Hücrelere ‘Akıllı’ Özellikler Kazandıran Yeni Teknoloji Tıpta Devrim Yaratabilir

Yazan Tuba Günvar

6 Ocak 2025 | 19 Ocak 2025 | Kategori: Güncel / Literatür Print

Hücrelerin çevresel sinyallere yanıt verme yeteneği, biyoloji ve tıp dünyasında uzun zamandır dikkatle inceleniyordu. Rice Üniversitesi’nden araştırmacılar, fosforilasyon olarak da adlandırılan bu doğal mekanizmayı yeniden tasarlayarak, insan hücrelerine ‘akıllı’ özellikler kazandıran yeni bir teknoloji geliştirdi. İltihaplanma, tümör oluşumu veya kan şekeri seviyeleri gibi belirli sinyallere nasıl tepki vereceğine ‘karar verebilen’ proteinlerden yapılmış sentetik devreler şeklinde tasarlanan bu teknoloji ile hücreler hastalık belirtilerini algılayıp hızlı ve hedefe yönelik tedavi edici beceriler kazanıyor. Bu buluş, sentetik biyolojide terapötik uygulamalar için yeni bir dönemin başlangıcı olarak görülüyor.

Science dergisinde yeni yayımlanan çalışmaya göre, yeni geliştirilen bu teknoloji hücre içindeki proteinlerin fosforilasyon yoluyla çevresel sinyallere yanıt verme mekanizmasından faydalanıyor. Fosforilasyon, hücrelerin hareket etme, bir madde salgılama, patojenlere tepki verme veya gen ifadesini düzenleme gibi temel işlevlerinde kritik bir rol oynuyor. Araştırmacılar, bu süreci yeniden tasarlayarak hücrelere tamamen yeni yollarla sinyal alıp işlem yapma yeteneği kazandırmayı başardılar. İlk kez gerçekleşen bu durum tıp tarihinde yeni bir devrim olarak tanımlanıyor. Hücrelere yeni özellikler kazandırılması onları hastalıklara karşı etkili bir tedavi aracına dönüştürebilir.

Akıllı Hücreler: Hastalığa Hızlı ve Hedefe Yönelik Tepki

Araştırmanın baş yazarı Dr Xiaoyu Yang, geliştirdikleri teknolojiyle hücrelerin inflamasyon veya tümör büyüme belirteçleri gibi spesifik sinyalleri algılayabileceğini ve anında özelleştirilmiş tedaviler sunabileceğini belirterek şu yorumu yapıyor: “Bu, hastalık belirtilerini algılayıp hızlıca yanıt verebilen ‘akıllı hücreler’ geliştirme hedefine bizi bir adım daha yaklaştırıyor. Yeni geliştirdiğimiz bu tasarım teknolojisi insan hücrelerinde mevcut doğal süreçlere zarar vermeden işlem yapma imkanı sunuyor.”

Hücre Programlama Yöntemi ile Kalp Hastalıkları Tedavisinde Önemli Gelişme

Araştırma ekibi, fosforilasyon döngülerini birer temel birim olarak ele alarak bunları yeni yollarla birleştirmenin mümkün olduğunu keşfetti. Böylece, hücrelerin doğal mekanizmalarına paralel ve yüksek hassasiyetle çalışan sentetik devreler tasarlandı.

Araştırma ekibi çeşitli protein alanlarını birleştirerek, harici bir sinyali algılayıp bir transgenin ifadesini aktive edebilen sentetik devreler oluşturmak için sentetik kinaz, substrat ve fosforilasyona bağlı etkileşim alanları tasarladılar. Örneğin, insan T hücrelerinde, böyle bir devre tümör nekroz faktörü-α’yı algılayabilir ve kontrollü sitokin salgılanmasını koruyabilir. Fosforilasyona dayalı sinyallerin ve programlanmış protein-protein etkileşimlerinin hızlı düzenlenmesi ve geri döndürülebilirliği, çeşitli terapötik uygulamaları için yararlı olabilecek devrelerin çok yönlü tasarımı ve modellenmesi için fırsat sunar.

Yeni Tedavi Yöntemleri Mümkün Olabilir

Bu sentetik fosforilasyon devreleri, hücrelerin dışsal sinyallere hızlı yanıt vermesine olanak tanıyor. Önceki yöntemlere kıyasla bu, büyük bir avantaj sağlıyor. Araştırmacılar, tasarımı inflamatuar faktörler gibi sinyalleri algılayabilecek şekilde test etti ve bu teknolojinin otoimmün atakları kontrol etmek veya immünoterapi kaynaklı toksisiteyi azaltmak için kullanılabileceğini gösterdi.

Yeni Keşfedilen IL-23R Adlı Biyobelirteç İle Yaşlanma ve Yaşlılık Hastalıkları Önlenebilir

Rice Üniversitesi Sentetik Biyoloji Enstitüsü Uzmanlarından Prof. Caleb Bashor, bu çalışmanın insan hücrelerinde programlanabilir devreler inşa edilebileceğini kanıtladığını ve bu alanda bir ilk olduğunu söyledi. Prof. Bashor, “Bu teknoloji, sentetik biyoloji alanında yeni bir dönemin kapısını aralıyor” dedi.

Araştırma, sentetik biyolojinin terapötik potansiyelini genişleterek, daha hızlı, hassas ve hedefe yönelik tedavilerin geliştirilmesinde büyük bir adım olarak görülüyor. Rice Üniversitesi Sentetik Biyoloji Enstitüsü Müdürü Caroline Ajo-Franklin, bu çalışmayı “memeli hücrelerin hızlı ve kontrollü tepkilerini tasarlama yönünde devrim niteliğinde bir ilerleme” olarak tanımladı.

Araştırmanın Özeti

Rice Üniversitesi’nden araştırmacılar, insan hücrelerinde hastalık belirtilerini algılayıp hızlı ve hedefe yönelik tedavi sunabilecek “akıllı hücreler” geliştirmek için yeni bir yapı kiti tasarladı. Bu teknoloji, hücrelerin fosforilasyon mekanizmasını kullanarak çevresel sinyalleri algılamasını ve yanıt vermesini sağlıyor. Araştırmada, bu modüler devrelerin, hücrelerin doğal süreçlerine zarar vermeden çalışabildiği ve hassasiyetle uyum sağlayabildiği gösterildi. Geliştirilen sentetik fosforilasyon devreleri, dışsal sinyallere saniyeler içinde tepki verebilme avantajına sahip.

Zebra Balığında Keşfedilen HMGA1 Geni, Kalp Hastalıkları İçin Umut Olacak

Bu yenilik, otoimmün hastalıklar ve kanser gibi karmaşık sağlık sorunlarının tedavisinde yeni yaklaşımlar sunabilir. Araştırmacılar, bu teknolojinin otoimmün atakları kontrol etme ve immünoterapilerin yan etkilerini azaltma potansiyelini de vurguladı. Çalışma, insan hücrelerinde hızlı ve programlanabilir tedavi devreleri inşa edilebileceğini kanıtlayan ilk araştırma olma özelliği taşıyor. Bu buluş, sentetik biyolojide terapötik uygulamalar için yeni bir dönemin başlangıcı olarak görülüyor. Araştırmanın sonuçları Science dergisinde yayımlandı.