Sentetik Genom Tamamlanmak Üzere, Ismarlama Organizmaların Yolu Açılıyor

İnsan tasarımı organizmalar artık ilaçlar ve aşılar üretebilecek; atıkları enerjiye dönüştürebilecek ve organ nakli operasyonları için uygun organ oluşturabilecek hale gelecekler.

Bilim insanları ekmek,bira ve şarap üretiminde; beş bin yıldan fazla süredir kullanılan bir mikroorganizmanın sentetik genomunun tamamına yakınını tamamlamak üzereler ve böylelikle insan eliyle tasarlanan yeni organizmaların dünyasının yolu açılacak.

Bir çeşit mikroorganizma olan ekmek mayası üzerinde önemli ilerleme kaydedildiği çalışmalar, araştırmacıların yaşamın yasalarını oluşturabilmekteki yeteneğini gösteriyor.Genetik modifikasyon bir seferde sadece az sayıda geni değiştirirken, yeni yaklaşım bilim insanlarının tüm genomları yeniden yazmasına olanak tanıyacak. Bunu yaparken, milyonlarca yıllık evrim sonucunda birikmiş olan fazla gen yükünü ve DNA’daki  oluşmuş dengesiz bölgeleri ortadan kaldırılabilecek ve böylelikle yeni DNA’nın yolu açılacak.

Araştırma, bilim insanlarına; DNA’nın canlı organizmalardaki işlevine ilişkin temel soruya daha derin bir bakış açısı kazandırıyor ancak teknoloji ısmarlama olan mikroorganizmaları, bitkileri ve hatta hayvanları da bize sunmaya hazırlanıyor.Bu ısmarlama organizmalar insanların ihtiyaçlarını yerine getirmek için üretilecek ve ilaçlar ve aşılar üreten, atığı enerjiye dönüştürebilen ve hatta insanda organ nakline uygun organlar yetiştiren genomlarla tasarlanacak.

Science dergisinde yayınlanan bir makalede, New York Üniversitesi’ndeki Jef Boeke tarafından yönetilen Sentetik Maya  Projesi’nden bir uluslararası bilimsel ekibinin, doğal ekmek mayasının taşıdığı 16 kromozomun her birinin tasarımının bilgisayarda nasıl oluşturduğundan bahsediliyor.Bunu yapmak için Guanin, Timin, Sitozin ve Adenin dizisini ele aldılar ve gereksiz gördükleri DNA ipliklerinin çıkarılması için binlerce değişiklik yaptılar. Sonunda ortaya çıkan genom doğada bulunandan % 8 daha kısaydı.

Bilim insanları daha sonra laboratuardaki kimyasallardan beş kromozom daha ürettiler. Makaleler dergiye gönderildikten sonra,en az 10 tane böcek kromozomu, mikroorganizmanın genomunun yarısından fazlası kadar üretildi. Bu üretilen kromozomların bir tanesinde bir milyondan fazla genetik harf bulunuyor ve bu şimdiye kadar sentezlenen en uzun kromozomdur.

Edinburgh Üniversitesindeki ekipte genetikçi olan Patrick Yizhi Cai, kromozomların, maya hücrelerine test için çalışmalarda tek tek eklenen DNA parçalarından oluşturulduğunu söyledi.  Zamanla, bir kromozom üzerindeki doğal DNA’nın tamamı sentetik DNA ile değiştirildi. Cai, bunu bir kitaptaki paragrafları birer birer yerine koyma süreci ve sonunda bütün bölümün değiştirilmesine benzetiyor.

Günümüzde, genomları tasarlamak ve oluşturmak için kullanılan teknoloji maliyetli ve zaman almaktadır. Ekmek mayasının tüm DNA’sının sentezlenmesi en az 1.25 milyon dolara mal oluyor ve her kromozom üretimi en az bir yıl sürüyor.Fakat araştırmacılar, ilk insan genomu 2003’te okunduğundan beri gen dizilişinin maliyetinin düştüğü gibi, fiyatların yine çarpıcı bir şekilde düşmesini bekliyorlar.

Boeke, yılın sonuna kadar hamur mayası kromozomlarının 16 tanesi de oluşturulmalı ve hücrelerde test edilmelidir,dedi. 2018’de sentetik kromozomların hepsinin tamamlanması ile oluşan maya hücrelerinin faaliyet göstermesi bekleniyor. Sonunda oluşturulacsk tasarım,  protein üreten önemli kısımları bir araya getirip yerleştirebilen, sıfırdan oluşturulmuşmuş fazladan bir 17.kromozom içeriyor.

Bilim insanları daha önceleri bakteriler ve virüsler için genomlar hazırlarken; son çalışmalar, açıkça tanımlanmış bir çekirdeğe sahip daha karmaşık bir organizmaya odaklanıyor. Bu hücreler; bitkiler ,hayvanlar ve insanları da içeren,  ökaryotlar olarak adlandırılan bir gruba ait.

Bilim insanlarının ekmek mayası DNA’sına yerleştirecekleri bir özellik, hücrenin genomunun isteğe göre değiştirilmesine de olanak sağlayacak. Araştırmacılar, gelişmiş büyüme ya da daha yüksek sıcaklıklarda hayatta kalma yeteneği gibi bazı yararlı özelliklere sahip olabilecek tamamen yeni kodlardan oluşan maya hücreleri üretmek için bunu kullanacaklar.

Londra’daki İmparatorluk Kolejinde sentetik biyoloji çalışmalarını yürüten Paul Freemont, çalışmayı  “yaşam planını kimyasal olarak sentezleme yeteneğimizdeki inanılmaz ilerleme” olarak adlandırıyor.Ve “Bu, bir hücrede bir araya getirebildiğimiz ve çalışabildiğimiz ölçek ve büyüklükte; dönüştürücü bir adım olacak. İnsan tarafından tasarlanmış kromozomlarla güçlendirilmiş maya hücrelerine sahip olacağız. ” dedi.

Araştırmacılar, bir sonraki adım için hangi organizmanın genomunun oluşturulacağı hakkında konuşmaya çoktan başladılar. Kartlar üzerinde kurt solucanları, bitkiler ve hatta memeli hücreleri bile  bulunuyor. Sonunda, domuz gibi hayvanların genomları, insanlar için organ nakli operasyonlarına uygun organ oluşturabilecek şekilde tasarlanacak.Memeli hücreleri zaten şeker hastaları için insülin gibi tıbbi ürünler üretmek için kullanılmaktadır.

Mayıs ayında Boeke ve diğer araştırmacılar,bir insan genomu yaratmak için nasıl bir öğrenme umuduyla çalıştıklarından bahsedecekleri  kamuya açık bir toplantı yapacaklar. Bilim adamları insan genomlarının üretiminde ustalaşabilirlerse,  insan hücreleri için tıbbi tedavilerde kullanılabilecek, virüslere karşı dayanıklı hücre grupları oluşturabilecek potansiyelde olacaklar.

İmparatorluk Koleji’nden bir başka araştırmacı olan Tom Ellis, son makalesinde bir bölümde, bir sentetik ökaryot genomunun yolda olduğundan, bahsettiğini söyledi.Ve “Bu yolda biyolojiyle ilgili çok şey öğreneceğiz, fakat doğada görmediğiniz özellikleri içeren süper güçleri de tasarıma dahil edebiliriz. Ve bununla da artık evrim için en hızlı son bölümde olacağız.” dedi.

Sonunda, araştırmacılar genomları belirli roller için geliştirilmiş olan yeni organizmalaları ,yeterince iyi anlamak istiyorlar. Cai,Buradaki tıkanıklığın kitabın nasıl yazılacağında değil, ne yazmak istenildiği noktada olacak, dedi.”Normal olarak yapmak istediğiniz şey aslında sıfırdan yeni bir kitap yazmaktır” dedi.

Kaynak : theguardian.com