Bütünüyle yapay kromozomlardan oluşan bir maya genomu yapılandırmayı amaçlayan uluslararası bir bilimsel girişim olan Sentetik Maya Projesi'nde ilerleme sürüyor. Geçtiğimiz günlerde Science dergisinde topluca yayımlanan yedi tane makalede, maya genomuyla başarıyla değiş-tokuş edilen beş tane önceden tasarlanmış kromozom hakkında ayrıntılı bilgiler paylaşıldı. Model organizma olarak ekmek mayası (Lat. S. cerevisiae) seçilmişti; çünkü genetik yapısı hakkında oldukça iyi bilgiye sahibiz. Araştırmacılar organizmanın diğer 16 kromozomunun değiş-tokuşunu da bu yılın sonuna dek tamamlamayı umuyor. Böylece tamamen yapay hücresel bir yaşam formu yaratılmış olacak.

Model Seçimi

Bilimciler onlarca yıl önce, Escherichia coli'nin prokaryotik hücreler için model alınmasına benzer biçimde, ökaryotik hücreleri uygun şekilde modelleyebilen bir model organizma ararken, göz önüne alınan birkaç etken vardı. Hücreler, izlenmelerini ve modifikasyonlarını kolaylaştırmaya yetecek kadar büyük olmalıydı. Fakat aynı zamanda da, hızlı büyümeli ve üremeliydiler. Genomları da öyle aşırı karmaşık olmamalıydı. Bir de tabi işin mali yönü bakımından, dünyanın her yanındaki bilimci tarafından kolayca elde edilebilmeliydi. Saccharomyces cerevisiae bu hesaba tam uydu ve o zamandan beri kullanışlı bir model organizma oldu.

Sentetik Yaratım

Gelelim Sentetik Maya Projesi'ne...  Öncelikle şunu belirtmek gerek: Özdeş genomların insanlar tarafından inşa edilip, hücreye yerleştirilmesinden ibaret bir olay değil. Yerleştirilen kromozomlar, orjinallerinden çok farklı. Söz konusu değiş-tokuş için yapılan nihai plan, genomun orjinalinden %8 daha kısa hâle gelmesi; yani toplamda yaklaşık 1,1 megabazlık nükleotitin sökülmesi ya da değiştirilmesi.

Genomun kendisi, BioStudio adı verilen açık kodlu bir tasarım sistemi kullanılarak yaratılıyor. Bu sistem sayesinde ökaryotik bir genom tasarlamak ve içerdiği nükleotitler üzerinde yapılan değişimleri modellemek mümkün. Ardından kromozomlar, dünyanın değişik yerlerindeki proje takımları tarafından teker teker birleştiriliyor. Daha sonra ise son birleştirme için bir araya getiriliyorlar. Şimdiye dek genomun sadece bir bölümü için değiş-tokuş işlemi tamamlandı ve süreç devam ediyor.

Kesişen Yinelemeler

Kullanılan yöntem "endoreduplikasyon çaprazlama" olarak adlandırılıyor. Söylemesi zor bir ad. Öncelikle ilk yarıdan başlayalım. Endoreduplikasyon, doğada bazen bölünmekte olan bir hücrenin mitoz çevriminin, asıl ayrılma olan sitokinezden hemen önce durdurulmasında rastlanan bir süreçtir. Bu durumda, ayrılmış ve ikilenmiş kromozomları olan tam bir hücre ile karşılaşılır. Normalde bu, organizmanın bir bölümü için zorlanmış ya da amaçlanmış bir poliploidi (kendi genomunun kopya sayısını arttırma) örneği olabilirdi. Fakat tahmin edebileceğiniz gibi bu sürecin kendisi bilimcilerin işine yaramaz. Yine de nihai yapı için gereklidir. Tüm tekil kromozomlar dünyanın çeşitli yerlerindeki takımlar tarafından yapılmakla beraber, açık havada yapılmıyorlar yani. Doğrudan maya hücrelerinin içinde yapılıyorlar.

Yapısal Sentez

Bu durumda elimizde, her biri tek bir istenen sentetik kromozom barındıran epeyce hücre var demektir. Endoreduplikasyonu tetikleyerek, tüm genomlar kopyalanır ve diğer hücrelerle çaprazlanabilir hâle gelir. Ancak bu birer birer yapılmalıdır. O yüzden mayalardan biri, bir diğeri ile çaprazlanır ve böylece sentetik kromozomların ikisini taşıyan yeni nesil maya elde edilir. Sonra bu maya da bir başkası ile çaprazlanarak, üç yapay kromozomlu nesil elde edilir. Bu şekilde devam edilerek, şimdiye dek beş kromozomun yerleştirilmesi tamamlandı. Tüm süreç yavaş yavaş ilerlemeli ki, ortaya çıkan genomların durağanlığı (stabilitesi) sınanabilsin. Süreç içerisinde, maya hücresinin sağlığında instabiliteye yol açan bazı kromozom parçalarını da düzeltmek için başka modifikasyonlarının gerektiği durumlar olabiliyor. Ama şimdilik birleştirilmiş hücrelerde herhangi bir ciddi sarsıntı olmadı. Sonunda ortaya çıkacak olan tümüyle sentetik genomlarla birlikte, bilimciler onların kitlesel üretimine geçebilecek ve ileri modifikasyonlar için kullanabilecekler.

Çalışma Sürüyor

Kısacası,yapay genomların kimyasal olarak üretilmesine bağlı olarak, oluşturulduktan sonra istenen her şekilde kişiselleştirilmeleri mümkün olacak. Böylece, çeşitli bilimsel ve medikal araştırmalar için kullanılabilecekler. 2017 yılı içerisinde tamamlanması planlanan projenin ardından, heyecan verici gelişmeler duymaya başlayacağımıza kuşku yok.

---

Kaynak: A Science Enthusiast, "The Scientific Creation of a Fully Synthetic Living Organism"
<http://ascienceenthusiast.com/creation-synthetic-living-organism/>

---