Massachusetts Teknoloji Enstitüsü araştırmacıları, canlı hücrelere yeni işlevler kazandıran karmaşık devrelerin, DNA kodlamalı olarak hızla tasarlanmasını sağlayan bir programlama dili geliştirdi. Bu dili kullanarak, herkes istediği işlev (örneğin, belirli çevresel koşulları saptama ve tepki verme gibi) için bir program yazabiliyor. Ardından da bunu gerçekleştirecek DNA dizilimi üretilebiliyor.
Bunun bakteriler için gerçekten de bir programlama dili olduğunu belirten Prof.Christopher Voigt, tıpkı bilgisayarlarda olduğu gibi metin tabanlı bir dil kullanıldığını söylüyor. Yazılan program derlenerek, bu kez 0 ve 1’lerden oluşan makine kodu yerine bir DNA dizilimine dönüştürülüyor. Dizilimin yerleştirildiği hücre, programda belirtilen işlevleri yerine getiriyor.
Science dergisinde yayımlanan makalelerinde araştırmacılar, üç girdiye kadar saptama yapıp, farklı şekillerde tepki verebilen devreler yapılandırdıklarını belirtiyorlar. İleride bu yöntemle, tümör saptadıklarında kanser ilacı üretmeleri için özel olarak tasarlanmış ve programlanmış bakteriyel hücreler üretmek mümkün olabilir.
Prof.Voigt geliştirdikleri programlama diline internet üzerinden herkesin erişebileceğini ve herhangi bir genetik mühendisliği altyapısı olmayan kişilerin de dili öğrenerek yazılım üretebileceğini ifade ediyor. DNA dizilimine çevrilmelerinin ardından, bu yazılımlar hücrelere transfer edilerek çalıştırılabilecek.
Hücre programlama dili, bilgisayar çiplerini programlamak için sıkça kullanılan Verilog‘a dayanıyor. Bu dilin hücreler için uygun bir versiyonunu yaratmak amacıyla araştırmacılar çeşitli hesaplama öğeleri tasarlamış; bakteriyel hücrenin DNA’sına kodlanabilecek mantık kapıları ve sensörler gibi. Sensörler oksijen ya da glukoz gibi farklı bileşenlerin yanısıra ışığı, sıcaklığı, asidikliği ve diğer çevresel koşulları algılayabiliyor. Kullanıcılar ayrıca kendi sensörlerini de ekleyebiliyor.
Araştırmanın en güç yanının, devrelerde kullanılan 14 mantık kapısının tasarlanması olduğunu ifade eden Voigt, şu anki programlama dilinin E. coli bakterisine en uygun olacak şekilde hazırlandığını ekliyor. Dilin geliştirilme çalışmaları devam ediyor ve araştırmacılar farklı organizmalar için doğru DNA dizilimini elde etmek amacıyla tek bir program yazıp, organizmaya göre derlenebilmesini sağamak için uğraşıyorlar.
Bu dili kullanarak bilimciler farklı işlevlere sahip 60 tane devre programlamış bulunuyor. Bunlardan 45 tanesi ilk sınamada başarıyla çalışmış. Yaptıkları devrelerden biri şimdiye kadar inşa edilmiş en büyük biyolojik devre olup, 7 adet mantık kapısı ve yaklaşık 12.000 DNA baz çifti içeriyor. Bu tekniğin bir diğer avantajı da hız. Şimdiye dek bu tip devreler hazırlamak yıllar alıyordu. Şimdiyse bir butona basıyorsunuz ve anında DNA dizilimi elinizde oluyor
Kaynak: Massachusetts Teknoloji Enstitüsü, “A programming language for living cells”
< http://news.mit.edu/2016/programming-language-living-cells-bacteria-0331 >
İlgili Makale: A. A. K. Nielsen, B. S. Der, J. Shin, P. Vaidyanathan, V. Paralanov, E. A. Strychalski, D. Ross, D. Densmore, C. A. Voigt. Genetic circuit design automation. Science, 2016; 352 (6281): aac7341 DOI: 10.1126/science.aac7341
