Sentetik biyoloji, biyoloji ve mühendislik bilimlerinin birçok alt dallarını bir araya getiren disiplinler arası bir bilim dalıdır. Amacı, bu alanlardaki uygulamaları kullanarak biyolojik sistemleri yapay olarak taklit etmek ve doğada bulunmayanları ise sıfırdan inşa etmektir.

Sentetik biyoloji sayesinde aynen bilgisayar programları gibi, genler kullanılarak, hücreler programlanıp istenilen işlevin yaptırıldığı adeta hücresel fabrikalar kurulabilir.

Sentetik biyoloji ile bilim adamlarının ulaşmayı düşündükleri nihai hedeflerden bazıları; bitkilerdeki gen yapısını iyileştirerek çağ ötesi akıllı bitkiler yetiştirmek, antibiyotiklere dirençli bakterilere karşı koruyucu hücreler tasarlamak, genetik hastalıkları tedavi eden maddeler hazırlamak ve araçlar için yeşil enerji üretmek gibi hayallerdir.

Sentetik biyolojideki son gelişmeler ile bu alanın oluşturduğu sanayideki rekabet gözle görülür derecede artış gösterdi. Çalışma yapmak için gereken masraflar düştü. Gen sentezlemek için beklenmesi gereken zaman azaldı. Bu alanda kullanılan en önemli yöntemlerden biri olan genetik devre mühendisliğinde(gene circuit engineering) yeni metotlar geliştirildi.

Genetik devre mühendisliği ile canlı hücreler istenen bir fonksiyonu yerine getirmesi için özelleştirilebilir. Bunun için hücrede sentetik genetik devre(synthetic gene circuit) denen bir sistem kurulur. Bu sistem ile teknik anlamıyla “genlerin ifadesi” değiştirilerek hücreye istenen fonksiyon eklenebilir ya da hücrenin doğal olarak gerçekleştirdiği bir fonksiyon çıkartılabilir. Bu fonksiyon, istenen bir maddenin hücreye ürettirilmesinden tutun da birçok alt parçaları olan ve tamamen yeni bir sürecin uygulanmasına kadar geniş bir sistem olabilir. Teknik olarak elektrik devrelerinden ilham alınarak geliştirildiği için bu sisteme “genetik devreler” denilmiştir.

Sentetik biyolojideki gelişmelere ve genetik devrelerdeki yeni metotlara rağmen devre tasarımlarının gelişimi hala yavaş ilerliyor. Çünkü genler arası bilinen etkileşimlerin organizasyonunda ve bu etkileşimler yardımıyla matematiksel modellerin hazırlanmasında evrensel bir yöntem hala geliştirilmiş değil. Bu yüzden genetik bir devrenin tasarlanıp, hazırlanması deneme yanılma yoluyla gerçekleştiriliyor. Ama bu zorluğu aşmak için uğraşan bilim adamları yok değil. Mesela Illinois Üniversitesi’nden bir grup araştırmacı genetik devre tasarımı için yeni bir strateji geliştirdiler ve kullandıkları yöntemin bu alandaki deneme yanılma metodundan doğan zorluğun üstesinden gelebileceğini iddia ediyorlar.

Şimdiye kadar bu konuda yapılan çalışmalarda genetik devreler, devreye ev sahipliği yapan canlıdan bağımsız olarak ele alınıp tasarlanıyordu ama yeni yapılan çalışmaya göre araştırmacılar ev sahibi canlı ile devrenin muhtemel etkileşimini de ele alarak bir taslak hazırladılar. Bu taslakla birlikte devrelerin deneme yanılma yöntemiyle tasarlanma problemine çözüm getirebilecek, devrenin davranışlarını ve ev sahibi canlıyla ilişkisini açıklayabilen ve tahmin eden bir sayısal modelleme oluşturmayı başardılar. Bu başarı sentetik biyoloji uygulamalarını deneme yanılma yönteminden bilgisayarda tasarlanıp uygulanabilen bir yapıya dönüştürmüş oldu ve bu konuda harcanan para ve zaman israfının da önüne geçebileceğe benziyor.

Kaynakça:
https://futurism.media/what-is-gene-circuit-engineering
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-09/uoic-ird092617.php

Yazar: Mücahit Yüce

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here