Imperial College London’dan sentetik biyolog Paul Fremont, “Bütün bir genom yaratmak, sentetik biyolojinin hayallerinden biridir” dedi. dedi. Girişimci Craig Venter’ın ekibi, bugüne kadar bilinen en küçük genoma sahip kendi kendine yeten sentetik bir organizma üreten çalışmalarıyla sentetik biyolojide bir çığır açtı. 473 gen ile yaşayan bu sentetik hücre, ekibin 20 yıllık çalışmasının ürünü. Böylece sadece yaşaması için gerekli olan genlerden oluşan bir hücre üretilmiş oldu.
Venter, sentetik hücrelerin sentetik ürünler üretmesini sağlamanın yollarını arıyordu. yapay genomlu hücre üretme amacı; İlaç, yakıt ve diğer ticari ürünlerin üretimi için uzmanlaşmış hücrelerin kurulmasıydı. 2010 yılında oluşturulan yapay hücrelerle ilgili ilk çalışmada, Kaliforniya La Jolla’daki J. Craig Venter Enstitüsü’ndeki Venter ekibi, var olan bir bakterinin genomunu kopyaladı ve başka bir hücreye aktardı. Ortaya çıkan hücre, mümkün olduğu kadar az gen içeriyordu ve doğada analogları yoktu. Bu nedenle ekip, Science dergisinde yayımladıkları makalelerinde bu hücrenin yeni, yapay bir tür olduğunu öne sürdü.
1995 yılında Science dergisinde yayınlanan bir çalışmada Venter ve ekibi, bilinen en küçük genoma sahip olan Mycoplasma genitalium’un genomunun haritasını çıkardı. Bu yaratık 470 gen içeriyordu. Venter’in ekibi bu organizmadaki bazı genleri devre dışı bıraktı ve organizmanın hayatta kalması için sadece 375 genin önemli olduğunu buldu. Bu hipotezi test etmenin tek yolu, yalnızca bu genleri içeren bir organizma yaratmaktı. Böylece, Venter’ın ekibi minimal genom oluşturma üzerinde çalıştı.
Yavaş çoğalan M. genitalium’un genomu, daha hızlı çoğalan bir tür olan Mycoplasma mycoides’e aktarıldı. Minimal genom tasarımı üzerine uzun bir çalışmanın ardından Venter’in ekibi, 483.000 baz uzunluğunda ve 471 gen içeren M. mycoides genomundan besin sentezi genlerini çıkardı. M. mycoides genomu daha sonra sekiz kısma ayrıldı. Bölünmüş fragmanlar, hangi partinin canlı bir hücre üreteceğini tahlil etmek için karıştırıldı ve eşleştirildi. Böylece bir sonraki tasarım aşamasında kullanılacak genler belirlenmiş oldu. Sonunda ekip, 531.000 baz ve 473 gen içeren JCVI-syn3.0 adlı bir hücre yarattı. Bu hücre her üç saatte bir çoğalabiliyordu.
Besinler, ortam yoluyla hücreye verildi. Bir hücredeki genlerin birincil işlevleri, protein yapmak, DNA’yı çoğaltmak ve hücre zarını oluşturmaktı. Ancak insan dahil diğer organizmalarda da bulunan ve yaşam için gerekli olan bu hücrelerin genomundaki 149 genin işlevi tam olarak bilinmemektedir. Bu da gösteriyor ki, günümüz teknolojisi ile birçok organizmanın tüm genomlarını dizileyebilsek de, genomları yorumlamanın ve genlerin fonksiyonlarını anlamanın henüz başındayız. Bu genlerin görevlerini bilmek ve yaşamı daha detaylı anlamak için bu konuda çok sayıda çalışmaya ihtiyaç vardır.
Genom tasarımı ve sentezi gerekli bir teknik problemdir. Son zamanlarda, popüler CRISPR-Cas9 genom manipülasyon teknolojisi endüstriye, tıbba ve tarıma yayıldı. Mikrobiyologlar bakteriyel bağışıklık sistemini karakterize etmeye ve buna CRISPR adını vermeye başladıklarında, Venter’in ekibi mevcut yaşam formunu temel genlere indirgemek için çalışıyordu. Ancak zaten var olan genomu manipüle etmek için CRISPR-Cas9 gibi güçlü bir teknoloji varken neden genom rekonstrüksiyonu üzerinde çalışalım? CRISPR-Cas9, genomda birkaç değişiklik yapılırsa etkili bir yöntem olsa da, tamamen farklı bir ürün üretmek, yeniden tasarlanmış bir genom gerektirir. gelecekte bu şekilde üretilen yeni mikroorganizmalar; Yararlı kimyasallar üretmek, kirleticileri parçalamak, aşılar için yeni proteinler üretmek gibi amaçlarla kullanılabilir.
Kaynak:
1) https://www.nature.com/news/minimal-cell-raises-stakes-in-race-to-harness-synthetic-life-1.19633
2) https://www.theguardian.com/science/2010/may/20/craig-venter-synthetic-life-form
yazar: Ayka Olkay
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]