MIT (Massachussets Teknoloji Enstitüsü) mühendisleri E.Coli bakterisindeki genomu uzun vadeli depolama aygıtına çevirdi.
Mühendisler bu depolama işleminin silinebilir ve kolay işlenebilir olmasını umut ediyor.
Bununla birlikte çevre ve tıbbi izleme sensörleri gibi uygulamalar içinde bir umut var.
Elektrik mühendisliği profesörü, bilgisayar uzmanı ve biyoloji mühendisi Timothy Lu,
“Bilgiyi bu yolla çok uzun vadeli olarak saklayabilirsiniz” diyor. Bir an bu bakterilerin
çevrenizde hatta bağırsaklarınızda yaşadığını düşünün. Bu bakterileri günlerce hatta aylarca
dışarıya koyup sonra geri getirip nicel olarak ne olduğunu görebilirsiniz.
Araştırmanın sahibi Lu, Science dergisinde 13 Kasım’da açıklanan yeni stratejiye göre,
depolama için bellek sınırlarının bu mevcut yöntemle üstesinden gelineceğini açıkladı. Bu
yeni yöntemle çok sayıda genomik düzenleyici elemanları sınırsız miktarda bilgi saklayabilir.
Lu ve yüksek lisans öğrencisi Fahim Farzadfard, araştırma için analog hafızaya depolama
için yeni bir sistem kurdular. “Neler ortaya çıkabilir? Ne kadara maruz kalabilir?” ya da “Ne
kadar sürer?” gibi verileri elde etmek için bir genomik teyp tasarlayan araştırmacılar
herhangi bir bakteriyel DNA dizisine yeni bilgiler yazıyorlar.
İSTİKRARLI BELLEK
MIT mühendisleri E.Coli bakterisini bellek şeklinde programlayıp bilgileri burada saklamak
için hücrelerde üretilen rekombinaz enzimiyle DNA’ya veya belirli bir dizi arasını hedefleyip
buraya ekleyebilirsinz. Ancak bu DNA sadece aktif varlığı önceden belirlenmiş moleküller ya
da ışık başka bir tür etken girişiyle üretilebilir.
Sonra DNA üretilir, önceden programlanmış genom DNA içerisine eklenir. Bu genom DNA’
nın her yerinde olabilir. Dolayısıyla Genom bant kaydedici izlenir ve nerede olduğunun
sinyali yazılır. Bu sürece bir kez maruz kalan bakteri belleğinde bilgileri ömür boyunca saklar
ve nesilden nesile aktarılır. Bu saklanan bilgiyi almanın ve silmenin bir kaç farklı yolu vardır.
Eğer DNA’ ya işlevsiz bir genom parçası takılırsa, bir hücrede saklanan bir bellek olup
olmadığı bu şekilde ortaya çıkarılacaktır. Veya araştırmacılar bir genin hedef dizilerini
değiştirirler.
Bu araştırmada araştırmacılar hücre tarafından üretilen sinyal ve molekülleri tespit etmek
için ışık, laktoz metabolit olarak adlandırılan IPTG ve bir antibiyotik türevi olan aTc
elemanlarını kullandılar.
Bilgileri silmek için aynı noktaya farklı bir DNA parçası eklemek şu anda çok verimli, ama
üzerinde çalışılıyor. Kaliforniya Üniversitesi, San Diego’ da Yrd. Doç.Shawn Douglas
diyor ki,
“Bu çalışma çok heyecan verici çünkü bir çok yararlı yeteneği, tek bir sisteme entegre
edebiliyorsunuz: uzun ömürlü, analog, paylaştırılmış genomik depolama, ile çeşitli okuma
seçenekleri.”diyor. Büyük ölçüde artan toplam bilgi miktarını bütün bir bakteri nüfusu
saklayabilir ve bunlardan geri alınabilir.
BAKTERİYEL SENSÖRLER
Bu aygıt çevre uygulamaları için kullanılabilir. Örneğin; okyanuslardaki karbondioksit
seviyeleri, asitlik veya kirleticiler gibi etkenler izlenecektir. Buna ek olarak, bakteriler, birinin
sindirim sistemini izleyerek diyet gibi konularda ya da bağırsaktaki bir hastalığı tespit etme
gibi konularda bize yardımcı olabilir. Tabi ki bakteriler bu şekilde tasarlanabilirse. Lu,”Bu
bakteriler mühendislikte işimize yarayabilir. Özellikle biyolojik bilgisayarlar olarak. Karmaşık
işlemlerin ve çok zor hesaplamaların yapılacağı bir aygıta dönüşebilir.” diyor.
“Bir tüpün içine milyarlarca bakteri yerleştirerek belli depolama ve bilgi işlem gibi işlemlere
başlayabiliriz. Bu bize büyük bir enerji tasarrufu getirecektir” diyor Lu.
“Başka bir olası uygulama ise beyin hücrelerine yerleştirip belirli bir hastalığın olup
olmadığını tespit etmek için kullanılabilir. Bu DNA’ da sakladığınız bilgilerin dönüşü olabilir.
Yani bir şey hakkında yazıp sonrada bunları ayıklayabilirsiniz.” diyor Lu.
Bu araştırma Ulusal Sağlık Enstitüsü (NIH), Noval Research, Modern Savunma Araştırma
Projeleri Ajansı tarafından finanse edilmiştir.
Kaynak :
http://www.sciencedaily.com/releases/2014/11/141113142006.htm
Araştırma Referansı:
F. Farzadfard, T. K. Lu. Genomically encoded analog memory with precise in vivo DNA
writing in living cell populations. Science, 2014; 346 (6211): 1256272 DOI:
10.1126/science.1256272
Bir Yorum