Sıfırdan Hücre: SpudCell

İçerik Yazarı: Berra Dilsizler

Editör: Ayşe Bayram

Tasarım: Sudenaz Şencan

Minnesota Üniversitesinden sentetik biyolog Kate Adamala ve ekibinin yaptığı çalışmalar ile ilk kez cansız maddelerden büyüyebilen ve bölünebilen bir hücre elde edildi. SpudCell adı verilen bu sentetik hücre, diğer damlacıklarla birleşerek büyüyebilme, genomunu kopyalayabilme ve bölünebilme özelliklerini gösterdi. Yağdan oluşan bir zarla çevrili olan SpudCell'in iç yapısında çeşitli kimyasallar ile yalnızca 36 geni kodlayan DNA parçacıkları yer alıyor.

Daha önceki yapay hücre çalışmalarında var olan canlı bir bakterinin genleri eksiltilerek minimum hücre yapılmaya çalışılıyordu. Örneğin 2016 yılında yapılan çalışmada 901 gen içeren bir bakteri, sadece 473 gen kalacak şekilde sadeleştirilmişti. Adamala’nın ekibi ise tam tersi bir yol izleyerek sadece 36 genle işe başladı. Bu genlerin çoğu E. coli bakterisinden alınmış olsa da bazıları bakterileri enfekte eden faj virüslerinden ve hücreleri görünür kılmaya yardımcı olmak için denizanalarından elde edilen bir floresan proteinden geliyor.

SpudCell, her ne kadar belirli hücresel faaliyetleri gerçekleştirebilse de maalesef canlı bir hücre değil. Normal hücreler gibi kendi ribozomunu ve proteinini üretemediği için bunları dışarıdan takviye olarak alması gerekmekte. Hücrenin büyümesini sağlamak amacıyla da ortama, lipozom adı verilen besin taşıyıcı kesecikler eklenmekte. Sentetik hücrenin bu lipozomlar ile füzyona uğrayarak zarına yeni lipitler kattığı ve böylece hem zar yüzey alanını hem de iç hacmini artırarak büyüdüğü gözlemlendi. Aynı zamanda SpudCell’in bir hücre iskeleti de bulunmadığından bölünmesi tamamen fiziksel bir süreçle gerçekleşiyor. Büyüdükçe dış zarında biriken proteinlerin yarattığı mekanik baskı ve yüzey gerilimi ile hücre ortadan boğumlanarak kendi kendini ikiye ayırıyor.  SpudCell henüz sonsuz bir yaşam döngüsüne sahip olmadığı için hücrenin içinde başlangıçta bulunan kimyasal bileşenler ile dışarıdan takviye edilen ribozomlar zamanla tükendikçe sistem yaklaşık 5 ila 10 nesil sonra duruyor ve hücreler fonksiyonunu tamamen kaybediyor.

Adamala ve ekibi, orijinal SpudCell’in yanına genlerinde çevredeki besinleri daha hızlı emmelerini sağlayan bir mutasyon bulunan SpudCell varyantı eklediler. Aynı ortamdaki bu iki yapay hücreden mutasyonlu olan daha hızlı büyüdü ve orijinal SpudCell hücrelerinin neslini tüketerek ortama hakim oldu. Bununla birlikte doğal seçilim ve evrim teorisi üzerine tekrar düşünülmüş ve  cansız maddelerden üretilen bir sistemde Darwin’in Teorisi sıfırdan kanıtlanmış oldu.

Kate Adamala hedeflerinin, dışarıdan hiçbir insan müdahalesi ve takviye olmadan kendi ribozomunu üreten ve sonsuza kadar bölünüp evrimleşebilen bir sonraki versiyonu (SpudCell 2.0) geliştirmek olduğunu belirtti. Spudcell henüz tam anlamıyla canlı bir hücre olarak kabul edilmese de ileriki dönemlerde kişiselleştirilmiş akıllı ilaçlardan  yaşamın kökenini anlamaya ilişkin temel soruların aydınlatılmasına kadar pek çok alanda fayda sağlayacağı öngörülmektedir.