Yaşayan hücreleri küçük bilgisayarlara dönüştürme konusu üzerinde çalışan Princeton’daki mühendisler, yaptıkları deneylerde bakterilerin birbirleriyle haberleşmesini sonuçların renk kodlarıyla görüntülenmesini sağlamayı başardılar.

Elektrik Mühendisliği departmanındaki biyoloji laboratuvarında gerçekleştirilen deneyler, yeni gelişmekte olan ‘sentetik biyoloji’ bilim dalının temelini oluşturan prensiplere dair bir ispat niteliği taşıyor. Sentetik biyoloji, yaşayan hücrelerden yardım alarak tehlikeli alanların belirlenmesini, yapılardaki hataların denetlenmesini ve vücut içindeki organ ve dokuların tamir edilmesini öngörüyor.

Elektrik mühendisliği ve moleküler biyoloji konusunda asistan profesör olarak görev yapan Ron Weiss, hücreleri tek tek programlamanın ötesinde, milyarlarca hücreyi ilginç şeyler yapmak üzere bir araya getirme yolundaki becerilerinin giderek arttığını söylüyor.

Bu konu üzerinde çalışan Weiss ve ihtisas öğrencisi Subhayu Basu, Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü araştırmacılarının da yardımıyla, bir grup E. coli bakterisinin diğer bir grup E. coli bakterisinden gelen sinyallere bağlı olarak kırmızı veya yeşil renkte floresan ışık yaymasını sağladılar. Deneyde bakteri hücreleri sinyal iletiminde rol alan kimyasalların konsantrasyonunun yüksek olduğunu hissettiklerinde yeşil, düşük olduğunu hissettiklerinde kırmızı ışık yayıyorlardı. Deney sonuçlarının petri kutusundaki görünümü, gönderici hücrelerin çevresini saran bakterilerde yeşil ve onların dış halkasında kırmızı rengin hakim olduğu bir hedef tahtasını andırıyordu.

Bu algılama sistemi genetik programlama yöntemlerinin işe yarıyor olduğunu ispatlamanın yanında, laboratuvar testleri sırasında bazı kimyasalların ve organizmaların ortamda bulunup bulunmadığının anlaşılmasına yardımcı olabilecek potansiyele sahip. Örneğin Weiss, ‘Bu yöntemi kullanarak şarbon mikrobunun nerede olduğunu görüntülemek istediğinizde, oluşacak hedef tahtasına bakmanız yeterli olacak’ diyor.

devrim niteliğinde

Weiss bundan önce sonuçları 8 Mart tarihinde yayınlanan, Sara Hooshangi ve Stephan Thiberge ile birlikte gerçekleştirdiği araştırmasında özel amaçla değiştirilmiş DNA parçalarını yaşayan hücrelere ekleyerek hücrelerin sayısal bir devre gibi çalışmaya başladığını göstermişti. Bu hücreler bazı basit mantık işlemlerini yerine getirebiliyor ve sonuçları güvenilir, okunaklı bir biçimde yansıtabiliyorlardı.

Yeni çalışmayı bu ilk çalışmadan ayıran, benzer işlemin bu çok sayıda hücre üzerinde uygulanıyor oluşu. Weiss, programlanmış hücrelerin özel materyaller salgılayarak daha önce belirlenmiş şekillerde fiziksel cihazlar oluşturabileceklerini öngörüyor. Böylece insan elinin uzanamayacağı konumlara özel cihazlar ve antenler yerleştirmek, kök hücreleri doku eksikliğinin olduğu konumlara yönlendirerek hasarlı vücut dokularını yerinde tamir etmek mümkün olabilecek. Weiss buna ‘Programlanmış Doku Mühendisliği’ adını veriyor.