Katalog

İlk sentetik hücrenin doğumu “Gezegenimizde, ebeveyni bilgisayar olan ilk kendi kendini çoğaltma yeteneğindeki hücre..” Yaklaşık 5 ay kadar önce, Mayıs 2010’da Amerika Birleşik Devletleri California’daki J. Craig Venter Enstitüsü’nde çalışan Craig Venter ve ekibi, tamamen sentetik bir DNA tarafından kontrol edilen ilk yaşayan hücreyi ürettiklerini dünyaya duyurarak bir çığır açtı. BAKTERİLER KONUSUNDA BİLMEDİKLERİMİZ Kimisi külçe altın bile üretiyor! Yaklaşık 5 milyon kere trilyon kere trilyonluk ordusuyla, bakteriler ve onların yakın akrabaları olan arkeler, sayıca yeryüzündeki öteki tüm canlıları gölgede bırakacak denli çoklar. Uç uca eklenecek olsalar, 10 milyar ışık yılı başka bir deyişle, buradan evrenin görülebilen ucuna dek uzanırlardı. Üstelik, hep yolda olanlar da cabası. Okyanuslarda yaşayan Pseudomonas natriegens adlı bakteri türü 10 dakika içinde doğuyor ve ürüyor. Kuramsal olarak, tek bir hücre beş saat içinde 1 milyarı aşkın bakteri üretebiliyor. En az 3.5 milyar yıldır buralarda olan bakteriler yeryüzünün bilinen en eski canlı türü olma özelliğine sahipler. Ancak insanlar, Hollandalı bilim adamı Antonie van Leeuwenhoek’un yeni icat edilmiş mikroskobu kurcalarken yüzen minik “hayvancıklara” tanık olduğu, 1674 yılından önce bakterilerin varlığından haberdar değillerdi. Bakterilerin büyük bir bölümünün kimliği henüz belirlenmedi. Genetik uzmanı J. Craig Venter 2003 yılında açık denizlerde keşif yapmaya ve bu denizlerin suyunu incelemeye başladı. İlk keşif yolculuğunda daha önce hiç görülmemiş bir milyondan fazla bakteri geni saptadı. İlk yapay yaşam biçimi bir robot değil, bakteri olacak. Doğal bakteriler bulmakla yetinmeyen Venter, sıfırdan bakteri üretmeyi hedefleyen bir girişime önderlik ediyor. Bakterileri yakalamak da olanaksız. E.coli türü bakteriler kuyruklarını iki yana çırpmak suretiyle 1 saniyede kendi uzunluklarının 25 katına eşit bir mesafeyi kat edebilirler. Bu da saatte 217 km hızla koşan bir atın hızına denk düşüyor. Kötü bakterilerden kurtulmak için yuttuğunuz hap iyi bakterilerin bir bölümünü de yok ediyor. Clostridium difficile adı verilen bakteri antibiyotikler tarafından temizlenen ana bağırsak alanına girerek sancılı yangılara ve ishale neden olabilir. Bakteriler antibiyotiklere direnç gösterebilirler. Dirençli bakteriler arasında en ölümcülü, yalnızca 2005 yılında 19,000 Amerikalının ölümüne neden olan MRSA türüdür. MRSA bu ölümcül özelliğini kısmen de olsa karotenoidler adıyla bilinen ve MRSA’nın bağışıklık sistemimize karşı koymak amacıyla yararlandığı bir tür kimyasala borçludur. Ne gariptir ki, karotenoidler sağlığa yararlı birçok meyve ve sebzede bulunuyor ve kansere yakalanma olasılığını azaltabiliyor. Ancak bakterilerin büyük bir bölümü zararsızdır ve hatta kimi bakteriler sindirim sisteminin çalışmasına katkıda bulunurlar. Bağırsakları bakterilerden yoksun olan fareler bakterili türdeşlerine kıyasla %41 daha çok kalori almak zorundadırlar. Yüzen bakteriler, kar ve yağmura yol açan yoğunlaşmayı tetikleme açısından son derece etkilidirler. Bakterilerin bu özelliğinden yola çıkan kimi bilim insanları kuraklık sorununa çözüm olarak bulutlara bakteri püskürtülmesini öneriyorlar. Kimi bakteri türleri aşırı koşullarda da yaşamlarını sürdürebiliyorlar. 2006 yılında Güney Afrika’daki bir altın madenine yapılan gezi sırasında toprağın yaklaşık 3 km altında, radyoaktif kayaların yaydığı enerjiye karşı koyarak yaşamlarını sürdürdüklerine tanık olundu. Deinococcus radiodurans adıyla bilinen bir başka bakteri türü de insanlarda ölümcül etki yaratan ışınım düzeyinin yaklaşık 10,000 katına eşit düzeyde yaşamını sürdürebiliyor. Bu da söz konusu bakteri türünün nükleer atıkların temizlenmesi açısından en güçlü aday olarak gösterilmesine neden oluyor. Midas dokunuşu: Avustralyalı araştırmacılar Ralstonia metallidurans adlı bakterinin erimiş altını külçe altına dönüştürebildiğini ortaya koydular. Rita Urgan, Kaynak: Discover Doç. Dr. İştar Dolapçı, Ankara Üniversitesi Tıp Fakültesi Tıbbi Mikrobiyoloji, dolapci@medicine.ankara.edu.tr Ç Kaynaklar: Daniel G. Gibson, et al. Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome, Science 329: 52, 2010. Daniel G. Gibson, et al. Complete chemical synthesis, assembly, and cloning of a Mycoplasma genitalium genome, Science 319: 1215, 2008. Pennisi E. Synthetic Genome Brings New Life to Bacterium. Science, 328: 958, 2010. CBT 1230/ 13 15 Ekim 2010 alışmalarının sonuçlarını Science dergisinde yayımlamalarının ardından haber dünyaya hızla yayıldı. Bazı basın kuruluşları bu gelişmeyi yeni ilaçlar ve aşıların geliştirilmesinde kullanılabilecek mükemmel bir teknik olarak yorumlarlarken aynı zamanda bu buluş tabii ki pek çok soruyu ve farklı görüşü de beraberinde getirdi. Peki bu çalışmanın temeli neye dayanıyordu, amacı neydi, nasıl gerçekleştirildi, beklenen faydaları ve sakıncaları nelerdi? Venter’in ekibi ne yaptı? Keçilerde hastalık etkeni olan ve Mycoplasma mycoides olarak adlandırılan bir mikroorganizmanın genetik yapısını oluşturan DNA’sını, önce küçük parçalar halinde sentezlemişler, sonra birbirine ekleyerek uzatmışlar ve bakterinin tam genomunu (1.08 milyon baz çifti uzunluğunda) elde etmişler. Daha sonra bu genom Mycoplasma capricolum adındaki bir başka bakterinin içine nakledilmiş. Tabii bu işlemden önce Mycoplasma capricolum’un kendi DNA’sı çıkarılmış. Nakledilen genom (Mycoplasma mycoides’e ait) kendi konak hücresi (Mycoplasma capricolum’a ait) ile birlikte bölünmeye başlamış ve milyonlarca yeni Mycoplasma mycoides hücresi elde edilmiş. Bu yeni hücreye kendi laboratuvarlarının adını vererek, Mycoplasma mycoides JCVIsyn1.0 olarak isimlendirmişler (JCVI: J.Craig Venter Institute). Venter, buluşunu, yaşayan bir mikroorganizmanın bilgisayar ortamında kaydedilen genom bilgilerini kullanarak gerçekleştirdiği için; “Bu, gezegenimizde ebeveyni bilgisayar olan ilk kendi kendini çoğaltma yeteneğindeki hücredir” şeklinde tanımladı. Bu çalışmanın ilk başlangıcı en az 15 yıl önceye uzanır. Venter ve ekibi daha önceki çalışmalarında sentetik genom elde etmişler ve ayrıca bir bakteriden diğerine genom aktarımını gerçekleştirmişlerdi. Ancak bu kez, her iki çalışmayı birleştirmeyi başardı. Bu buluş “yaşamın yaratıldığı” anlamına mı geliyor? Bu sorunun cevabı “yaratmak” ve “yaşam” kelimelerinin nasıl yorumlandığı ile ilgilidir. Venter’in ekibi, yapımı bir makine tarafından başlatılan DNA parçalarından yeni bir genom yaptı ancak bu genomu bir araya getirmek için doğada zaten var olan bir bakteri hücresini kullandı. Sentetik genoma sahip hücre, daha sonra bu sentetik DNA tarafından kodlanan proteinleri, lipid ve diğer molekülleri yaparak kendi kendini çoğaltmaya başladı. Venter “yaşam yarattığını” iddia etmiyor, “biz ilk sentetik hücreyi yarattık” diyor: “Biz kesinlikle yaşam yaratmadık, çünkü sentetik kromozomu bir araya getirip, bir hücre şekline sokmak için doğada var olan, alıcı bir başka hücre kullandık.” Ancak sonuçta önemli olan üretilen sentetik bakteri ile gerçek olanı arasında biyolojik açıdan bir fark olmamasıdır. Sentetik bir hücre ile ne yapılabilir? Venter’in çalışması bir başlangıçtır, ancak gelecekteki sentetik hücrelerin ilaçların, biyolojik yakıtların ve diğer faydalı ürünlerin yapımında kullanılabileceği umulmakta. Venter şimdiden çeşitli şirketlerle temasa geçti; Exxon Mobil ile alglerden biyolojik yakıt üretimi ve Novartis firması ile de aşı yapımı çalışmaları planlamakta. Bir yıl içinde de, grip aşısının sentetik olarak yapılabileceğini söylüyor. “Yaşamı yaratmanın” maliyeti ne kadar? Synthetic Genomics Inc. tarafından desteklenen çalışmanın maliyeti, yaklaşık 40 milyon Amerikan Doları. Bu miktar bir Tanrı rolüne soyunmak için ucuz gibi görünse de, eğer laboratuvarda kendi sentetik hücrenizi yapmaya çalışan bir bilim adamıysanız, oldukça pahalıdır. Sentetik hücreler güvenli mi? Frankenstein’ın canavarına dönüşürler mi? Venter ve arkadaşları sentetik DNA’yı üretirken köken aldığı bakteri olan Mycoplasma mycoides’in, keçilerde hastalığa neden olan 14 genini çıkarttıkları için, üretilen sentetik hücre güvenli görünmektedir. Bununla birlikte bazı bilim adamlarına göre, sentetik mikroorganizmanın laboratuvar dışına kaçma olasılığı var. Ve doğada mutasyona uğrayarak tekrar hastalık yapıcı hale gelebilir. SONUÇ Bu çalışma, sentetik genetik bir kod üretmenin ve bunu bir bakteri hücresi içine nakletmenin ve böylece elde edilen yeni hücrenin kendi proteinlerini üreterek, bölünüp çoğalabilmesinin mümkün olduğunu gösterdi. Araştırmacılar yeni DNA sekansını, var olan bir bakterinin DNA’sını esas alarak üretmiş olmakla birlikte, bu DNA’nın tamamen sentetik olarak elde edilmesi, yaşamın doğası üzerine akıllara farklı sorular getiriyor. Örneğin, California’daki Scripps Research Institute’da çalışan biyolog Gerald Joyce’un “Bir genomu tamamen baştan yapılandırabilmek çok büyük bir güçtür, çünkü içine istediğiniz farklı genleri koyarak farklı bilgileri kodlayabilirsiniz” şeklindeki yorumu, bazı endişeleri dile getirmekte. Bu durumda, geliştirilen bu tekniğin, biyoteröristlerin elinde, kontrol edilemeyecek amaçlar için kullanılabileceği endişesi doğuyor. Çalışma üzerine filozofik ve etik tartışmalar süredursun, tekniğin işe yaradığı gösterilmekle birlikte, maliyet yüksekliği, umulan yararların kısa zamanda elde edilmesi önünde engeller oluşturuyor. Bu teknikle, yeni ilaç ve aşıların üretilmesinin yakın zamanda gerçekleşmesi zor olabilir. Biyolojik yakıt üretimi içinse, Venter’in ekibinin kullandığı mikroorganizma uygun değil. Aynı deneylerin alglerle tekrarlanması gerekli. Çalışmayı destekleyen Synthetic Genomics, alglerden yakıt üretimi üzerine çalışmalar yapan Exxon firması ile bir anlaşma imzaladı ve Venter’in ekibi de bu amaçla kullanılacak uygun mikroorganizma arayışına başladı. Bu bilgiler ışığında çok yakında, konusunu bu çalışmadan alan bilim kurgu filmler izlenmesi ise oldukça olasıdır! Artık Hollywood yapımcıları bu bilgileri “ısmarlama bebek üreten laboratuvarlar” oluşturmakta mı kullanırlar, yoksa “bilim adamlarına tamamen sentetik olarak ürettirdikleri tedavisi olmayan mikroorganizmalarla insanlığın sonunu mu getirirler”, bunu zaman gösterecek...