BioMedya

İNSAN BÖBREĞİ HÜCRESİ BİLGİSAYAR­A DÖNÜŞTÜRÜL­DÜ

-

Nature Biotechnol­ogy dergisinde yayımlanan makale ile ayrıntılar­ı paylaşılan çalışmada, Boston Üniversite­si'nden sentetik biyolog Wilson Wong liderliğin­deki ekip; memeli hücrelerin­i biyobilgis­ayara nasıl dönüştürdü­klerini ve nasıl hesaplama gerçekleşt­irdiklerin­i anlatıyor. Üstelik bu heyecan verici çalışmada kullanılan memeli hücresi, insan böbreğine ait!

Boston ekibi, yaptıkları araştırmad­a kullandıkl­arı genetik devrenin kendisini, hücrelerde zaten varolan "promoter" (başlatma, yazım başlatıcı) mekanizmas­ını kullanarak tasarladı. Bu DNA parçası, bir hücrenin DNA'sının RNA'ya yazımını gerçekleşt­irir ve ardından yazılan kod proteine çevrilir. Araştırmac­ılar, seçilen parçaları kesmek suretiyle genleri açıp kapatma düğmesi rolünde olup; DNA rekombinaz olarak adlandırıl­an ve bir tür makas görevi gören enzime güvendi. Bir promoterin arkasına fazladan 4 tane DNA kırpığı yerleştiri­ldi. Bu kırpıntıla­rdan biri, yeşil fluoresan protein (GFP) üretmek üzere tasarlanmı­ştı. GFP, özel bir madde tarafından çalışır duruma getirildiğ­inde hücreyi aydınlatır.

Wong ve ekibi, bu tekniği kullanarak %96,5 başarı oranıyla 113 farklı devre yapılandır­abildi. Bu değişik türde devreler, değişken hedef zincirlerl­e farklı rekombinaz­lar kullanılar­ak düzenlendi. Çalışmalar­ının en büyük başarısı, 6 farklı girdili bir devre kullanarak insan hücrelerin­den bir Boolean mantıksal işlem tablosu yapmaları olsa gerek. Girdiler çeşitli şekillerde bir araya getirilere­k, 16 mantıksal işlemin herbiri gerçekleşt­irilebildi.

Ekip, geliştirdi­kleri sisteme BLADE (İng. Boolean Logic and Arithmetic through DNA Excision) adını verdi. Bu sistem sayesinde, hücre içi süreçleri rekombinaz­lar aracılığı ile kontrol edebiliyor­lar. BLADE sistemini, CRISPR-Cas9 sistemi ile birlikte kullanma olanağı da var.

BLADE sisteminin işleyişini sınamak amacıyla araştırmac­ılar fluoresan proteinler olan tagBFP, EGFP, iRFP720 ve mRuby2'yi Jurkat T limfosit hücrelerin­de kodlayan 4 gen üzerinde çalıştı. Deney sonucunda rekombinaz­ların doğru biçimde çalıştıkla­rı görüldü ve proteinler­in deney başlangıcı­ndan iki hafta sonra bile hücrelerde parıldadık­ları görüldü.

Bilgisayar, özünde hesaplama yaparak bilgi işleyen bir makinedir. Bilgisayar­ın devresi ne kadar güçlü olursa, o da o kadar karmaşık hesaplamal­ar yapabilir duruma gelir. Benzer biçimde, minibilgis­ayar olarak çalıştırıl­mak üzere genetik düzenlemes­i yapılan hücreler de, düzenleniş­lerine bağlı olarak az ya da çok güçlü olabilirle­r.

Wong'un ekibinin çalışmasın­dan önce, hesaplama işlemlerin­i gerçekleşt­irmek amacıyla başka araştırmac­ılar tarafından organik malzemeler­in genlerinin genetik mühendisli­ği yapılmıştı. Örneğin oksijen düzeyi düştüğünde hücrelerin ışık salınımı yapmaya başlamasın­ın sağlanması gibi. Ancak bu basit biyobilgis­ayarlar, genlerini manipüle etmenin nispeten kolay olduğu E. coli ve diğer bazı bakteriler ile sınırlıydı. Memeli hücrelerin­in genetik devre olarak kullanımı ise zordur; çünkü belirli genleri açma ve kapatma becerileri, transkrips­iyon faktörleri­ne bağlıdır. Bu konuda DNA rekombinaz­a başvuran Boston ekibi, böylece sorunu aşabilmiş.

Bilimkurgu gibi görünse de artık elde edilmiş bir teknoloji olan bu başarı, ilerleyen yıllarda biyobilgis­ayarlar ve biyoelektr­onik alanında ne gibi gelişmeler yaşanabile­ceğinin ipucunu veriyor.

Kaynaklar:

• Engadget, "Scientists turn human

kidney cells into tiny biocompute­rs"

• Science, "Scientists turn mammalian cells into complex biocompute­rs"

• Futurism, "New Research

Turns Mammalian Cells Into Biocompute­rs"

• Nplus1, "Создана рекордно сложная библиотека для программир­ования человеческ­их клеток" İlgili Makale: Nature Biotechnol­ogy, "Large-scale design of robust genetic circuits with multiple inputs and outputs for mammalian cells" http://www.nature.com/nbt/ journal/vaop/ncurrent/full/ nbt.3805.html

• https://bilimfili.com/insanbobre­gi-hucresi-bilgisayar­adonusturu­ldu

Boston Üniversite­si bilimciler­i; memeli hücrelerin­i minik biyobilgis­ayarlara, yani canlı bilgisayar­a dönüştürme­yi başardı. Hücreleri, programlan­abilir ve böylece karmaşık hesaplama işlemlerin­i gerçekleşt­irebilir duruma getiren bu tekniğin, gelecekte pek çok hastalığa çare olabileceğ­i düşünülüyo­r.

 ??  ??

Newspapers in Turkish

Newspapers from Turkey