Minnesota Üniversitesi'nden bilim insanları, tamamen sıfırdan inşa edilmiş ve bir üreme döngüsü de dahil olmak üzere tam bir 'yaşam' sürecinden geçtiği gözlemlenen ilk sentetik hücreyi yarattıklarını duyurdu.
Projenin baş araştırmacılarından sentetik biyolog Kate Adamala, bu çalışmanın kendi kariyerindeki en büyüleyici ve önemli işi olduğunu belirtti. Adamala, kimya alanında yalnızca biyolojide mümkün olan tam bir hücre davranış setini yeniden üretebildiklerini ve bunun da yaşamın temel işlevlerinin, yani büyüme ve çoğalmanın gizemli bir sihirli kıvılcıma ihtiyaç duymadığını kanıtladığını söyledi.
SpudCell adı verilen proje, yalnızca 90 kilobaz çifti (kbp) genomuna sahip. Karşılaştırma yapmak gerekirse, insan genomu yaklaşık 3 milyon kbp'dir ve daha önce biyologlar canlı bir hücrenin düzgün çalışması için en az 113 kbp genetik veriye ihtiyaç duyulacağını varsayıyordu.
Adamala ve meslektaşlarına göre SpudCell, bu sınırları zorluyor. Ancak araştırmanın henüz resmi olarak yayımlanmadığı ve hakem denetiminden geçmediği belirtildi. Proje, Adamala'nın kurucularından olduğu yeni bir kar amacı gütmeyen biyo-mühendislik kuruluşu olan Biotic'in web sitesinde paylaşılmış durumda.
Adamala, sonucu ilk gördüğünde şok yaşadığını ifade etti. Başlangıçta mutluluk, rahatlama ve biraz da şüphe duyduğunu, ancak tüm kontroller tamamlandıktan sonra bunun artık sürpriz olmadığını belirtti.
Öte yandan, projenin yayınlanma sürecinde bazı zorluklarla karşılaştığı bildiriliyor. Prestijli bir bilim dergisinden bir hakemin, projenin gerçek biyoloji olmadığını belirttiği ifade ediliyor. Bunun bir nedeni, SpudCell'in doğal 'yaşam' gereksinimlerini tam olarak karşılamaması olabilir; zira kendiliğinden nesiller boyu çoğalamıyor ve dolayısıyla evrimleşemiyor.
Adamala, biyologların minimal hücrenin kimya mühendisliği sadeliğinin önemini tam olarak takdir etmeyebileceğini düşündüğünü dile getirdi. SpudCell'in doğal biyolojik sistemler ölçeğinde bakıldığında yavaş bir büyüme ve çoğalma döngüsüne ve yüksek metabolizma talebine sahip olduğunu belirtti.
Her bir yapay SpudCell, doğal bir hücrenin dış zarını taklit eden bir yağ küresi olan lipozomdan ve yedi adet plazmit adı verilen, daha tanıdık olduğumuz kromozomlardan biraz farklı olan küçük DNA birimlerinden oluşuyor. Bu yedi plazmit birlikte, SpudCell'in 90 kbp'lik genomunu oluşturuyor.
'Hücre', DNA'nın genetik talimatlarını eyleme dönüştüren yerleşik bir 'protein ifade sistemi' ile donatılmış. Bu sistem, 'hücrenin' çevresindeki sıvıdan emdiği besinleri faydalı maddelere dönüştürmesini ve hücre bölünmesini sağlamasını mümkün kılıyor.
Araştırmacılara göre, SpudCell sistemi 'seçilim, genom çoğaltma, büyüme, beslenme yoluyla kaynak edinme ve genetik olarak kodlanmış bölünme' yeteneğine sahip.
Bilim insanlarının yapay hücreleri baştan yaratma isteğinin temel nedenlerinden biri, yaşamın sınırlarının nerede olduğunu sorgulamak. Gelecekteki sentetik hücre benzeri sistemler, ilaç, biyomalzeme, kimyasal ve diğer faydalı ürünler gibi organik maddeleri üreten 'mini biyolojik fabrikalar' olarak tasarlanabilir.
Mevcut laboratuvarlar bu amaçla genetiği değiştirilmiş bakteriler ve diğer mikroorganizmaları kullanıyor ve tıbbi düzeyde insülin üretimi de benzer bir prensibe dayanıyor. Tamamen sentetik bir hücre, mevcut biyo-teknolojileri aşabilecek verimlilik ve özgüllük sağlayabilir.
Ancak şu anda SpudCell'ler birkaç nesilden fazla hayatta kalamıyor. Kendi protein ifade sistemlerini üretemiyorlar ve metabolizmalarını düzenleyemiyorlar, bu nedenle tamamen içinde yüzdükleri sıvı ortamdaki maddelere ve bileşenlere bağımlılar. Ayrıca, doğal hücreleri destekleyen iç iskelet olan bir sitoplazmaya da sahipler. Bu, işleri basitleştirse de, malzeme taşıyamayacakları veya atıkları temizleyemeyecekleri anlamına geliyor.
Yine de bu çalışma, diğer bilim insanlarının üzerine inşa edebileceği bir konsept kanıtı sunuyor ve önümüzdeki yıllarda yakından takip edilmesi bekleniyor. Adamala, hedeflerinin biyolojiyi tam operasyonel yetenekle mühendislik alanına kazandırmak olduğunu belirtti. Bunun için her yapı taşının nereye gittiğini bilmeleri ve tam bir plana sahip olmaları gerektiğini, SpudCell'in ise bunu sağladığını söyledi.
Araştırma henüz hakemli yayın sürecinden geçmemiş olsa da, bir ön baskı Biotic'in web sitesinde erişilebilir durumda.
