Sentetik biyolog Tom Knight, "21. yüzyıl, mühendislik biyolojisinin yüzyılı olacak" dedi. Kendisi sentetik biyolojinin kurucularından ve sentetik biyoloji alanında önde gelen şirketlerden Ginkgo Bioworks'ün beş kurucusundan biridir. Şirket, 18 Eylül'de New York Borsası'nda işlem görmeye başladı ve piyasa değeri 15 milyar ABD dolarına ulaştı.
Tom Knight'ın araştırma ilgi alanları bilgisayardan biyolojiye doğru bir kayma gösterdi. Lise yıllarından itibaren yaz tatillerini MIT'de bilgisayar ve programlama eğitimi alarak geçirdi ve lisans ve yüksek lisans eğitimini de MIT'de tamamladı.
Moore Yasası'nın silikon atomlarının insan müdahalesinin sınırlarını öngördüğünü fark eden Tom Knight, dikkatini canlılara çevirdi. "Atomları doğru yere yerleştirmek için farklı bir yola ihtiyacımız var... En karmaşık kimya nedir? Biyokimya. Proteinler gibi kendi kendine birleşebilen ve ihtiyaç duyduğunuz aralıkta kristalleşebilen biyomolekülleri kullanabileceğinizi düşünüyorum."
Mühendislik alanındaki nicel ve nitel düşünme yöntemlerini kullanarak biyolojik özgün ürünler tasarlamak yeni bir araştırma yöntemi haline geldi. Sentetik biyoloji, insan bilgisinde bir sıçrama gibidir. Mühendislik, bilgisayar bilimi, biyoloji vb. disiplinlerarası bir alan olarak sentetik biyolojinin başlangıç yılı 2000 olarak belirlenmiştir.
Bu yıl yayınlanan iki çalışmada, biyologlar için devre tasarımı fikri, gen ifadesinin kontrolünü sağlamayı başardı.
Boston Üniversitesi'ndeki bilim insanları, E. coli'de bir gen açma/kapama anahtarı oluşturdu. Bu model yalnızca iki gen modülü kullanıyor. Dış uyaranları düzenleyerek, gen ifadesi açılıp kapatılabiliyor.
Aynı yıl, Princeton Üniversitesi'ndeki bilim insanları, aralarındaki karşılıklı engelleme ve engellemenin ortadan kalkması prensibini kullanarak devre sinyalinde "salınım" modu çıkışı elde etmek için üç gen modülü kullandılar.
Gen açma/kapama anahtarı diyagramı
Hücre Atölyesi
Toplantıda insanların "yapay et" hakkında konuştuklarını duydum.
Bilgisayar konferansı modelini takip eden, serbest iletişim için "kendiliğinden organize edilen konferans" tarzındaki etkinlikte bazı kişiler bira içip sohbet ediyor: "Sentetik Biyoloji" alanında hangi başarılı ürünler var? Birisi Impossible Food markası altında üretilen "yapay etten" bahsetti.
Impossible Food hiçbir zaman kendisini "sentetik biyoloji" şirketi olarak adlandırmadı, ancak onu diğer yapay et ürünlerinden ayıran temel satış noktası -vejetaryen ete eşsiz "et" kokusunu veren hemoglobin- yaklaşık 20 yıl önce bu şirket tarafından geliştirildi. Yeni ortaya çıkan disiplinlerden biri.
Kullanılan teknoloji, mayanın "hemoglobin" üretmesini sağlamak için basit gen düzenleme yöntemini kullanmaktır. Sentetik biyoloji terminolojisini kullanacak olursak, maya, insanların isteklerine göre maddeler üreten bir "hücre fabrikası" haline gelir.
Etin bu kadar parlak kırmızı olmasını ve tadına bakıldığında özel bir aromaya sahip olmasını sağlayan nedir? Impossible Food'un cevabı, etteki yüksek miktardaki "hemoglobin" olarak kabul ediliyor. Hemoglobin çeşitli gıdalarda bulunur, ancak özellikle hayvan kaslarında miktarı yüksektir.
Bu nedenle, şirketin kurucusu ve biyokimyager Patrick O. Brown, hayvansal eti taklit etmek için "ana baharat" olarak hemoglobini seçti. Bu "baharatı" bitkilerden elde etmek için Brown, köklerinde hemoglobin bakımından zengin olan soya fasulyesini tercih etti.
Geleneksel üretim yöntemi, "hemoglobinin" doğrudan soya fasulyesi köklerinden çıkarılmasını gerektirir. Bir kilogram "hemoglobin" için 6 dönüm soya fasulyesi gerekir. Bitkiden çıkarma maliyetlidir ve Impossible Food yeni bir yöntem geliştirdi: hemoglobin sentezleyebilen geni mayaya yerleştiriyor ve maya büyüyüp çoğaldıkça hemoglobin de çoğalıyor. Bir benzetme yapacak olursak, bu, mikroorganizmalar ölçeğinde kazın yumurtlamasına benzer.
Bitkilerden elde edilen hem, "yapay et" burgerlerinde kullanılır.
Yeni teknolojiler, ekimden kaynaklanan doğal kaynak tüketimini azaltırken üretim verimliliğini de artırıyor. Başlıca üretim malzemeleri maya, şeker ve mineraller olduğundan, kimyasal atık miktarı da oldukça az. Düşünülünce, bu gerçekten de "geleceği daha iyi hale getiren" bir teknoloji.
İnsanlar bu teknolojiden bahsettiğinde, bana bunun sadece basit bir teknoloji olduğu hissi veriyor. Onların gözünde, bu şekilde genetik düzeyden tasarlanabilecek çok fazla malzeme var. Biyolojik olarak parçalanabilen plastikler, baharatlar, yeni ilaçlar ve aşılar, belirli hastalıklar için böcek ilaçları ve hatta nişasta sentezlemek için karbondioksit kullanımı... Biyoteknolojinin getirdiği olasılıklar hakkında somut hayaller kurmaya başladım.
Genleri okuyun, yazın ve değiştirin.
DNA, yaşamın kaynağındaki tüm bilgileri taşır ve aynı zamanda binlerce yaşam özelliğinin de kaynağıdır.
Günümüzde insanlar DNA dizilerini kolayca okuyabiliyor ve tasarıma göre DNA dizileri sentezleyebiliyor. Konferansta, 2020 Nobel Kimya Ödülü'nü kazanan CRISPR teknolojisinden birçok kez bahsedildiğini duydum. "Genetik Sihirli Makas" olarak adlandırılan bu teknoloji, DNA'yı doğru bir şekilde bulup keserek gen düzenlemeyi mümkün kılıyor.
Bu gen düzenleme teknolojisine dayanarak birçok yeni girişim şirketi ortaya çıktı. Bazıları bunu kanser ve genetik hastalıklar gibi zorlu hastalıkların gen tedavisini çözmek için kullanırken, bazıları da insan organ nakli için organ yetiştirmek ve hastalıkları tespit etmek için kullanıyor.
Gen düzenleme teknolojisi ticari uygulamalara o kadar hızlı girdi ki, insanlar biyoteknolojinin büyük potansiyelini görüyor. Biyoteknolojinin kendi gelişim mantığı açısından bakıldığında, genetik dizilerin okunması, sentezlenmesi ve düzenlenmesi olgunlaştıktan sonraki aşama, doğal olarak genetik düzeyden başlayarak insan ihtiyaçlarını karşılayan malzemeler üretmektir. Sentetik biyoloji teknolojisi de gen teknolojisinin gelişimindeki bir sonraki aşama olarak anlaşılabilir.
Emmanuelle Charpentier ve Jennifer A. Doudna adlı iki bilim insanı, CRISPR teknolojisi nedeniyle 2020 Nobel Kimya Ödülü'nü kazandı.
"Birçok insan sentetik biyolojinin tanımıyla takıntılı hale geldi... Mühendislik ve biyoloji arasında bir tür çatışma yaşandı. Sanırım bunun sonucunda ortaya çıkan her şey sentetik biyoloji olarak adlandırılmaya başlandı." dedi Tom Knight.
Zaman ölçeğini genişletirsek, tarım toplumunun başlangıcından beri insanlar, uzun melezleme ve seçilim süreçleriyle istedikleri hayvan ve bitki özelliklerini filtreleyip korumuşlardır. Sentetik biyoloji, insanların istediği özellikleri üretmek için doğrudan genetik düzeyden başlar. Şu anda bilim insanları, CRISPR teknolojisini kullanarak laboratuvarda pirinç yetiştiriyorlar.
Konferansın organizatörlerinden biri olan Qiji Kurucusu Lu Qi, açılış videosunda biyoteknolojinin tıpkı önceki internet teknolojisi gibi dünyaya kapsamlı değişiklikler getirebileceğini söyledi. Bu, istifa eden internet şirketlerinin CEO'larının hepsinin yaşam bilimlerine ilgi duyduklarını ifade etmelerini doğrular nitelikte görünüyor.
İnternet devleri dikkatle takip ediyor. Yaşam bilimleri alanındaki iş trendi nihayet gerçekleşiyor mu?
Tom Knight (soldan birinci) ve Ginkgo Bioworks'ün diğer dört kurucusu | Ginkgo Bioworks
Öğle yemeği sırasında bir haber duydum: Unilever, 2 Eylül'de temiz ürün hammaddelerinde fosil yakıtların kullanımını 2030 yılına kadar aşamalı olarak ortadan kaldırmak için 1 milyar euro yatırım yapacağını açıkladı.
Procter & Gamble'ın ürettiği çamaşır deterjanı, çamaşır tozu ve sabun ürünlerinde önümüzdeki 10 yıl içinde kademeli olarak bitkisel hammaddeler veya karbon yakalama teknolojisi kullanılacak. Şirket ayrıca, biyoteknoloji, karbondioksit ve karbon emisyonlarını azaltmaya yönelik diğer teknolojiler üzerine araştırmaları finanse etmek için 1 milyar euro daha ayırdı.
Bu haberi bana iletenler de, haberi duyan ben gibi, 10 yıldan kısa bir süre sınırına biraz şaşırdılar: Teknoloji araştırma ve geliştirme çalışmaları seri üretime bu kadar kısa sürede tamamen ulaşabilecek mi?
Ama umarım gerçekleşir.
Yayın tarihi: 31 Aralık 2021