Geleceğin ilacı yapay yaşam formları olabilir

Güney Danimarka Üniversitesi Fizik, Kimya ve Eczacılık Bölümü'nden doçent Chenguang Lou, Kent State Üniversitesi'nden Profesör Hanbin Mao ile birlikte, yapay yaşam formlarının yaratılmasına yol açabilecek özel bir yapay hibrit molekülün ebeveynidir. Şimdi, Cell Reports Physical Science dergisinde, yaratımlarının ardındaki alandaki araştırmaların durumu hakkında bir inceleme yayınladılar. Bu alan "hibrit peptid-DNA nanoyapıları" olarak adlandırılıyor ve on yıldan daha yeni yeni ortaya çıkan bir alandır.

Lou'nun vizyonu viral aşılar (bir virüsün değiştirilmiş ve zayıflatılmış versiyonları) ve hastalıkların teşhis ve tedavisinde kullanılabilecek yapay yaşam formları yaratmaktır.

"Doğada çoğu organizmanın doğal düşmanları vardır, ancak bazılarının yoktur. Örneğin, hastalık yapan bazı virüslerin doğal düşmanı yoktur. Onlara düşman olabilecek yapay bir yaşam formu yaratmak mantıklı bir adım olacaktır." diyor.

Benzer şekilde, bu tür yapay yaşam formlarının viral enfeksiyona karşı aşı görevi görebileceğini ve ilaç veya teşhis unsurlarıyla yüklenen ve hastanın vücuduna gönderilebilen nanorobotlar veya nanomakineler olarak kullanılabileceğini öngörüyor.

"Yapay bir viral aşının ortaya çıkması yaklaşık 10 yıl uzakta olabilir. Öte yandan yapay bir hücre ufukta görünüyor çünkü onlarla inşa edilmeye başlanmadan önce kontrol edilmesi gereken birçok unsurdan oluşuyor. Ancak sahip olduğumuz bilgi birikimiyle Gelecekte yapay hücresel organizmalar üretmenin önünde prensip olarak hiçbir engel yok" diyor.

Lou ve bu alandaki meslektaşlarının viral aşılar ve yapay yaşam yaratmak için kullanacağı yapı taşları neler? DNA ve peptidler doğadaki en önemli biyomoleküllerden bazılarıdır; bu da DNA teknolojisini ve peptid teknolojisini günümüzün nanoteknolojik araç setindeki en güçlü iki moleküler araç haline getirmektedir. DNA teknolojisi, atom seviyesinden makro seviyeye kadar programlama üzerinde hassas kontrol sağlar, ancak yalnızca dört baza sahip olduğundan yalnızca sınırlı kimyasal işlevler sağlayabilir: A, C, G ve T. Peptid teknolojisi ise, Çalışılacak 20 amino asit olduğundan, büyük ölçekte yeterli kimyasal işlevler sağlarlar. Doğa, hücrelerde bulunan çeşitli protein fabrikalarını oluşturmak için hem DNA'yı hem de peptitleri kullanır ve onların organizmalara dönüşmesine olanak tanır.

Son zamanlarda Hanbin Mao ve Chenguang Lou, tasarlanmış üç iplikçikli DNA yapılarını üç iplikçikli peptid yapılarıyla birleştirmeyi başardılar ve böylece her ikisinin de güçlü yönlerini birleştiren yapay bir hibrit molekül yarattılar. Bu çalışma 2022'de Nature Communications'da yayınlandı.

Dünyanın başka yerlerinde başka araştırmacılar da DNA ve peptitleri birbirine bağlamak üzerinde çalışıyor çünkü bu bağlantı, daha gelişmiş biyolojik varlıkların ve yaşam formlarının gelişimi için güçlü bir temel oluşturuyor.

Oxford Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, hücre zarını delerek küçük moleküllerin geçebileceği yapay bir zar kanalı oluşturabilen, DNA ve peptitlerden yapılmış bir nanomakine yapmayı başardılar. (Spruijt ve diğerleri, Nat. Nanotechnol. 2018, 13, 739-745)

Arizona Eyalet Üniversitesi'nde Nicholas Stephanopoulos ve meslektaşları, DNA ve peptitlerin 2 boyutlu ve 3 boyutlu yapılar halinde kendiliğinden bir araya gelmesini sağladılar. (Buchberger ve diğerleri, J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 1406-1416)

Northwest Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, mikrofiberlerin DNA ve peptitlerin kendiliğinden bir araya gelmesiyle birlikte oluşabileceğini gösterdi. DNA ve peptitler nano düzeyde çalışır, dolayısıyla boyut farklılıkları göz önüne alındığında mikrofiberler çok büyüktür. (Freeman ve diğerleri, Science, 2018, 362, 808-813)

Negev'deki Ben-Gurion Üniversitesi'ndeki bilim insanları, vücutta kanserli tümörleri hedeflemek için kullanılma sözü veren kanser ilaçlarını içeren soğan benzeri küresel bir yapı oluşturmak için hibrit moleküller kullandılar. (Chotera ve diğerleri, Chem. Eur. J., 2018, 24, 10128-10135)

"Benim görüşüme göre, tüm bu çabaların genel değeri, bunların toplumun hasta insanları teşhis etme ve tedavi etme yeteneğini geliştirmek için kullanılabilmesidir. İleriye baktığımda, bir gün keyfi olarak hibrit nanomakineler, viral aşılar ve virüs aşıları yaratabileceğimize şaşırmayacağım. Tedavisi zor hastalıklarla mücadelede topluma yardımcı olmak için bu yapı taşlarından yapay yaşam formları bile üretilebilir. Bu, sağlık hizmetlerinde bir devrim olur" diyor Chenguang Lou.