Sentetik biyoloji son zamanların en popüler bilim dallarından biri. Sentetik biyolojinin temel prensibi hücrelerde doğal olarak bulunan sistemleri değiştirerek yeni sistemlerin oluşturulmasıdır. Bu alanın çalışmaları şimdiden hayatımızda büyük değişiklikler yaratmaya başladı. Alanın ürünlerinden belki de en ünlüsü insülin, hem de bakterilerden üretilen insülin!
Bakteriler halk dilinde zararlı olarak bilinir ve insanlar tarafından negatif anlamda kullanılırlar. Her ne kadar bazı bakteriler hastalık yapıcı özelliğe sahip olsalar da kalın bağırsağımızda yaşayan ve sağlığımıza büyük katkılar sağlayan bakteriler başta olmak üzere bakteriler bize birçok fayda da sağlıyor.
Gen klonlama, aktarma ve ekspresyonunu sağlama gibi birtakım biyoteknolojik yöntemlerin keşfinden sonra bakteriler bazı maddeleri üretebilir hale geldiler. Bakterilerde üretilen maddelerden en çok bilinenlerden birisi de insülin. İnsülin, vücudumuzda üretilen bir hormon. Bu hormon, vücuttaki şeker dengesinden sorumlu. Eğer kanda çok fazla şeker tespit edilirse (yemek yedikten sonra) bu şekerin vücut hücrelerine girip sindirilmesini veya depolanmasını sağlıyor. Şeker hastalarında bu hormon ya hiç üretilmiyor ya da vücut hücreleri bu hormonu algılayamıyor ve tepkisiz kalıyor. Vücut hücrelerinde insülin üretilmeyen insanlara insülin dışarıdan enjekte edilirse kan şekeri kontrol edilebiliyor. Bu yüzden insülin iğneleri üretiliyor.
İnsülinin laboratuvarda üretimini tam olarak kavrayabilmek için bazı terimlerin anlamını da bilmemiz gerekiyor. Bu terimlerden birisi gen, canlılarda bir nesilden diğerine aktarılabilen ve bir molekül için üretim talimatları içeren DNA parçasıdır. DNA, tüm hücrelerde bulunan (bazı virüsler hariç) genetik kalıtım materyalidir, nesilden nesle geçirilir. Plazmid ise hücrenin kendi DNA’sından bağımsız olan bir kalıtım materyali. Bazı hücrelerde bulunabilir ve genellikle canlılara fayda sağlayacak genleri içerir. DNA’dan bağımsız kopyalanır ve hücreler bu plazmidi birbirlerine aktarabilir.
İnsülinin laboratuvarda üretimini basitçe anlatmak gerekirse sağlıklı insanlardan alınan insülin geni, bakteri hücrelerine sokuluyor ve onların da bu geni kullanarak insülin üretmesi sağlanıyor. Bu üretim sonrası insülin ortamdan toplanıp saflaştırılıyor. Birkaç adımdan daha geçtikten sonra, insülin iğneniz hazır!
Bu gen aktarım süreci nasıl gerçekleşiyor peki? Birçoğu yeni olan teknolojiler kullanarak, bunlardan birisi restriksiyon enzimleri. Bu enzimler DNA’nın özel bir yerini kesebilir. Oluşan boşluklara yeni genler eklenebilir ve bu genler de DNA ligaz adlı enzimle birleştirilebilir. Genetik değişimler yapılarak oluşturulan plazmidlere rekombinant plazmid denir.
Bakterilerde var olan plazmidler saflaştırılabilir. Saflaştırılan bu plazmidler restriksiyon enzimleri ile kesilir ve insan insülin geni bu plazmidlere eklenir. Bu plazmidler daha sonra kimyasal veya elektriksel yöntemlerle hücrenin içine geri sokulabilir. Bu yöntemlerin ikisi de bakterinin hücre zarındaki boşlukları genişletme prensibine dayanır. Plazmid hücrenin içine girdikten sonra yapılması gereken tek şey bakterileri gerekli koşulların olduğu ortama bırakmaktır, insülin üretimi gözlendiğinde insülin toplanıp saflaştırılır.
Bu inanılmaz teknoloji gelecekte hayatımızda katbekat daha büyük bir rol oynayabilir ancak sentetik biyolojinin önünde hala birtakım sorunlar var. Canlı sistemleri çok karmaşık ve birçok biyolojik süreç canlı vücudundan laboratuvar ortamından çok farklı ilerliyor. Birçok maddenin üretiminden sorumlu genler hem kesin olarak bilinmiyor hem de bu genler birçok faktörden etkilenebiliyor. Bu yüzden üretim süreci her zaman verimli geçmiyor.
Bu tip sorunlara ve alanın gençliğine rağmen ürünleri hayatımızda büyük rol oynuyor ve gelecekte de bu alana büyük bir yoğunlaşma olması bekleniyor.
Kaynakça:
Resim Kaynakçası:
