SYNTHETIC BIOLOGY
**
Sentetik “kurgusal” biyoloji, yararlı işlevlere sahip
biyolojik cihazların ve sistemlerin tasarım ve inşasını amaçlayan bir bilim
dalıdır. [1]
Bu alanda gerçekleştirilen çalışmalar biyomühendislik ve
biyomedikal mühendisliğin örtüştüğü biyolojik ve teknolojik ürünler ortaya
koymaktadır ve biyoloji mühendisliği ve biyoteknoloji gibi disiplinlere
odaklanan ve belirli yöntemleri itibari ile bu alanlar ile çakışan bir etkinlik
söz konusudur. [2]
Sentetik biyoloji, kurgusal biyolojik sistemler üzerindeki
çalışmaları ile yaşamın kökenlerine ilişkin bilgi gereksinimini de
karşılayabilecek bir uğraş sergilemektedir: Canlı hücrelere insan yapımı DNA
eklenmesi, gen sentezi ve sentetik kimyanın olanaklarından yararlanılması gibi
uygulamalar, biyolojinin alışılmış bilgi birikiminin yeniden
değerlendirilmesini gerektirecek türdendir.
DNA ile ilgili uygulamalar ve diğer alanlarda gereksinim
duyulan cihazların hızlı bir biçimde gelişiyor olması ve çalışma maliyetlerinin
düşmesi bu yeni alanın avantajlarından birisi olarak görünüyor. Günümüz itibari
ile genlerin sentezlenmelerinin klonlanmalarından daha kolay hale gelmiş olması
sentetik biyolojinin popülaritesini artırmaktadır.
Tarihçe
Stéphane Leducs’un 1910 yılında ve “La Biologie Synthétique”
1912 de ortaya atması ile kullanılmaya başlayan kavram için Polonyalı genetikçi
Wacław Szybalski “synhetic biology” terimini kullanılmıştır.
Biyoloji
Biyoloji doğal yaşam formlarının nasıl işlediği hususu ile
ilgilidir. Bu hususta basit temellere dayalı standart bir yöntemin ortaya
çıkarılması, kurgusal yaşam biçimlerinin geliştirilmesi çabalarına da yardımcı
olacaktır. Michael Elowitz’in canlı
hücrelerde gen ifadesinin baskılanma mekanizmasını aydınlatan çalışması ve
çalışmaları neticesinde ortaya koyduğu model iyi bir örnektir. Bir miktar
sentetik DNA nın hücre içerisine aktarılması yöntemi ile test edilebilecek
türden bu ve benzeri modeller, sentetik biyolojinin de önününü açacaktır.
Kimya
Biyolojik sistemler, belirli kimyasalların meydana getirdiği
fiziksel yapılanmalardır. Kimya biliminin, 20. yy başlarında doğal
kimyasalların yapılarını anlamaya ve elde edilen bu bilgiler doğrultusunda yeni
kimyasalların sentezlenmesine yönelmiş bir çaba içerisinde olduğunu görürüz.
Bahsedilen bu bilgi aktarımı sentetik kimyanın gelişimine ışık tutucu nitelikte
olmuştur. Aynı gelenek, izlenmesi gereken yol ve yöntemler itibari ile “yaşamın
kökenlerini aydınlatma” çabasına yönelen sentetik biyoloji için de yararlı
olacaktır.
Mühendislik
Mühendisler, biyolojiyi bir teknoloji biçimi (bir tür
teknoloji) olarak görürler. Bu teknoloji, sitem biyoteknolojisinden sitem
mühendisliğine kadar uzana bir gelişim çizgisinin çıkış kaynağıdır. Sentetik biyoloji, biyoteknolojinin bilgi birikini
mühendislik amaçlara da uygun biçimde ve yeniden ele alarak, malzeme, yapı ve
enerji üretimi için daha yararlı modellerin ortaya konulması gibi bir uğraşının
yanı sıra insan bedeni ve çevre sağlığının geliştirilmesi (Biyomedikal
Mühendislik) için de önemlidir.
Chris Voigt’in Salmonella typhimurium bakterileri ile
gerçekleştirdiği ve bu bakterilerin Tip III salgı sistemlerini değerli bir
biyomateryal olan örümcek ipeği üretip salgılayacak biçimde yeniden
biçimlendirdiği çalışması mühendislik uygulamaları için güzel bir örnektir.
Sentetik hücre
Cansız biyokimyasallar ve bunların tamamlayıcısı olan
malzemelerin kullanılması ile yapay bir yaşam oluşturulması sentetik
biyolojinin önemli konu başlıklarından birisidir. Sentetik yaşam çalışmaları
yaşamın kökenlerini araştırma, cansız maddelerin canlı yapılara dönüşümünü
tetikleyen mekanizmaları ortaya çıkarmak gibi amaçlara yönelmiştir. 2010
yılının Mayıs ayında hücrelerin bölüneme döngülerini mümkün kılan
mekanizmaların sorgulanabilmesi amacı ile Craig Venter çalışanları milyonlarca
baz çiftinden meydana gelen ve esas yapılanmaların tamamını bulunduran yapay
bir genomu hücre içerisine yerleştirdiler. Bu sentetik hücrenin
oluşturulabilmesi için Mycoplasma mycoides bakterilerinin genomunu meydana
getiren DNA dizlerinden yararlanılmıştır. Bakteri genomu, bir mayanın yaşam
koşulları ve gereksinimlerini dikkate alacak biçimde yeniden düzenlendi. Yapay
genom, daha sonra başka tür hücreler de aktarılabilecek biçimde veya bu tür bir
aktarıma olanak sağlamak amacı ile parçalar halindeki oligonükleotidlerden
oluşmaktadır. Bu çalışma yöntemi hücrenin bölünme eylemini izleyerek DNA
kısımlarının kimyasal işlevlerinin kesin biçimde aydınlatılabilmesini
amaçlamaktadır. Venter enstitüsüne referanslanan bu ilk yapay hücre 40 milyon
dolarlık bir maliyete sahiptir.
*
Hayatın mükemmel mühendisliğini elde edebilmeyi hedefleyen sektör milyar dolarlar harcanma başladı.
***
Sentetik biyoloji, mühendislik ilkelerinin biyolojiye uygulanması yöntemi ile doğada var olmayan tamamen yeni biyolojik sistemler ve bileşenler tasarlanması, canlandırma ve ticari imalat süreçlerine olanak tanıyan bir bilim alınıdır.
Genomik ve DNA'nın kimyasal sentezini birleştiren araştırmacıların, çeşitli DNA dizilerini hızlı bir şekilde üretmelerine ve benzersiz genomlar oluşturmalarına olanak sağlayarak bu unsurları yeniden inşa etme süreçlerini ihtiva etmektedir.
Kısacası, sentetik biyoloji sıfırdan hayat yaratmanın alanıdır.
Bilim adamları bu hedefe yönelen teknolojiye şimdiye kadar olduğundan daha yakın - yatırımcılar ve teknoloji yenilikçileri gelişmeleri izlemektedir. Sentetik biyoloji yeni biyoyakıtlar, uyuşturucu, gıdalar, malzemeler, nakil için organlar , kimyasallar ve hatta parfümler gibi biyolojik ürünler sunmayı taahhüt etmektedir. Sentetik biyolojinin vadettiği inanılmaz çeşitlilikte ürünler için geniş pazar potansiyeline direnemeyen birçok yatırımcı için güvenlik ve etik kaygılarının arka plana itilebileceği gibi bir gerçek ile de karşı karşıya bulunmaktayız. Bahsi geçen cazibe, DNA analiz maliyetinin her geçen gün düşmeye devam etmesi ile birlikte giderek artmaktadır.
Geçmişteki Silikon Vadisi yatırımlarına (Facebook ve Zynga) sermaye desteği sağlayan Matt Ocko, sentetik biyolojinin an itibariyle ekonomik değerini zaten kanıtladığını düşünüyor.
Reuters'e göre, Sentetik biyoloji şirketleri artık herhangi bir teknoloji işini tutan, idiaalı ve, endüstriyel ölçekli değer atılımlara benzemektedir. "Bu yeni endüstri girişimini ortaya çıkaran, sürdüren ve hızlandıran şey daha etkili, daha düşük maliyetli, daha kesin ve daha tekrarlanabilir üretim talebidir.
Uzmanlar, küresel bir sentetik biyoloji konferansı kapsamında Nisan ayında ilk hafta Londra'da bir araya geldi. Bu toplantı, araştırmacıların model bir organizma olan hamur mayasının genomunun tamamını sentezleme misyonunu neredeyse bitirdiklerini açıklamalarının üzerinden sadece dört hafta geçtikten sonra gerçekleşti. Bu misyon, mayanın bir ökaryot olması -hücreleri insan hücreleri gibi çekirdek içerir- açısından önemlidir. Maya çalışması, büyük ölçekli DNA manipülasyonunun mümkün olduğunu kanıtlar niteliktedir. Maya projesi üzerinde çalışan bilim insanları 1 ve 0’lardan oluşmak yerine dört kimyasal yapı taşına (A, C, G ve T) sahip yeni bir programlama dilinin kodlarını çözüp bu dille çalışmayı öğrenmiş olmaktadırlar.
Sentetik biyoloji alanındaki rakamlar bir sonraki şaşırtıcı buluşu arayan teknoloji yatırımcıları için ümit verici bir geleceği göstermektedir. Sentetik biyoloji ağı SynBioBeta'ya göre, 2016'da, dünya çapında sentetik biyoloji sektörüne 1.21 milyar dolarlık bir yatırımla rekor kırarak bir eşiği aşmış durumda. Bu miktar 2011'de yapılan yatırımın üç katından daha fazladır. Dahası, sentetik biyoloji firmaları sayısı neredeyse ikiye katlanmıştır. İngiltere'deki Synthace ve ABD’de Twist Bioscience gibi firmalar yeni sentetik kimyasallardan DNA sentezine ve yazılımına kadar her şeyi sunabilecek güçlü şirketlere dönüşmüş durumda.
Bu trend, sentetik biyolojinin alg biyoyakıt çalışmalarından sonra çok yol alındığını göstermektedir ve birçok yorumcu bu gelişimi olumlu olarak nitelendirmektedir. Stanford Üniversitesi'nden Drew Endy, Reuters'e şunları söyledi: "Neden tüm kaynaklarımızı yüksek hacimli, düşük fiyatlı, düşük marjlı bir ürün üzerinden bankaya yatırıyoruz? Bu tercih şaşırtıcı ve stratejik değil. "
Synbio firmaları, sadece teknoloji ve bilim açısından değil, yatırım çekmeyi sağlayan süreçler açısından da daha güçlenmiş durumda. Bolt Threads geçenlerde sınırlı sayıda maya ürünü ipek kravatları 314$ fiyat ile piyasaya sürdü. Japon rakibi Spiber, örümcek ipek konseptli parka (giyisi) yarattı. Boston'un Gingko Bioworks, Robertet için bir sentetik gül yağı geliştiriyor ve Evolva of Switzerland, çoğu vanilya esansının aksine, petrokimyasallardan arınmış bir vanilya özütü yarattı.
Geleceği Sentezlemek
İnsan sağlığı, gıda ve çevre ile alakalı herhangi bir yeni teknoloji için olduğu kadar sentetik biyoloji için de bazı eleştiriler söz konusudur. GDO karşıtlığının yaşandığı bir dönemde doğa severlerin mayadan türetilen vanilyayı " aşırı genetik mühendislik " olarak tanımlaması sürpriz değil.
Bununla birlikte, anti-sentetik biyoloji argümanının önemi, anti-GDO argümanıyla büyük ölçüde aynı: biz, Tanrı'yı oynamamalıyız. Bunu yaparsak kontrol edemediğimiz önceden tahmin edilemeyen Frankenstein sonuçlar ile karşılaşılabilir. Bu argüman esasen ne kanıta dayalı, ne de çok fazla anlam ifade etmemekle birlikte yüksek düzeyde ikna ediciliği olan insani bir tedirginliğin ifadesidir. Mevcut biyoçeşitliliğin iş birliğine dayalı uygulamalar için dikkatli hareket etmek ve bilimsel olarak titiz bir süreç kesinlikle gereklidir. Sentetik Biyoloji yoluyla neler kazanabileceğimiz de hesaba katıldığında bu tür güvenlik ağları, korku bastırma veya doğrudan yasaklardan çok daha koruyucu sonuçlar üretebilir.
Alanın, insan sağlığına, çeşitli endüstrilere ve çevreye büyük avantajlar sağlayacağı muhtemeldir. Bilim adamları , havadaki ve sudaki çevresel kirleticileri tanımlamak ve çıkarmak için sentetik biyoloji kullanacaklar . Mühendisler, hastalığı teşhis etmek, izlemek ve tedavi etmek için cihazlar üretmek için sentetik biyoloji uyguluyor olacak ve araştırmacılar bunu yeni, daha etkili aşılar ve ilaçlar geliştirmek için kullanacaklar. Sentetik organlar, süper biyomalzemeler bu teknolojiyi kullanarak üretilecek. Sentetik biyoloji, biyo-üretim ve kimyasal teknolojilerin etkinliği artırmanın yanı sıra farmasötik test için canlı hücre hatları yaratmak için de kullanılabilir .
Brezilya'daki milyonlarca insan tarafından genetik olarak manipüle edilen sivrisineklerin salınmasıyla Zika virüsü ve diğer tehlikeli hastalıklarla mücadele eden Intrexon , sentetik biyolojinin bir örneğini sergilemektedir.
*
Hayatın mükemmel mühendisliğini elde edebilmeyi hedefleyen sektör milyar dolarlar harcanma başladı.
***
Sentetik biyoloji, mühendislik ilkelerinin biyolojiye uygulanması yöntemi ile doğada var olmayan tamamen yeni biyolojik sistemler ve bileşenler tasarlanması, canlandırma ve ticari imalat süreçlerine olanak tanıyan bir bilim alınıdır.
Genomik ve DNA'nın kimyasal sentezini birleştiren araştırmacıların, çeşitli DNA dizilerini hızlı bir şekilde üretmelerine ve benzersiz genomlar oluşturmalarına olanak sağlayarak bu unsurları yeniden inşa etme süreçlerini ihtiva etmektedir.
Kısacası, sentetik biyoloji sıfırdan hayat yaratmanın alanıdır.
Bilim adamları bu hedefe yönelen teknolojiye şimdiye kadar olduğundan daha yakın - yatırımcılar ve teknoloji yenilikçileri gelişmeleri izlemektedir. Sentetik biyoloji yeni biyoyakıtlar, uyuşturucu, gıdalar, malzemeler, nakil için organlar , kimyasallar ve hatta parfümler gibi biyolojik ürünler sunmayı taahhüt etmektedir. Sentetik biyolojinin vadettiği inanılmaz çeşitlilikte ürünler için geniş pazar potansiyeline direnemeyen birçok yatırımcı için güvenlik ve etik kaygılarının arka plana itilebileceği gibi bir gerçek ile de karşı karşıya bulunmaktayız. Bahsi geçen cazibe, DNA analiz maliyetinin her geçen gün düşmeye devam etmesi ile birlikte giderek artmaktadır.
Geçmişteki Silikon Vadisi yatırımlarına (Facebook ve Zynga) sermaye desteği sağlayan Matt Ocko, sentetik biyolojinin an itibariyle ekonomik değerini zaten kanıtladığını düşünüyor.
Reuters'e göre, Sentetik biyoloji şirketleri artık herhangi bir teknoloji işini tutan, idiaalı ve, endüstriyel ölçekli değer atılımlara benzemektedir. "Bu yeni endüstri girişimini ortaya çıkaran, sürdüren ve hızlandıran şey daha etkili, daha düşük maliyetli, daha kesin ve daha tekrarlanabilir üretim talebidir.
Uzmanlar, küresel bir sentetik biyoloji konferansı kapsamında Nisan ayında ilk hafta Londra'da bir araya geldi. Bu toplantı, araştırmacıların model bir organizma olan hamur mayasının genomunun tamamını sentezleme misyonunu neredeyse bitirdiklerini açıklamalarının üzerinden sadece dört hafta geçtikten sonra gerçekleşti. Bu misyon, mayanın bir ökaryot olması -hücreleri insan hücreleri gibi çekirdek içerir- açısından önemlidir. Maya çalışması, büyük ölçekli DNA manipülasyonunun mümkün olduğunu kanıtlar niteliktedir. Maya projesi üzerinde çalışan bilim insanları 1 ve 0’lardan oluşmak yerine dört kimyasal yapı taşına (A, C, G ve T) sahip yeni bir programlama dilinin kodlarını çözüp bu dille çalışmayı öğrenmiş olmaktadırlar.
Sentetik biyoloji alanındaki rakamlar bir sonraki şaşırtıcı buluşu arayan teknoloji yatırımcıları için ümit verici bir geleceği göstermektedir. Sentetik biyoloji ağı SynBioBeta'ya göre, 2016'da, dünya çapında sentetik biyoloji sektörüne 1.21 milyar dolarlık bir yatırımla rekor kırarak bir eşiği aşmış durumda. Bu miktar 2011'de yapılan yatırımın üç katından daha fazladır. Dahası, sentetik biyoloji firmaları sayısı neredeyse ikiye katlanmıştır. İngiltere'deki Synthace ve ABD’de Twist Bioscience gibi firmalar yeni sentetik kimyasallardan DNA sentezine ve yazılımına kadar her şeyi sunabilecek güçlü şirketlere dönüşmüş durumda.
Bu trend, sentetik biyolojinin alg biyoyakıt çalışmalarından sonra çok yol alındığını göstermektedir ve birçok yorumcu bu gelişimi olumlu olarak nitelendirmektedir. Stanford Üniversitesi'nden Drew Endy, Reuters'e şunları söyledi: "Neden tüm kaynaklarımızı yüksek hacimli, düşük fiyatlı, düşük marjlı bir ürün üzerinden bankaya yatırıyoruz? Bu tercih şaşırtıcı ve stratejik değil. "
Synbio firmaları, sadece teknoloji ve bilim açısından değil, yatırım çekmeyi sağlayan süreçler açısından da daha güçlenmiş durumda. Bolt Threads geçenlerde sınırlı sayıda maya ürünü ipek kravatları 314$ fiyat ile piyasaya sürdü. Japon rakibi Spiber, örümcek ipek konseptli parka (giyisi) yarattı. Boston'un Gingko Bioworks, Robertet için bir sentetik gül yağı geliştiriyor ve Evolva of Switzerland, çoğu vanilya esansının aksine, petrokimyasallardan arınmış bir vanilya özütü yarattı.
Geleceği Sentezlemek
İnsan sağlığı, gıda ve çevre ile alakalı herhangi bir yeni teknoloji için olduğu kadar sentetik biyoloji için de bazı eleştiriler söz konusudur. GDO karşıtlığının yaşandığı bir dönemde doğa severlerin mayadan türetilen vanilyayı " aşırı genetik mühendislik " olarak tanımlaması sürpriz değil.
Bununla birlikte, anti-sentetik biyoloji argümanının önemi, anti-GDO argümanıyla büyük ölçüde aynı: biz, Tanrı'yı oynamamalıyız. Bunu yaparsak kontrol edemediğimiz önceden tahmin edilemeyen Frankenstein sonuçlar ile karşılaşılabilir. Bu argüman esasen ne kanıta dayalı, ne de çok fazla anlam ifade etmemekle birlikte yüksek düzeyde ikna ediciliği olan insani bir tedirginliğin ifadesidir. Mevcut biyoçeşitliliğin iş birliğine dayalı uygulamalar için dikkatli hareket etmek ve bilimsel olarak titiz bir süreç kesinlikle gereklidir. Sentetik Biyoloji yoluyla neler kazanabileceğimiz de hesaba katıldığında bu tür güvenlik ağları, korku bastırma veya doğrudan yasaklardan çok daha koruyucu sonuçlar üretebilir.
Alanın, insan sağlığına, çeşitli endüstrilere ve çevreye büyük avantajlar sağlayacağı muhtemeldir. Bilim adamları , havadaki ve sudaki çevresel kirleticileri tanımlamak ve çıkarmak için sentetik biyoloji kullanacaklar . Mühendisler, hastalığı teşhis etmek, izlemek ve tedavi etmek için cihazlar üretmek için sentetik biyoloji uyguluyor olacak ve araştırmacılar bunu yeni, daha etkili aşılar ve ilaçlar geliştirmek için kullanacaklar. Sentetik organlar, süper biyomalzemeler bu teknolojiyi kullanarak üretilecek. Sentetik biyoloji, biyo-üretim ve kimyasal teknolojilerin etkinliği artırmanın yanı sıra farmasötik test için canlı hücre hatları yaratmak için de kullanılabilir .
Brezilya'daki milyonlarca insan tarafından genetik olarak manipüle edilen sivrisineklerin salınmasıyla Zika virüsü ve diğer tehlikeli hastalıklarla mücadele eden Intrexon , sentetik biyolojinin bir örneğini sergilemektedir.
KAYNAKLAR
1- Schmidt, Markus (2012). Synthetic Biology: Industrial and
Environmental Applications (3rd ed.). Weinheim, Germany: Wiley–Blackwell. pp.
1–67. ISBN 3-527-33183-2.
2- Folliard, Thomas. "What is Synthetic Biology".
synbiosoc. Retrieved 1 March 2013.
3- https://futurism.com/billions-of-dollars-are-being-spent-to-perfect-the-engineering-of-life/
3- https://futurism.com/billions-of-dollars-are-being-spent-to-perfect-the-engineering-of-life/
ÇEVİRİ: Yavuz YILMAZ
Yorumlar
Yorum Gönder