Yeni yetenekleri olan hücrelere sahip olma “anıları” kaydetmek
Doktora öğrencisi Fahim, ortaya çıkmakta olan sentetik biyoloji alanında daha ileri gitmek için kendi ülkesinin dışında fırsatlar aramaya karar verdi. O ve Gharaei’nin yüksek lisans tezlerini savunduktan birkaç hafta sonra, Harvard Üniversitesi’nde ve MIT’nin Araştırma Laboratuarında Sentetik Biyoloji Grubu’nda doktora öğrencileri olarak yeni bir yolculuğa başlatmak için Boston’a yerleştiler.
Sentetik biyoloji, moleküler, hücresel biyoloji ile mühendislikle evlenen nispeten yeni bir alandır. Farzardfard bunu açıklarken, bilim adamları bir hücrenin işlevselliğini yeniden tasarlamak için varolan biyolojik parçaları ve sistemleri yumuşatıyor. “Hücrelere yeni fonksiyonlar üretiyoruz. Onlara yeni yetenekler vermeye çalışıyoruz “diyor. “Temel olarak, moleküler araçlar üretiyoruz. Hücrelerin iç işleyişlerini anlamaya ve bunları kullanarak mühendislik yapmaya çalışıyoruz “dedi.
Farzadfard, hücrenin DNA’sını kullanan bir analog bellek saklama sistemini mühendislik yaparak sentetik biyolojiyi bir üst seviyeye taşıyor. Canlı hücreler çevreyi sürekli algılar, molekülleri örnek alır ve genetik programlarına ve aldığı çevresel ipuçlarına dayalı bir yanıt hesaplar. Örneğin, pankreatik hücreler yüksek bir glukoz konsantrasyonunu (girdi) algıladığında, düzenleyici ve sinyal moleküllerinin zincir reaksiyonunu başlatır (hücre işleme), sonuç olarak insülinin üretilmesi ve serbest bırakılmasına (çıktı) yol açar.
Sentetik biyolojide, genler sinyal moleküllerine tepki verecek ve diğer genlerin mantık fonksiyonlarını yerine getirecek şekilde düzenlenmesini sağlayacak şekilde tasarlanabilir.. Bilgisayar devrelerine benzer şekilde, birbirine bağlı genlerin ağlarına gen devreleri denir ve hücresel işlevleri mühendislik ve programlama için kullanılabilir. Bir gün, bu devrelerin kullanıldığı mühendislik yapıları hücreler, çevresel veya tıbbi izleme için sensörler gibi bir takım kullanım alanları bulabilir.
2014’te, MIT elektrik mühendisliği ve bilgisayar bilimleri profesörü ve biyolojik mühendislik alanındaki Farzadfard ve Timothy Lu, bulgularını Science’da yayınladılar. Önceki çalışmalar, belleğin DNA’da kodlanabileceğini göstermişti, ancak kodlamalar “dijital” idi diğer bir deyişle yalnızca belirli bir olayın meydana gelip gelmediğini kaydettiler. Farzadfard’ın platformu, bir olay yoğunluğu hakkında bilgi toplayan analog kayıtlar yaparak bu kısıtlamayı aşıyor; örneğin, süresi.
Farzadfard, analog bilgileri kaydetme kapasitesi, sadece yokluğun veya varlığın değil, girişlerin büyüklüğünü kaydedebildiğiniz anlamına gelir; “Ne kadar girdiyi ve ne kadar süre orada olduğunu kaydedebilirsiniz.”
Farzadfard ayrıca birbirleriyle iletişim kuran bakterilerde bir çeşit DNA barkod bellek sistemi geliştirmeye çalışıyor. Bu araştırmada iki farklı bakteri, A ve B’ye kendi DNA barkotları verildi. Farzadfard, A ve B bakterileri konjugasyon (DNA transferi) yoluyla iletişim kurduklarında, DNA’sında yeni bir barkod, AB kodlanacak bir sistem geliştirdi. Mantık çok basit görünüyor, ancak hücresel etkileşimleri tek hücreli çözünürlükte haritalama potansiyeline sahiptir. Farzardfard, bu tekniği günümüzde bir nöron ağının tüm bağlantılarını haritalamak için kullanılabilir olacağını söylüyor.
Bu makaleyi 2 dakikada okuyabilirsiniz.
Moleküler Biyoloji ve Genetik
