Yaşamın yapı taşında yeni dönem: Laboratuvarda sıfırdan sentetik hücre geliştirildi

ABD'deki Minnesota Üniversitesinden araştırmacılar, tamamen cansız kimyasal bileşenlerden oluşturdukları ve "SpudCell" adını verdikleri sentetik hücrenin büyüme, genomunu kopyalama ve bölünme gibi temel yaşam süreçlerini gerçekleştirebildiğini açıkladı. Çalışma henüz hakem değerlendirmesinden geçmemiş olsa da, sentetik biyoloji alanında önemli bir dönüm noktası olarak değerlendiriliyor.

Projenin ortak liderlerinden sentetik biyolog Kate Adamala, geliştirilen sistemin yaşamın temel işlevlerinin yalnızca biyolojik organizmalara özgü olmadığını gösterdiğini belirtti.

Adamala, "Kimyada, daha önce yalnızca biyolojide mümkün olduğu düşünülen bir hücrenin temel davranışlarını yeniden oluşturduk. Bu, büyüme ve çoğalma gibi yaşamın temel süreçlerinin gizemli bir 'yaşam kıvılcımına' ihtiyaç duymadığını gösteriyor." ifadelerini kullandı.

"SpudCell" adı verilen sistem geliştirildi

Araştırmacılar tarafından geliştirilen SpudCell, gerçek bir hücre zarını taklit eden yağ tabakası (lipozom), laboratuvarda sentezlenen DNA ve bu DNA'yı okuyarak protein üreten moleküler mekanizmalardan oluşuyor.

Yaklaşık 90 bin baz çifti (90 kbp) uzunluğundaki genomuyla çalışan sistem, çevresinden aldığı besinleri kullanarak büyüyebiliyor, genomunu kopyalayabiliyor ve bölünerek yeni hücreler oluşturabiliyor.

Bu genom büyüklüğü, insan genomunun yaklaşık 3 milyon baz çifti uzunluğundaki yapısıyla karşılaştırıldığında oldukça küçük olmasına rağmen, araştırmacılar sistemin temel hücresel işlevleri yerine getirebildiğini belirtiyor.

Yaşam döngüsünü tamamladı

Araştırma ekibine göre SpudCell;

• Genomunu çoğaltabiliyor,
• Besin alabiliyor,
• Büyüyebiliyor,
• Bölünerek yeni hücreler oluşturabiliyor.

Ancak sistem henüz gerçek bir canlı hücre gibi sınırsız şekilde çoğalamıyor. Araştırmacılar, sentetik hücrenin kendi metabolizmasını tam olarak düzenleyemediğini, protein üretim sistemini yenileyemediğini ve bu nedenle bulunduğu ortamdan sağlanan bileşenlere bağımlı olduğunu ifade ediyor.

Ayrıca doğal hücrelerde bulunan ve hücreye şekil kazandıran sitoskeleton (hücre iskeleti) yapısına da sahip değil.

Hakem değerlendirmesi tamamlanmadı

Araştırmacılar, çalışmanın henüz bilimsel hakem sürecinden geçmediğini vurguladı. Ön baskı (preprint) olarak yayımlanan araştırmanın, bilim camiasında değerlendirme sürecinin ardından kesinlik kazanacağı belirtiliyor.

Buna rağmen ekip, elde edilen sonuçların sentetik biyoloji alanında önemli bir kavram kanıtı sunduğunu savunuyor.

İlaç üretiminden biyomalzemelere kadar geniş kullanım hedefleniyor

Bilim insanlarına göre gelecekte geliştirilecek sentetik hücreler;

• İlaç üretimi,
• Biyomalzeme geliştirilmesi,
• Kimyasal sentez,
• Endüstriyel biyoteknoloji

gibi birçok alanda "mikroskobik biyolojik fabrikalar" olarak kullanılabilir.

Araştırmacılar, mevcut biyoteknolojide kullanılan genetiği değiştirilmiş bakterilere kıyasla tamamen tasarlanabilir sentetik hücrelerin çok daha kontrollü ve verimli sistemler sunabileceğini belirtiyor.

"Bu daha başlangıç"

Kate Adamala, amaçlarının biyolojiyi tamamen mühendislik prensipleriyle tasarlanabilir hale getirmek olduğunu belirterek, SpudCell'in bunun için önemli bir temel oluşturduğunu söyledi.

Araştırmacılar, önümüzdeki dönemde sisteme hücre iskeleti ve daha gelişmiş metabolik mekanizmalar ekleyerek sentetik hücreyi daha dayanıklı ve bağımsız hale getirmeyi hedefliyor. Bu sayede laboratuvarda tamamen tasarlanmış hücrelerin biyoteknoloji ve tıp alanında kullanılmasının önü açılabilir.