Hedef mikrop fabrikaları

'Sentetik hücre', tartışma ve soruları tetikliyor. Yeni hedef grip aşısı üretecek mikrop fabrikaları, ama bilimciler henüz yolun çok başında.

Amerikalı genetikçi Craig Venter ve ekibince oluşturulan sentetik genomlu bakteri deney kabında sağlıklı biçimde bölünmesini sürdürürken, ortaya çıkardığı tartışmalar ve sorularla bilim dünyasını da bölüyor.

İlk kez 10 yıl önce insan genom (kalıtım şifremizi taşıyan genlerin toplamı) diziliminin oluşturulması için sürdürülen resmi kurumlar-özel sektör yarışını kazanarak ünlenen bilim adamı girişimcinin kurduğu “J. Craig Venter Enstitüsü” (JCVI) araştırmacıları, kimyasal maddelerden sentezlenen genleri taşıyan yapay bir kromozomu bir bakteriye nakletmişti. Sentetik çağrışımı yapan “Synthia” takma adını kazanan organizmanın yapay genlerin talimatlarına göre organize olduğu ve yapay kalıtım şifresini yeni kuşaklara aktardığı belirlenmişti.

Daha önceki çalışmalarında mikrop yaşamı için gerekli asgari genleri de ortaya çıkaran Venter ve ekibinin düşü, yapay olarak sentezlenecek bu “minimal genom”a yeni yapay genlerden “eklemeler” yaparak mikropları insanların yararlanacağı maddeler üreten fabrikalara dönüştürmek.

Ucuz yakıt üretimi, atık temizleme gibi özel işlevleri yerine getirmek üzere tasarlanmış “yapay canlılar” yaratmak.

GELİNEN AŞAMA NE?
Venter ve JCVI ekibinin düşün gerçekleşmesi yolunda kritik bir dönüm noktası olan son başarıları şu duraklardan geçerek gerçekleşti:

1. 1995 yılında Venter ve ekip arkadaşları, Mycoplasma genitalium adlı bir bakterinin 600.000 bazlık genomunun dizilimini çıkarıyor. Bir canlıya ait en küçük kalıtım şifresi olan bu genom yalnızca 500 gen içeriyor (Karşılaştırmak için: insan genomu 20.000’in üzerinde genden oluşuyor). Araştırmacılar daha sonra bu genleri teker teker deneyerek belirli 100 tanesinin çıkarılmasının organizmanın yaşamda kalmasını engellemediğini belirlediler. Yani mikrop yaşamı için gereken minimal genom, 400 genden oluşuyor. Ancak bir genomu yapay olarak sentezlemek, ve bunu bir hücreye naklederek işlediğini görmek için yılların geçmesi ve gereken teknolojinin olgunlaşması gerekecekti.

2. 2007 yılında Venter ve ekibi doğal kromozomları bir bakteri türünden bir başka türe başrıyla nakletti.

3. 2008’de aynı ekip, M. genitalium’un kromozomunun, sentetik olduğunu gösteren özel işaretler de taşıyan (kağıt paralarda ışığa tutulunca görülen desenler gibi) yapay bir versiyonunu oluşturdular.

4. M. genitalium çok ağır geliştiğinden (haftalar sürüyor), ekip çalışmalarını daha hızlı bir yaşam döngüsüne ve yaklaşık 1 milyon bazdan oluşan bir genoma sahip olan M. mycoides adlı bir başka bakteri türüne çevirdi ve onun kromozomunu sentezlemeye yönelik çalışmalar başlattı.

5 – 2009 yılına gelindiğinde ekip, M. mycoides’in doğal kromozomunu mikroptan çıkartaıp yoğurt mayası hücrelerine yerleştirerek üzerinde bazı değişiklikler yaptıktan sonra bu değiştirilmiş genomu, orijinal mikrobun yakın bir akrabası olan M. capricolum’a yerleştirdi. Artık iş, bakteriyel DNA’nın sentetik kopyasıyla da aynı işlemin yapılıp yapılamayacağını denemeye kalmıştı.

6. Ekip özel bir şirketten 1000 adet her biri 1080 baz içeren ve M. mycoides genomunun tamamını oluşturan sentetik DNA dizileri satın alarak işe başladı “kaset” denen bu dizilerin sonlarındaki 80 bazlık bölümler, kasetler birleştirildiğinde üst üste gelerek, genomun “yapay” olduğuna işaret edecekti. (Araştırmacılar, dört kasetteki dizilimi de bir e-posta adresini, bazı ekip üyelerinin adlarını ve ünlü bazı özdeyişlerini içeren bir biçimde dizayn ettiler.)

7. Yine maya hücreleri kullanarak bu kasetleri önce 10’ar binlik, daha sonra da 100’er binlik birimler halinde birleştirip nihayet bunları da uç uca ekleyerek tüm M. mycoides genomunun sentetik kopyasını oluşturan ekip, bunu M. capricolum’a nakletti. Sonuç başarısızdı.

8. Aylar süren sistematik çalışmalarda mikroba doğal ve sentetik DNA’nın değişik kombinasyonlarını aşılayarak hatayı arayan ekip, sonunda sentetik versiyondaki tek bir yanlış harfin (bazın) başarısızlığın kaynağı olduğunu keşfetti ve dizilim düzeltildi.

9. Nisan ayında ekip, bir hafta sonu tatilinden döndüğünde deney kabı içinde bir bakteri kolonisinin hızla üremiş olduğunu gördü. Koloninin mavi rengi, bakterilerin sentetik genomu kullandığını gösteriyordu. Ekip, bakterilerin M. mycoides’e özel proteinleri ürettiğini de belirledi. Mikroplar ayrıca M. capricolum gibi değil, sentetik genomunu aldıkları M. mycoides gibi bölünüyorlardı. Yani bir anlamda bir başka hücreye dönüşmüşlerdi.

AKLA TAKILANLAR
Sentetik bir hücreye “yeni yaşam” denebilmesi için hücrenin tümüyle sentezlenmiş olması gerekiyor.
Venter ve ekibinin son deneyinin Science dergisinde yayımlanmasının ardından, dergi, okuyuculardan soru bombardımanına tutulmuş. Dergi yazarlarından Elizabeth Pennisis ile Reeds College’dan filozof ve bilimci, ve “Artificial Life (Yapay Yaşam)” adlı bilim dergisinin editörü olan Mark Bedau’nun bu soruların bazılarına verdikleri yanıtlar özetle şöyle:

Açıklanan deney gerçekten yeni yaşam yaratlması anlamına mı geliyor?
Hayır. Çünkü, her şeyden önce yaratılan yaşam formu “yeni” değil. Yapılan, temel olarak var olan bir bakteriyel yaşam formunun “yeniden yaratılması”. Ancak, bunun için laboratuvarda sentezlenmiş bir “protez genom” oluşturulmuş ve bu genom hafifçe değişik başka bir türün sitoplazmasına (hücre zarının içindeki sıvı) nakledilmiş.

Burada kullanılan yöntemler, daha önce hiç varolmamış anlamında “yeni” bir organizma üretmek için de görece kolay biçimde uygulanabilir. Bunu gerçekleştirmenin yolu, yeterli sayıda yeni gen eklemek, ya da var olan genomdan yeterli sayıda gen eksiltmek. Bu, günümüzde teknik olarak mümkün ve bu potansiyel, “sentetik hücreler” yaratma çabalarında temel motivasyon. Ancak, şunu da vurgulamak gerekir ki, tümüyle yeni yaşam biçimleri oluşturmak son derece güç olacaktır. Çünkü, en basit yaşam biçimi bile son derece karmaşık ve dolayısıyla bunların genomlarını önemli ölçüde değiştirdiğinizde ne olacağını kestirmek kolay değil.

Oluşturulan sentetik genom, var olan herhangi bir yaşam formundan oldukça farklı olsa bile, buna “yeni yaşam yaratma” denebileceği kuşkulu; çünkü sentetik hücre, var olan bir yaşam formunu genomu üzerinde değişiklik yapılarak oluşturulmuş olacak. Sentetik hücredeki malzemenin hemen hemen tümü, daha önce var olan bir yaşam formundan gelmiş, yalnızca genom sentezlenmiş olacak. Bu bakımdan, sentetik bir hücreye “yeni yaşam” denebilmesi için hücrenin tümüyle sentezlenmiş olması gerekiyor. Halen dünyanın çeşitli yerlerinde az sayıda grup, yalnızca kimyasal malzeme depolarından satın aldıkları maddelerle, bazen “protocell (hücre öncülü)” olarak da adlandırılan tümüyle sentetik hücreler yaratmaya çalışıyorlar. Aslında canlı bir hücre öncülü de “sıfırdan yaratılmış” sayılamaz; çünkü zaten mevcut malzemelerden yaratılmış olacak.

Bu teknoloji insan ömrünün uzatılmasını, diyabet ve kanser gibi hastalıkların tedavisini sağlayacak mı?
Bu başarı sentetik genom çalışmalarında bir dönüm noktası olsa da, sentetik biyolojinin sağlık alanında iyileştirmeler gerçekleştirilmesi ve hastalıkların tedavisi yolunda çok küçük bir adımdan öteye geçemiyor. Venter ekibinin bundan sonraki hedefi, bakterilere bir grip aşısı yaptıracak talimatlar verecek sentetik genomlar oluşturmak, ama bu adımın karşılaşacağı güçlükler konusunda şimdiden kimse bir şey söyleyemiyor.

Bakteriyel hücreler kazara çevreye salınırsa ne olur? Koruyucu önlem alındı mı?
Bu alanda çalışan bilimciler, yalnızca araştırma laboratuvarlarında var olan sentetik hücreler yaratmakla, çevreye salınan sentetik hücreler yaratmak arasındaki etik farkın bilincindeler. Bunları çevreye salmanın riskleri çok daha büyük olduğundan bu ancak çok sıkı önlemler altında mümkün olabilir. Tabii, yine de bir kaza sonucu istenmeden çevreye salım meydana gelebilir. Ancak burada da şu noktaları göz önünde tutmak lazım. Bir kere, sentetik hücreleri laboratuarlardaki ideal koşullarda bile yaşamda tutmak oldukça güç. Dolayısıyla bunların kazayla doğaya salınması, hızla yok olmalarına yol açabilir.

İkinci olarak da sentetik hücrelerin içine üst üste bindirilmiş güvenlik önlemleri yerleştirmek için tartışmalar ve çalışmalar sürüyor. Şöyle şeyler söz konusu: Bunlara çok sınırlı ömür sağlamak; bir aç/kapa anahtarı yerleştirmek; doğada bulunmayan gıda ve koşullara bağımlı kılmak ve/ya da bunların evrim geçirmesini önleyecek önlemler almak. Bu güvenlik önlemlerine ek olarak, bunlara “kimlik bilgileri” de yükleyerek herhangi bir zararın sorumlularının ortaya çıkarılabilmesi de gerekli. Örneğin Venter ve ekibi bu sentetik genomlu hücreye “filigran” olarak kendi imzalarını koymuşlar.

Oluşturulan hücreler yaşamın yaratılması ve 'ruh' kavramı konusundaki görüşlere meydan mı okuyor?
Cansız maddelerden canlı oluşturmanın (tümüyle sentetik hücreler) etkisi, bazı dini ve kültürel inançlar üzerinde büyük olabilir. Kısmen sentetik bir hücrenin oluşturulması da zaten bu olasılıklara kapı açıyor. Venter’in ekibi, basit yaşam formlarının genomlarının, bir takım kimyasallardan oluşturulmuş karm...
[Bu mesajın devamını görebilmek için kayıt olun ya da giriş yapın