Yapay yaşam formları oluşturmak, bilimde ve edebiyatta sürekli işlenen bir temadır. Bu temalar kötücül, balçıktan meydana gelen sürüngen yaratıkları veya son derece sevimli evcil hayvanları çağrıştırabilir. Aynı zamanda şu soruyu akıllara getirir: Doğada oluşan bütün yaşam formlarının biyolojik süreç içerisinde bir rolünün bulunduğu Dünya’da, yapay yaşam nasıl bir rol oynamalıdır?
Güney Danimarka Üniversitesi Fizik, Kimya ve Eczacılık Bölümünden Doçent Chenguang Lou, Kent State Üniversitesinden Profesör Hanbin Mao ile birlikte özel yapay yaşam formlarının oluşturulmasını sağlayan yapay hibrit bir molekül geliştirdi. Molekülün geliştirilmesi hakkındaki çalışmalarını Cell Reports Physical Science dergisinde yayınladılar. On yıldan az süredir bilenen bu çalışma alanı, hibrit peptit-DNA nanoyapıları olarak adlandırılıyor. Lou’nun amacı viral aşılar ve hastalıkların teşhis ve tedavisinde kullanılabilecek yapay yaşam formları geliştirmek. Lou, konu hakkında şunları söylüyor:
Doğada pek çok canlının doğal olarak düşmanı bulunmaktadır fakat bazılarının hiçbir düşmanı yoktur. Örneğin, hastalık yapıcı bazı virüslerin hiçbir doğal düşmanı bulunmamaktadır. Bu sebeple, onlarla mücadele edebilecek yapay bir yaşam formu yaratmak mantıklı olacaktır.
Lou, benzer şekilde bu tür yapay yaşam formlarının viral hastalıklara karşı nanorobotlar veya aşı olarak vücutta da kullanılabileceğini düşünüyor ve bunun hakkında şunları söylüyor:
Yapay bir viral aşı 10 yıl kadar sonra mümkün olabilir. Öte yandan yapay hücre üretmek, bundan daha uzak bir gelecekte mümkün. Çünkü, yapay bir hücrede kontrol edilmesi gereken birçok unsur bulunuyor. Fakat elimizdeki imkanlarla gelecekte yapay hücresel organizma üretmek mümkün olacak.
Peki, Lou ve ekip arkadaşlarının viral aşılar ve yapay yaşam formları üretirken kullanacakları temel yapıtaşları neler? DNA ve peptiter doğadaki en önemli biyomoleküllerdendir. Dolayısıyla günümüz nanoteknoloji uygulamalarındaki en önemli moleküler malzemeleri bunlar oluşturmaktadır.
DNA teknolojisi atomlardan makro boyuta kadar hassas bir kontrol sağlar. Fakat temelde 4 bazdan oluştuğu için sınırlı kimyasal işleve sahiptir. Öte yandan peptit teknolojisi, kullanılabilecek 20 amino aside sahip olduğu için daha çok kimyasal işleve sahiptir. Doğa, hücrelerdeki DNA ve peptitleri kullanarak adeta protein fabrikaları kurar ve bunların organizmaya dönüşmesini sağlar.
Hanbin Mao ve Chenguang Lou, tasarlanmış 3 iplikçikli DNA yapılarını ve 3 iplikçikli peptit bağlarını birleştirmeyi başarıp yapay bir hibrit molekül oluşturdular. Bu çalışma ise 2022 yılında Nature Communications‘da yayınlandı.
Dünyada başka yerlerde de birçok araştırmacı, DNA-peptit bağı üzerine çalışmaktadır. Çünkü, bu bağlantı gelişmiş biyolojik varlıklar ve yaşam formları için bir temel oluşturmaktadır. Bu çalışmaların başarılı sonuç alınmış bazı örnekleri bulunmaktadır:
- Oxford Üniversitesinden araştırmacılar hücre membranını delip küçük moleküllerin geçebileceği bir kanal oluşturan DNA ve peptitten bir nanorobot yapmayı başardı.[2]
- Arizona State Üniversitesinden Nicholas Stephanopoulos ve ekip arkadaşları DNA ve peptitlerin 2 ve 3 boyutlu olarak kendiliğinden bir araya gelebilmelerini sağlamayı başardı.[3]
- Northwest Üniversitesinden araştırmacılar DNA ve peptitlerin kendiliğinden bir araya gelmesiyle mikrofiberlerin oluşabileceğini gösterdiler.[4] (DNA ve peptitler nano düzeyde iken, mikrofiberler ise mikro düzeydedir. Dolayısıyla karşılaştırıldığında mikrofiberler oldukça büyük yapılardır.)
- Ben-Gurion Üniversitesinden bir grup ise vücuttaki tümörleri hedefleyen kanser ilaçları içeren, soğan zarı benzeri küresel hibrit moleküller geliştirmeyi başardılar.[5]
Chenguang Lou konu hakkında son olarak şunları söylüyor:
Bu keşfin, hastalıkların teşhisi ve tedavisinde kullanılabilmesi dolayısıyla bunlar değerli çabalardır. Gelecekte tedavisi zor hastalıkların mücadelesine yardımcı olmak için nanorobotlar, viral aşılar ve yapay yaşam formları yaratmamız hiç de şaşırtıcı olmayacak. Bu, sağlık bilimlerinde bir devrim olacak.
- M. B. Danielsen, et al. (2023). Peptide-Dna Conjugates As Building Blocks For De Novo Design Of Hybrid Nanostructures. Cell Reports Physical Science, sf: 101620. doi: 10.1016/j.xcrp.2023.101620. | Arşiv Bağlantısı
- ^ E. Spruijt, et al. (2018). Dna Scaffolds Support Stable And Uniform Peptide Nanopores. Nature Nanotechnology, sf: 739-745. doi: 10.1038/s41565-018-0139-6. | Arşiv Bağlantısı
- ^ A. Buchberger, et al. (2019). Hierarchical Assembly Of Nucleic Acid/Coiled-Coil Peptide Nanostructures. American Chemical Society (ACS), sf: 1406-1416. doi: 10.1021/jacs.9b11158. | Arşiv Bağlantısı
- ^ R. Freeman, et al. (2018). Reversible Self-Assembly Of Superstructured Networks. American Association for the Advancement of Science (AAAS), sf: 808-813. doi: 10.1126/science.aat6141. | Arşiv Bağlantısı
- ^ A. Chotera, et al. (2018). Functional Assemblies Emerging In Complex Mixtures Of Peptides And Nucleic Acid–Peptide Chimeras. Wiley, sf: 10128-10135. doi: 10.1002/chem.201800500. | Arşiv Bağlantısı
