Hücrelerimiz Programlanırsa…

MIT ( Massachusetts Teknoloji Enstütüsü ) Biyoloji Mühendisleri ,geçmiş anıları kaydetme ve geri çağırmayı sağlayarak insan hücrelerinin DNA’larındaki karmaşık hatıraları kaydetmenin , bir yolunu buldu.Bu sistem biliminsanlarına embriyo gelişimi sürecinde hücrelerin nasıl ayrıştığını,çevresel şartlara uyum sağladığını , hastalıklara yol açan genetik bozuklukların altında yatan nedenleri çözmelerine yardımcı olabilir.

Bu analog anı depolama sistemi ilk olarak insan hücrelerindeki yoğunluğu veya süresini kaydedebiliyor.Bu da biliminsanlarının embriyonik gelişim sürecinde çeşitli dokularda hücrelerin nasıl çalıştığını ,çevresel şartlara nasıl ayak uydurduğunu ve hastalıklara yol açan genetik bozuklukların altında yatan nedenleri araştırmalarına yardımcı olabilir.

Elektrik,bilgisayar ve biyooji mühendisliği dallarının ortak profesörü Timothy Lu ”Biyolojiyi daha derinlemesine incelemek için ,genetik olarak kodlanmış kayıt cihazları sayesinde,kendi geçmişlerini bize raporlayabilen insan hücreleri geliştirdik.” dedi.”Bu teknoloji , genin nasıl düzenlendiğine ,hücre içinde hastalık ve gelişmelere yol açan diğer olayların ne gibi payları olduğuna dair yeni bir anlayış kazanmamızı sağlıyor” diye ekledi.

MIT ( Massachusetts Teknoloji Enstütüsü) Elektrik Araştırma Labratuvarı Sentetik Biyololoji Grubu Başkanı Lu, online yayın yapan Science (Bilim ) gazetenin 18 Ağustos tarihinde yazılan araştırmasında baş yazardır.Gazetenin baş yazarları Samuel Perli ve mezun öğrencilerinden Cheryl Cui ‘dir.

Analog Hatıralar

Lu’ da dahil birçok biliminsanı yaşayan hücrelere dijital bilgi kaydetmenin yolunu buldu. Rekombinazlar,partiküler ortaya çıkarmak gibi bir olay meydana geldiğinde, DNA’larındaki bölümleri hücrelere programlarlar.Bu method yalnızca olayın gerçekleşip gerçekleşmediğini değil,ayrıca ne kadarının ortaya çıktığını ,ne kadar sürede sonlandığını da ortaya çıkarıyor.

Lu ve diğer araştırmacılar daha önce bakteriye analog bilgi kaydetmenin yollarını bulmuşlardı , şimdiye dek bunu insan hücrelerine yapmayı başaran olmadı.

MIT ‘ in yeni yaklaşımı olan CRISPR olarak bilinen gen yazım sistemi ,CAS9 adında kesici bir DNA enzimi ve genin belli bir bölümünde CAS9’a vuruşunu nerede yapacağını gösteren kısa bir RNA iplikçiğinden oluşur.

CRISPR gen yazımında yaygın olarak kullanılıyor;fakat, MIT ekibi onu anı depolamak için kullanmaya karar verdi. CPRISPR orijinal olarak evrimleştiği bakteride,sistem geçmiş viral enfeksiyonları kaydediyor;böylece hücreler saldıran virüsleri tanıyor ve defediyor.

Perli ” CRISPR sistemini insan genlerine bilgi kaydetmeye uyumlu hale getirmeyi amaçladık.” şeklinde açıklama yapıyor.

CRISPR gen yazımında kullanılıyorken , araştırmacılar ana organizmanın genindeki hedef sırasıyla eşleşen rehber RNA klavuz iplikçiği oluşturdular.Hafızayı kodlamak için, MIT ekibi farklı bir yaklaşım edindi : ”Neredeyse aynı klavuz iplikçiğin kodlandığı DNA ‘yı tanıyan, ‘Klavuz RNA’ olarak isimlendirdikleri , klavuz iplikçiği tasarlamak”.

Bu Klavuz RNA iplikçiği tarafından klavuzluk edilen Cas 9,olayı kalıcı olarak kaydederek mutasyona uğramış ,klavuz iplikçikle kodlanan DNA ‘yı keser.Bu bir kez mutasyona uğramış DNA sırası Klavuz RNA’nın açıklandığı veya Cas 9’un aktif olduğu sürece daha faza mutasyona izin vererek,yeni Cas9 işlenmiş DNA’yı yöneten yeni klavuz RNA iplikçiğini oluşturur.

Klavuz RNA’ların hareketi ya da Cas 9’ u düzenleyen belli biyolojik olaylar için kullanılan sensörler tarafından bu sistem, böyle biyolojik girdilerin fonksiyonunu biriktiren böylece genetik olarak hafızayı kodlamayı sağlayan ,gelişen mutasyonlar sağlar.

Örneğin; araştırmacılar ,enflamasyon süresince immün hücreler tarafından üretilen TNF-alpha gibi hedef moleküllerde açığa çıkan Cas 9 ,gen sirkuisini geliştirdi.Ne kadar uzun süre TNF-alpha maruz kalırsa ya da ne kadar çok
TNF-alpha konsantrasyonu olursa, DNA sırasında o kadar çok mutasyon oluşur.Araştırmacılar sonunda ne kadarının açığa çıktığına karar verebilirler.

Perli ”AradığımızTNF-alpha süresini ve miktarını artıran , analog yönünden zengin olmasıdır,böylece mutasyon sayısını da arttırabiliriz.” dedi.

Ciu ”Ayrıca sistemimizi yaşayan hayvanlarda denemek istedik.Fareler üstündeki canlı hücrelerden bilgi çekip çıkarmak ve kaydetmek biyolojik sorulara anlamlı yanıtlar vermeye fayda sağlayabilir.” şeklinde açıkladı.Araştırmacılar, farelerde bu sistemin enflamasyonu kaydetme yeteneği olduğunu gösterdi.

Çoğu mutasyon DNA sırası parçasının silinmesiyle sonuçlanıyor;böylece , araştımacılari sıradan 20 nükloidden daha uzun olması için RNA klavuz iplikçiğini tasarladı.40 nükloid sırası kayıt etmek için yeterli olan bir aydan daha uzundur ve araştırmacılar ondan bile daha uzun olan,biyolojik sinyalleri kaydetmekte kullanılan 70 nükloid sırasını dizayn etti.

Hastalığı ve Gelişimini Takip Etme

Araştırmacılar ayrıca tek bir hücrede çoklu RNA Klavuz iplikçiğini üreterek , birden fazla girdiyi tespit etme ve kaydetmek için hücreler geliştirdi.Her bir klavuz RNA belli bir girdiye bağlıdır ve sadece girdi varolduğunda üretilir.Bu çalışmada araştırmacılar,antibiyotik doksisiklin ve IPTG olarak bilinen molekülün varlığının kaydedilebildiğini gösterdi.

Son zamanlarda bu method,insan hücre ve dokularında veya geliştirilmiş organlardaki çalışmalar için kullanılabilir.Birden fazla olayı kaydetmeye programlanmış hücreler sayesinde ,biliminsanları enfeksiyon ve enflamasyonu izlemek için bu sistemi kullanabilirler.Embriyodan yetişkinliğe hayvanların gelişimi boyunca farklı dokularda hücrelerin nasıl ayrıştığını izlemek için faydalı olabilir.

Perli ” Bu teknoloji sayesinde açığa çıkan farklı sinyalleri kaydeden ,farklı anı kayıtlarına sahip olabilirsiniz ve hücrenin bu süre sırasında ve yoğunluğu sayesinde alınan bu sinyallerin herbirini görebilirsiniz.Bu yol sizi gelişim sırasında neler olup bittiğini anlamaya bir adım daha yaklaştıracak.” şeklinde cümlelerine son verdi.

Çeviri: Burcu Kurt Duman

https://www.sciencedaily.com/releases/2016/08/160818150004.htm

88 Paylaşımlar

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Solve : *
13 + 7 =


This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.