler enerji kaynağı olarak ışık yerine elektrik kullanabilecekler, bu da biyoyakıt üreten mikroorganizmaların elektrik sistemlerine bağlanmasına izin veriyor. Ayrıca Harvard’daki ekip Shewanella’yı mazot veya dizel yakıta benzer bir yakıt üretmesi için değiştirmeye çalışıyorlar.

Bu alanda ilk manşetlere çıkan haber Mayıs 2010’ndaydı. Bu tarihte J. Craig Venter Enstitüsü Mycoplama mycoides adlı bakteriyel hayvan parazitinin genomu yerine araştırmacıların geliştirdiği genom versiyonunu üretmeyi ve bu genetik kodu bir konak bakteriyel hücreye nakletmeyi başardı. İki gün içinde, laboratuarda büyüyen M. mycoides hücreleri sadece yapay DNA içeriyordu. Venter onu annesi bir bilgisayar olan dünyadaki tek kendi kendine çoğalabilen tür olarak tanımlıyor.

Daha hızlı gen sıralaması yapmak sentetik biyolojinin hızlanmasında kesinlikle çok önemli bir etken ve ticari uygulamalarda büyük olasılıkla kilit rol üstlenecek. 13 yıl süren ilk insan genom projesi 2003’te tamamlandı ve maliyeti 3.8 milyar dolardı. Geçtiğimiz Ocak ayında New York Based Life Technologies şirketi yakında genom sıralamasının bir günde 1000 dolara yapılabileceğini söyledi.

DNA’nın sentezi ve sıralanmasının fiyatlarındaki bu büyük düşüşler sentetik biyologların birbirlerinin çalışmalarını çok daha hızlı kontrol edebilecekleri anlamına geliyor.

PLoS ONE dergisi 6 yıllık süre zarfındaki sentetik biyoloji yazılarının koleksiyonunu yayınladı. Yazının giriş bölümünde koleksiyonun editörü Jean Peccoud PLoS ONE gibi bir dergiye açık erişimin sentetik biyoloji için mükemmel bir platform sağlayacağını ifade etti. 

Bu yazılar arasında 2009 Kasım ayındaki yazı Stanford Üniversitesi ve MIT (Massachusetts Institute of Technology) bilim insanları tarafından değiştirilmiş Gemini adlı bir proteini anlatıyor. Gemini adlı protein iki tip proteinin birleştirilmesiyle elde edildi. Bir başka yazı ise 52 tane biobrick adlı sentetik biyolojik parçalarının kataloğu ile ilgilidir.

NASA’daki bilim insanları sentetik biyolojinin gelecek NASA projelerinde önemli roller üstlenebileceğini düşünüyorlar. Bitkilerin daha zorlu koşullara uyum sağlaması için ve Mars, Jupiter gibi gezegenlerde büyümesini sağlayacak kendi enerji kaynaklarını üretmesi için genleri üzerinde değişiklik yapılabilir. Astronotlar uzun uzay yolculuklarında özel olarak değiştirilmiş bakterileri yiyebilirler veya özel mikroorganizmalar sayesinde bu yolculukların yükü hafifletilebilir. 

NASA araştırmacısı Lynn Rotschild sentetik biyolojinin insanlara uzay yolculuklarında yardım etmekle kalmayıp ayrıca Dünya’daki iklim değişikliğine karşı koyma konusunda da hazırladığını belirtiyor. 

Dünya evrimin yarattığı olağanüstü çevre koşullarının ötesinde kendi kendine değişirken biz buna uyum sağlayamazsak yapay yaşam evrimi yüksek oranda hızlandıracak.

Sentetik biyolojinin uygulamalı olarak hayata geçmesi için hala büyük engeller var. Sentetik biyoloji aletlerinin yapısı kolaca paketlenmeye müsait değil. Moleküler aletler çivi ve çekiçten çok daha karmaşık ve birçok zorlukları mevcut. Biyolojik parçaları ayarlamak zordur, bir memeli hücresine yerleştirilen bir gen çevredeki DNA’dan etkilenebilir ve bilim insanları ilgili genin genom içinde nereye yerleşeceğini kontrol edemiyorlar. Biyolojik çevre büyüdükçe, bunları yapmak ve test etmek zorlaşıyor.

Diğer bir sorun ise halk arasında genetik değişikliklere tam olarak iyi bir bakış açısının olmayışı. Buna örnek olarak FDA’nın (Food and Drug Administration) çok sayıda balığın genlerine sahip ve böylece dönemlik değil yıl boyunca yetişen bir balık türüne onay vermek istememesi gösterilebilir.

Pamela Silver halkın çoktan biyomühendisliğin arka planındaki olan biten şeyleri kabul ettiğine dikkat çekiyor. Her zaman aşı oluyoruz yani bağışıklık sistemimizde değişiklik yapıyoruz diyor. Silver sentetik biyoloji geliştikçe, bu alandaki yararlı ürünlerin daha kolay kabul göreceğini düşünüyor. 

İnsanlarda tedavi olarak kullanılan şeyler sayesinde, belki insanlar onları GDO’lardan daha kolay kabul edecekler. Ayrıca zamanın da çok önemli bir rolü var. Dünyada bir yiyecek krizi çıkarsa, o zaman bu tür şeylere daha mı açık olacağız?