Sentetik Hücre SpudCell

• Minnesota Üniversitesi’nden araştırmacılar, sadece 36 gen içeren sentetik bir hücre olan SpudCell‘i geliştirerek, yapay bir hücrenin büyümesi, genomunu kopyalaması ve bölünmesini sağladı.
• SpudCell, PURE sistemi adı verilen temel biyomolekül kitini kullanarak, besleyici keseciklerle beslenip yüzey etiketleri sayesinde bölünebiliyor.
• Henüz doğal evrim yeteneğine sahip olmasa da, bu çalışma sentetik yaşamın kapısını aralayan önemli bir dönüm noktası olarak değerlendiriliyor.

Mikroskobik bir su damlacığı, yağlı bir zarla çevrili ve içinde kimyasallar ile sadece 36 genlik DNA parçacıkları barındırıyor. Bu, araştırmacıların sıfırdan canlı bir hücre oluşturmaya en çok yaklaştığı nokta. Minnesota Üniversitesi’nden sentetik biyolog Kate Adamala ve ekibi, SpudCell adını verdikleri yaratıklarının diğer damlacıklarla birleşerek büyüyebildiğini, genomunu kopyalayabildiğini ve bölünebildiğini gösterdi.

Missouri Üniversitesi’nden hesaplamalı hücre biyoloğu Roseanna Zia, “Bu çarpıcı bir bilimsel başarı” diyor. Ancak araştırmacılar, SpudCell’in canlı bir hücreden hala çok uzak olduğunu, çünkü nesiller boyunca bölünemediğini veya evrimleşemediğini belirtiyor. Yine de bu çalışma, sentetik biyoloji alanında önemli bir dönüm noktası olarak görülüyor.

Sentetik Hücre Yapımının Zorlukları

Araştırmacılar uzun süredir laboratuvarda hücreler oluşturmayı hayal ediyor; hem yaşamın temellerini anlamak hem de belirli bileşikleri üretmek için daha iyi tasarlanmış hücreler üretmek amacıyla. Ancak çoğu, beslenme veya büyüme gibi tek bir hücre işlevini kopyalamaya odaklanmış durumda. Birden fazla işlevi bir araya getirmek son derece zor, çünkü her biri farklı koşullar altında en iyi şekilde çalışıyor.

SpudCell, bu zorluğun üstesinden gelmek için PURE sistemi adı verilen, on yıllar önce geliştirilmiş temel biyomolekül kitini kullanıyor. Bu sistem, DNA’yı mesajcı RNA’ya dönüştürmek ve RNA’yı proteinlere çevirmek için gereken proteinler ve ribozomlar gibi biyomolekülleri içeriyor. Diğer araştırmacılar bu yapı taşlarını lipozomlara (yağ asitleriyle çevrili su damlacıkları) koyarak protein üretimi gibi bazı temel hücre işlevlerine sahip sistemler oluşturmuştu.

SpudCell Nasıl Çalışıyor?

Ekip, SpudCell’in küçük genomunu, tipik bir bakterininkinden 50 kat daha küçük, özel moleküler etiketler üretmesini ve bunları damlacığın yüzeyinde sergilemesini sağlayan genlerle donattı. Bu etiketler, besleyici kesecikler (damlacığın ihtiyaç duyduğu enzimleri ve diğer molekülleri içeren daha küçük lipozomlar) için bağlanma noktaları görevi görüyor. Bu “öğünler”, SpudCell’lerin büyümesini ve genomlarını kopyalamasını sağlıyor.

İkinci bir adımda, araştırmacılar SpudCell’in genomuna damlacıkların bölünmesi için bir mekanizma kodladı: FLAG adı verilen başka bir yüzey etiketi. Bu etiket, streptavidin adlı büyük bir moleküle bağlanabiliyor. Bağlanma, yüzey molekülleri arasında itme oluşturuyor; ortama yeterli streptavidin eklendiğinde, kuvvet damlacığı esasen ikiye bölebiliyor.

Verimsizlikler ve Gelecek Perspektifi

Bölünme süreci oldukça verimsiz. Birden fazla bölünme turu elde etmek için araştırmacılar, SpudCell’leri küçük delikleri olan bir zardan geçirerek mekanik olarak bölmek zorunda kaldı. Bu işlem, kopyalanan genomların bölünme sırasında düzgün ayrılmaması nedeniyle, beş bölünme döngüsünden sonra SpudCell’lerin yalnızca %30’unun tam genom taşıdığını ortaya çıkardı.

SpudCell’de protein yapma makinesi olan ribozom da zamanla bozuluyor ve sistemin yeni ribozom yapması veya eskilerinden kurtulması mümkün değil. Buna rağmen, Stanford Üniversitesi’nden sentetik biyolog Drew Endy, SpudCell’in “katalize edici bir an” olduğunu söylüyor: “Farklı akademik başarılardan dört veya beş farklı şeyi bir araya getirerek, bu şeyin büyümesini ve bölünmesini zar zor sağlayabildiğinizi kanıtlıyor.”

Yaşamın Eşiğinde: Evrim ve Gelecek

SpudCell’ler henüz yaşamın evrimleşme yeteneğine sahip olmasa da, Adamala’nın deneylerinden biri bu yöne işaret ediyor: Bazı SpudCell’lere, besleyici kesecikler için daha fazla yüzey etiketi üretmelerine, daha fazla “yiyecek” almalarına ve daha hızlı büyümelerine yol açan genetik bir mutasyon yerleştirdi. Mutasyona uğramış SpudCell’ler, mutasyona uğramamış versiyonlardan daha başarılı oldu. Beş büyüme ve bölünme turundan sonra, genomların yaklaşık %60’ı mutasyonu taşıyordu.

Adamala, SpudCell’i Wright kardeşlerin ilk uçağına benzetiyor: “Verimsiz, ama tam olarak nasıl inşa edildiğini biliyorsunuz.” Ekibin şimdi hedefi, SpudCell’i kademeli olarak iyileştirmek. Bu çalışma, sentetik hücre çabalarını hızlandırmak için önemli bir kıvılcım olarak görülüyor.

📂 İlgili Diğer Haberler

• Süper İletken Kuantum İşlemciler – İleri teknolojik sistemler
• Müzede 20 Yıl Bekleyen İnsan Dişi Kolye Ucu – Bilimsel keşiflerin önemi