Canbolat GÜRSES Genetik ve Nanobiyoteknoloji
Araştırmacılar gen transferi için yeni ve oldukça etkili bir yol geliştirdiler. Bu yeni teknikle bir dizi karbon nanotüp üzerindeki genetik materyal kültür edilmiş hücrelere transfer edilebileceğinden, başka gen düzenleme teknolojilerindeki sınırlamaların üstesinden geleceğe benziyor.
Geliştirilen bu yeni platform, gen transfer sürecini çok daha verimli hale getirme ve toksik etkileri azaltıcı potansiyele sahip olma özelliklerinin yanında genetik olarak hücreye aktarılacak kargonun çeşitliliğini ve miktarını arttırması gibi ilgi çekici avantajlara da sahip. Bu durum aynı anda binlerce hücre içine DNA’nın başarılı bir şekilde taşınabilmesine izin vermenin ötesinde basit, ucuz ve hücreler tarafından iyi tolere edilebilen etkili bir süreç sağlamaktadır.
Tıptaki gen transfer teknolojilerinin gelişimiyle ortaya çıkan yeni tedaviler uzun vadede büyük umutlar vaat etmektedir. CRISPR-Cas9 gibi yeni gen düzenleme teknikleri şu anda araştırmacılara genetik defektlerin düzeltilmesinden kök hücrelerin manipule edilmesine ve hatta immün hücrelerin kanser ve enfeksiyonlarla daha güçlü savaşması için yeniden programlanması gibi bir dizi potansiyel bilimsel ve medikal uygulamaya yol açarak genetik kodun doğru olarak hedeflenmesine izin vermektedir.
Günümüzde bilim insanları elektrik kullanarak hücre membranında küçük delikler açmak, ‘gen tabancası’ isimli bir cihazı kullanarak DNA’nın hücreye enjeksiyonunu sağlamak ve yeni genetik koda sahip virüsleri kullanarak hücreleri enfekte etmeyi de kapsayan birkaç farklı metodu yeni genetik talimatların istenilen hücrelere aktarımını gerçekleştiriyorlar.
Ancak, bu yöntemlerin hepsi de iki temel problem içermektedir. İlk olarak, bu süreçler çok toksik olabilir ve sonuçta bilim insanlarının çalışabilmesi için ortada çok az sağlıklı hücre bırakabilir. İkinci olarak, bu metodlar sınırlı genetik bilginin hücrelere aktarılmasını sağlayarak uygulamayı sınırlandırmaktadırlar. Bunlara ilaveten, bu teknikler ayrıca zaman harcayıcı ve pahalı olabilmektedirler.
Çalışmada açıklanan bu yeni cihaz, kimyasal buhar depozisyonu isimli bir teknik kullanılarak üretildi. Her iki ucu da açık ve ince bir disk biçimli membranın, bal peteği biçimli milyonlarca karbon nanotüpü yoğun olarak barındırması sonucu oluşan yapı bilim insanları tarafından geliştirildi.
Bir dizi farklı insan ve hayvan hücrelerinin kültürlerinde kullanılan cihazın uygulanmasından 48 saat sonra hücreler sıvı DNA içeren bir medyumda yıkandı. Karbon nanotüpler kanallar gibi davranarak genetik malzemenin hücre içine çekilmesini sağladı. Bu metodun kullanılmasıyla araştırmacılar hücrelerin %98’inin hayatta kaldığını ve %85’inin yeni genetik malzemeyle başarılı biçimde transfekte olduğunu gözlemlediler.
DNA’nın transfer mekanizması hala araştırma altındadır fakat bilim insanları transfeksiyonun ‘artmış endositoz’ isimli bir süreç yoluyla gerçekleşmiş olabileceğini düşünüyorlar. Bu süreç, hücrelerin membran boyunca protein yığınlarını ileri geri hareket ettirdiği bir işlemdir.
Cihaz ayrıca immün hücreler, kök hücreler ve nöronlar gibi tipik olarak büyümesi ve canlı kalması zor olan hücreler de dahil olmak üzere çok geniş çeşitlilikteki hücrelerin kültürlerinin başarılı bir şekilde yapılabilmesini sağlamaktadır.
Araştırmacılar cihazın teknolojisini optimize ederek üretiminin ucuz olması ve böylece araştırmacılar için daha uygun hale getirilmesinin yanında bir dizi hastalığın kullanılacak bu cihazla yeni tedavilerinin geliştirilmesi yönünde çalışıyorlar.
