Bioreg Bilim Temmuz 2017

4
Bioreg Bilim
Temmuz 2017
Temmuz 2017
Bioreg Bilim
53
Fatma Kartal ve Adil Denizli
Hacettepe Üniversitesi Kimya Bölümü
DNA
NANOROBOTLAR
D
NA,
yapılar
DNA’dan oluşan bir robot üretmişlerdir. Buluşun
canlıları oluşturmak için gereken bilgileri
oluşturmak için az
asıl gücü DNA kilitler’dedir. Bu kilitleri spesifik
mikroskopik bir pakette taşıyan doğadaki en
miktardaki uzun tek
bir liganda ya da bir işaretleyiciye açılması için
şaşırtıcı moleküllerden biridir. Bilim adamları DNA’yı
iplikçikli, kalıp oluşturan
programlayabilme yeteneğimiz, bu karmaşık
farklı alanlarda kullanmanın yollarını arıyorlar.
DNA’yı,
çok
nanokafesi bir nanorobota dönüştürür. Anahtarın
DNA’yı yalnızca bilgiyi depolamak için değil, bir dizi
miktarda
önceden
yokluğunda, kilit olarak işlev gören DNA sarmalı, tüm
biyolojik makinede fiziksel bileşenler yaratmak için
tasarlanmış kısa zincirli
nanokafesi kapalı tutmak için sıkıca tutunur. Bununla
kullanıyorlar.
DNA’larla karıştırmakta
birlikte, sadece hedef hücre tarafından sentezlenen
altıgen
şeklinde,
spesifik bir biyolojik belirteç varsa, özel olarak
açılır-kapanabilir
tasarlanmış DNA, DNA sarmalını açarak biyolojik
özelliğe sahip tamamen
belirteç anahtarı ile bağlanır. Her iki DNA kiliti de
yss
Dünya
üzerindeki
Enstitüsündeki
bilim
neredeyse
insanları,
tüm
200
yılında Caltech’ten Paul Rothemund’un geliştirdiği
nano-ölçekli
nispeten
tüp
ve NanoCAD, Matlab gibi bilgisayar yazılımları
açıldığında, kargo hedef hücreye ulaştırılarak, yani
ile tasarlanan
DNA Origami’ yöntemiyle DNA
tüm yapı ilaç salarak açılacaktır. Dr. do Bachelet
moleküllerini kullanarak nanorobot geliştirdiler.
bu durum için, “Bir çeşit kombinasyon kilidi olarak
DNA origami yöntemi, atomik hassasiyette nano-
düşünebilirsiniz. Yalnızca her iki belirteç mevcut
ölçekli nesneler üretmek için popüler bir yöntemdir.
olduğunda tüm robot açılabilir” demektedir.
Bu süreçte, bilim adamları, arzulanan şekilli,
“Bilim insanları birer nanoteknoloji
ürünü olan DNA nanorobotları
kullanarak kanser ve diğer hastalıklı
hücreleri yok ettiler.”
Doğru Hedef
Bugün tıpta kullanılan ilaçların birçoğu, sağlam ve hastalıklı hücreleri
birbirinden ayırt etme yeteneğine sahip değildir ve bu durum tedavilerde
istenmeyen yan etkiler oluşturduğu gibi ilaçların yüksek dozda verilmesine
neden olabiliyor. Science dergisinde yayımlanan araştırmaya göre,
moleküler bir “kargo” taşıma kapasitesine sahip nanorobotlar, yapısını,
hastalıklı hücreye taşıdığı kargoya göre uyarlanabiliyor. Harvard Üniversitesi
akademisyeni Sha n Douglas’a göre nanorobotlar, çok çeşitli molekül
yapılarını hücrelere taşımak için araç görevi görebilirler. Nanorobotlar
sadece hedef hücre, doğru hastalık durumundayken kargolarını salmak
6
Bioreg Bilim
Temmuz 2017
https
üzere
programlanabildiğinden,
ninithi.com 201
diğer
08 20 smart-dna-nanobots-mount-a-deadly-attack-on-cancer-cells-first-human-trial-this-year
alandaki çalışmalara yeterli desteğin
ilaç salınım yöntemlerinin eksik olduğu
sağlanmasıyla,
güncel
yöntemlerle
bir özgüllük elde edilir.
sağlıklı insanlarda da olası bir kanserin
önlenebileceği tahmin ediliyor. DNA
Günümüzde
algılama
ve
nano
yapılar
mantıksal
üzerinde
programlama
https
yss.harvard.edu researchers-at-
harvards- yss-institute-develop-dna-nanorobotto-trigger-targeted-therapeutic-responses
Cavalcanti, A., Shirinzadeh, B., reitas, R.A.,
origami’nin mucidi ve Pasadena’daki
Hogg, T., Nanorobot architecture for medical target
Kaliforniya
identification, Nanotechnology 1
Teknoloji
Enstitüsünün
2008 .
fonksiyonlarının gerçekleştirilebilmesiyle
hesaplama biyomühendislerinden Paul
kanserli
hücreleri
Rothemund “Bu çalışma bizi bugünün en
nanoscale shapes and patterns, Nature
spesifik
olarak
2 7 302 200 .
ve
T-hücrelerini
yapısal
akıllı ilaçlarından, hayal edebileceğimiz
DNA’lar elde edilebilmektedir. Kanser
türden tıbbi nanorobotlara kadar bir
hücrelerinin
yüzey
adım daha ileriye götürüyor” diyor.
sağlıklı
Ayrıca bu çalışmaların genişletilmesi
kimyası
bulabilecek
hücre
duvarının
düşünüldüğünde
hücrelerden biraz farklıdır ve sağlıklı
ile
hücrelerde bulunmayan özel proteinlere
birbirleriyle olan ilişkileri ve aralarında
sahiptirler.
kurdukları köprüler incelenerek yaralı
Bilim
insanları,
kanser
DNA
nanorobotların,
hücrelerinin bu özelliğini kullanarak,
dokuların
nanorobotun DNA kilitlerini yalnızca bu
yeniden büyümesinin sağlanması ile
işaretleyiciler veya anahtarlar mevcut
omurilik, kas yaralanmalarında tedavi
olduğunda
yöntemi olarak kullanılabilmesi, teşhis,
Bu,
açılmaya
nanorobotun,
programlıyorlar.
diğer
hücrelerin
tıbbi
iyileştirilmesi,
hücrelerin
tedaviler
ve
hücrelerin
minimal
invaziv
büyük bir popülasyonu içinde yaşayan
cerrahide önemli yeni metodolojilere
hedef hücrelerin, küçük popülasyonuna
olanak sağlaması beklenmektedir.
özgül olarak saldırmasına izin verir ki
bu sadece hedef hücrelerin toksinleri
Kaynaklar
serbest bırakan nanokafesi açan uygun
1 https
anahtarları belirtmesiyle mümkün olur.
2 http
.hdiac.org node 222
.sciencegymnasium.com 201
02
the-nano-robots-inside-you.html
Araştırmacılar,
ortamındaki
her
farklı
hücrelerini
hedef
tasarlanmış
aptamer
biri
kültür
tür
kanser
alacak
şekilde
kilidinin
altı
farklı kombinasyonunu ve bağışıklık
sistemini
harekete
geçirebilecek
yüklerini test ettiler. Gelecekte bu
3 Douglas, S.M., Bachelet ., Church, G.M, A
logic-gated nanorobot for targeted transport of
molecular payloads, Science 33 , 831 83
http
2012 .
.nature.com ne s dna-robot-could-
kill-cancer-cells-1.100 7
7 Rothemund, P.
8 https
. K., olding DNA to create
0,
.t istbioscience.com blog dna-
data-storage-ne s-roundup
https
ninithi.com 201
08 20 smart-dna-
nanobots-mount-a-deadly-attack-on-cancer-cellsfirst-human-trial-this-year