1957 yılında Doç. Thomas Chang, yapay hücre kavramını ilk öneren kişiydi. Tipik sentetik hücreler, kendi kendine üreme, metabolizma ve gelişme gibi canlı biyolojik hücrelerin özelliklerinden en azından bazılarına sahip hücre benzeri yapılara sahip hücrelerdir. Biyolojik bir hücrenin bir veya daha fazla işlevini taklit eden moleküller tasarladılar. Yapay hücrelerin temel amacı, biyolojik hücrelerin özelliklerini incelemek, hücre dinamiklerini analiz etmek ve biyolojik hücreler yerine potansiyel uygulamalarını tanımlamaktır.
Yapay hücreler farmasötik, tıbbi, biyolojik ve çevresel çalışmalarda birçok uygulamaya sahiptir ve yaşamın kökeni teorisini açıklamaya yardımcı olabilir. Yapay hücre üretmek için kullanılan iki önemli yöntem vardır, bu yaklaşımlar yukarıdan aşağıya yaklaşım ve aşağıdan yukarıya yaklaşımdır.
İçindekiler
Yapay hücreler üretmek için yukarıdan aşağıya bir yaklaşım
Hücresel yaşamın temel özellikleri veya sadece hayatta kalma için gereken minimum gen sayısını korumak için organizmaların genomunun soyulmasına dayanır. Venter ve meslektaşları, bilinen en küçük serbest yaşayan organizmalardan biri olan patojen bakteri Mycoplasma genitalium’un sadece 517 geni olduğunu buldular. Bu küçük genom, araştırmacılara küçük hücreler geliştirmeye başlamaları için ilham verdi. Bilim adamları gerekli olmayan genleri kapattıklarında, hücresel yaşamı sürdürmek için yaklaşık 256-350 genin gerekli olduğunu buldular. Gill ve meslektaşlarının daha fazla çalışması, hücresel yaşamın temel özelliklerini sürdürmek için gerekli olan bu gen sayısının 206 gene düşürülebileceğini ortaya koydu.
Bununla birlikte, bu 206 gen arasında, nükleotitlerin ve amino asitlerin üretimi için gerekli olan ve böylece gen sayısını yaklaşık 150’ye indiren genler gibi hala çıkarılabilen bazı genler vardır. çevreye. Bu minimal hücre sağkalımının nedeni, karşılık gelen bileşiklerin çevrede mevcut olmasını ve hücrelere kolayca girmesini gerektirmesidir. Genleri tek tek nakletmek külfetli ve verimsizdir. Biyolojik hücrelerin orijinal genlerini sentetik hücrelerle değiştirmek, daha yeni ve zorlu bir yukarıdan aşağıya yaklaşımdır.
Bakteri ve virüs gibi bazı proto-organizmaların oluşumunda bazı çalışmalardan umut verici sonuçlar alınmıştır. Chilu ve meslektaşları, çocuk felci virüsü genomunun (cDNA) temel kimyasal yapı taşlarının de novo senteziyle sentetik enfeksiyöz çocuk felci virüsleri yarattılar ve doğal çocuk felci virüsününkine benzer patolojik ve fizyolojik özelliklere sahip bir çocuk felci virüsü ürettiler. Virüsler canlı organizmalar olarak kabul edilmese de, bu çalışma, genetik bir şablona ihtiyaç duymadan, sadece kimyasal veya biyokimyasal işlemlerle daha karmaşık organizmalar yaratma olasılığını gösterdi.
2010 yılında Gibson ve meslektaşları kendi kendilerine çoğalabilen genom dizileri (M. spp.) tasarladılar.Bu çok umut verici, ancak hala karmaşık veya ökaryotik yaratmanın eşiğinde olduğumuzu söyleyen birçok endişe ve sorun var. Örneğin, Ökaryotların genomu çok karmaşıktır ve böylesine karmaşık bir genomu oluşturmak zordur.Bu, genom mühendisliğinde büyük bir ilerleme olmasına rağmen, hatasız bir genom elde etmek çok zordur.
Yapay hücre üretimine aşağıdan yukarıya yaklaşım
Aşağıdan yukarıya yaklaşım, yukarıdan aşağıya yaklaşımda görüldüğü gibi mevcut organizmalardan yola çıkmak yerine, bir hücre oluşturmak için bir grup cansız bileşeni bir araya getirmeye dayanır. Bu nedenle, aşağıdan yukarıya strateji aşağıdan yukarıya yaklaşımdan daha zordur. Aşağıdan yukarıya yöntemi, yukarıdan aşağıya yaklaşımında görülen bazı kusurları düzeltebilir. Örneğin, yukarıdan aşağıya yaklaşım yakıcıdır ve bazı istenmeyen ve beklenmeyen sonuçlara ve istenmeyen biyolojik sonuçlara sahip olabilir. Gerekli işlevleri yerine getirmek için gereken en az sayıda bileşenle aşağıdan yukarıya yöntemiyle geliştirilen sistemler daha kolay ve daha yönetilebilirdir ve böylece yukarıdan aşağıya yaklaşımın eksikliklerini giderebilir. Aşağıdan yukarıya bir yöntemle yapay hücreler oluşturmak için bilgi taşıyan moleküller, hücre zarları ve metabolik sistemler dahil olmak üzere üç temel malzemeye ihtiyaç vardır. Bilgi taşıyan moleküller (RNA veya DNA) hücre tipini ve işlevini belirler. Hücre zarı, hücresel bileşenlere ev sahipliği yapar, dış iletişim için bir ortamdır, birçok madde için bir taşıyıcıdır ve yapışma ve göç gibi çeşitli hücresel süreçleri modüle etmek için bir yerdir. Son olarak, metabolizma, hücrelerin büyümesi, bölünmesi ve diğer birçok hayati süreçle birlikte bilgi iletmesi için enerji sağlar.
Yapay hücre tasarlama sürecindeki temel biyolojik birimler genlerdir. Hücre biyoteknolojisindeki gelişmeler, bilim insanlarına farklı genleri ve genomları bilgisayar destekli yazılımlar yardımıyla laboratuvar ortamında bir araya getirme olanağı sağlamaktadır. Bölgesel birleştirme ve vezikül içinde kapsüllemeden sonra, DNA program modülleri bu şekilde sentetik hücrelerin rolü ve işlevi için bir program olarak kullanılabilir. Promotörlere, ribozomlara, düşük moleküler ağırlıklı maddelere, çeşitli enzimlere ve çeşitli transkripsiyon faktörlerine de ihtiyaç vardır.
Sonucunda; Sentetik hücreler, hayati olmayan bileşenleri bir araya getirerek sıfırdan başlayarak aşağıdan yukarıya bir yaklaşım kullanılarak veya gerekli olmayan genlerin organizmalardan çıkarıldığı veya sentetik genlerle değiştirildiği yukarıdan aşağıya bir yöntem kullanılarak üretilebilir.
kaynak:
https://www.technologyreview.com/2010/06/14/202896/how-to-make-an-artustry
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5222523/
https://www.nature.com/articles/d41586-018-07289-x
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]