Günümüzde sentetik biyoloji oldukça gelişmiş bir alandır. Sentetik biyolojide bilim insanları; bir organizmanın,bir işi,istenen verimde yapması için kendi oluşturduğu veya başka bir organizmadan aldığı DNA dizilimlerini birleştirerek organizmanın genomuna yerleştirir. Bunlar, mikroorganizmaların hava, su ve topraktaki kirleticileri temizlemesi, pirincin beta-karoten üretmek için modifiye edilmesi gibi faliyetlerden ve daha fazlasından oluşmaktadır. [1]

Bu işlemlerin yapılabilir olması ile birlikte bilim insanları,bir adım daha atarak sıfırdan yeni bir organizma oluşturulabilirliği hakkında çalışmalar yapmıştır.

2002 yılında birkaç bilim insanı bir Polio Virüs’ü (çocuk felcine neden olan virüs) sıfırdan yaratarak bu işin yapılabilir olduğunu da kanıtlamışlardır. Bazı insanlar tarafından, ilahi güce meydan okuma, tehlikeli ve sorumsuz bir iş olarak algılanan bu çalışma insanları sinirlendirmiş fakat bilimin önüne geçememiştir. [2]

Craig Venter’e göre yeni bir canlı oluşturmak, DNA’nın nasıl işlediğini ve yaşamın nasıl oluştuğunu anlamak için önemliydi. 2000 yılında insan genomunun çözülmesine katkıda bulunmuş olan Venter, şirketinin laboratuvarında yalnızca 473 gen ile yaşayabilen sentetik bir mikroorganizma (syn3.0) oluşturmayı başardı. [6]






SYN 3.0 ‘ÜN HİKAYESİ

Kromozomları oluşturmak onlar için kolay değildi. Yani sıfırdan oluşacak olan canlının hatasız yapılabilmesi zor bir ihtimaldi. Hatalar sürekli tekrarlandı fakat 15 yılın sonunda hatasız bir şekilde yapmayı başardı. 2010 yılında oluşturulan syn 3.0, adından da anlaşıldığı üzere ilk deneme değildi. Bu süreci en başından ele alalım…[6]

Mycoplasma genitalium, laboratuvarda kendi kopyasını üretebilen, bilinen en küçük genomlu (525 gen) türdür. Bundan daha küçük genomlu bir tür elde edip edemeyeceğini merak eden Venter bu organizma üzerinde çalışmalar yapmış fakat elde ettiği sonuçlar onu istediği doğrultuya götürememiştir. Bu nedenle de bir mikroorganizma üzerinden değil de kendi yapay kromozomunu oluşturmayı hedeflemiştir. [3]

Craig Venter, ”Kromozom senteyleyebilir miyiz?”, ve “eğer sentezlersek kromozomu işlevsel bir hale getirebilir miyiz?” sorularıyla yola çıktı.

DNA parçası ne kadar uzun olursa hata oranı o kadar fazlaydı. Küçük DNA parçalarını birleştirecek hatasız yeni bir metot oluşturmak gerekiyordu. Bu nedenle başta phix174 ‘ün (E.coli bakterisini enfekte eden tek zincirli bir DNA Virüsü) dijital bilgisinden yararlanarak yaklaşık 5000 harflik bir DNA sentezlediler ve bu kimyasal parçayı E. coli bakterisine aktardılar. Oluşan virüsler bakteriden ayrıldıktan sonra geri dönüp E.coli bakterisini enfekte etti. Bu, doğru bir şekilde kromozom üretme metodu oluşturduklarını kanıtlamıştı.[4,3]

İlk sorunun cevabını çözdükten sonra küçük parçaları birleştirme metodunu kullanarak DNA sentezlenmek istendi fakat artık E.coli bakterisinde yetiştirmek olası değildi. Bu sefer homolog rekombinasyon ile DNA parçalarını birleştirmek amacıyla oluşturulan parçalar maya bakterisine aktarıldı ve maya bakterisinin küçük DNA parçalarını birleştirdiği gözlemlendi. [3,6]

İkinci soruya gelindiğinde ise, oluşturulan DNA parçası Mycoplasma capricolum bakterisine nakledildi. Nakledilmeden önce oluşturulan DNA ya restriksiyon enzimi üretmesi için bir gen eklenmişti. Böylelikle DNA bakteriye nakledildiğinde restriksiyon enzimini üretecek ve Mycoplasma capricolum bakterisinin DNAsını yabancı bir madde olarak algılayacağı için için onu yok edecekti. [5,6]

Sonuç olarak hücre içerisinde yalnızca Venter’ın oluşturduğu bir DNA parçası kalmıştı . Çok kısa bir süre içerisinde Mycoplasma capricolum bakterisinin tüm özellikleri yok oldu ve eklenen kromozom ile tamamiyle yeni bir tür oluşmuştu. Kendi proteinlerine ve membranına sahip olan bir tür. [5,6]



KAYNAKÇA
[1] https://www.genome.gov/about-genomics/policy-issues/Synthetic-Biology [erişim tarihi: 24.03.2020]

[2]Wimmer,E., “The test-tube synthesis of a chemical called poliovirus: The simple synthesis of a virus has far-reaching societal implications”, EMBO Rep.,2006 Jul; 7(Spec No): S3–S9.

[3] Gibson,D. ve ark., “Complete Chemical Synthesis, Assembly, and Cloning of a Mycoplasma genitalium Genome”,March 2008,Science,319(5867):1215-20

[4] J. Smith,H. ve ark.,”Generating a synthetic genome by whole genome assembly: X174 bacteriophage from synthetic oligonucleotides”,PNAS,2003,100;26

[5] Lartigue,C ve ark.,”Genome Transplantation in Bacteria: Changing One Species to Another”Sciencemag,2007,317;632-638

[6] Hutchison III,C. ve ark,”Design and synthesis of a minimal bacterial genome”,Scienemag, (2016),351;1414-1415