Gen düzenleme yoluyla kanser hücreleri kendi kendilerini yok ediyor. için yorumlar kapalıbilim, gen düzenleme, kanser
Bilimsel gelişmelere rağmen kanser, tedavisi zor olmaya devam eden bir hastalık. Ancak şimdi kanser hücrelerini intihara sürükleyen ve onları birbirlerine karşı savaştıran bir yol geliştirildi.
Kanseri tedavi etmek çoğu açıdan körebe oyununa benzeyebiliyor. Hastalık tedaviye dirençli hale gelebiliyor ve klinisyenler ne zaman, nerede ve hangi direncin ortaya çıkacağını asla bilemiyor. Bu da sürecin temel zorlukları arasında yer alıyor. Ancak şimdi Penn State araştırmacıları, kanser hücrelerini bir “Truva atına” dönüştüren yeni bir yol geliştirdi.
Kanser tedavisinde yeni yöntem
Bilim insanları kanser hücrelerini Truva atına dönüştüren modüler bir genetik devre oluşturarak, kendi kendilerini yok etmelerini ve ilaca dirençli kanser hücrelerini öldürmelerini sağladı. Buradaki temel yenilik iki genin veya iki yeni “anahtarın” devreye sokulmasını içeriyor. İlk anahtar, mühendislik ürünü genetiği değiştirilmiş hücrelerin belirli bir ilaca maruz kaldıklarında kanser hücresi popülasyonunun geri kalanına üstün daha doğrusu baskında gelmesini sağlıyor. İkinci anahtar daha sonra, artık baskın olan değiştirilmiş hücreleri değiştirilmemiş komşularıyla birlikte öldüren bir toksini serbest bırakıyor.
Nature Biotechnology‘de yayınlanan ve patent için başvurulan bu teknik, mevcut kanser tedavileriyle ilgili temel bir zorluğun üstesinden geliyor. Kanser hücreleri bilindiği üzere tedaviden sağ çıkmalarını sağlayan direnç mekanizmaları geliştirebiliyorlar. Dolayısıyla bir süre sonra tedavi için uygulanan ilaçlara dirençli hale gelebiliyorlar. Buna karşı koymak için doktorlar genellikle tümörlere farklı şekillerde saldıran ilaç kombinasyonları kullanıyorlar. Ancak tedavisi zor olan kanserlerde bu seçenekler oldukça sınırlı.
Yeni teknik tamamen farklı bir yaklaşım benimsiyor. Yeni ilaçlar veya hedefler bulmak yerine, tümörün hızla evrim geçirme yeteneğinden yararlanıyor ve bunu basitçe ona karşı kullanıyor. Bilim insanları bu çift anahtar yönteminin ilk adımında genetiği değiştirilmiş hücrelerin sayısını çoğaltarak baskın hale getiriyor ardından ikinci anahtarı devreye sokuyor. İkinci anahtar, değiştirilmiş hücrelerin hem değiştirilmiş hem de komşu değiştirilmemiş hücreleri öldürebilen bir toksin üretmesini sağlayan intihar geni içeriyor. Bu çok önemli. Çünkü tümörün tekrar büyümemesi için esas olarak kurtulmak istediğiniz popülasyonu ortadan kaldırmış oluyorsunuz.
Ekip bu tekniğin işe yarayıp yaramayacağını görmek için akciğer kanserini temel alan deneyleri fareler üzerinde gerçekleştirdi. Yapılan deneyler sonucunda bir avuç mühendislik ürünü hücre, kanser hücresi popülasyonunu ele geçirebildi ve yüksek seviyedeki genetik heterojenliği ortadan kaldırabildi. Araştırma makalesine göre genetiği değiştirilmiş hücreler 20 gün içinde orijinal hücrelerden baskın hale geldi. 80. günde ise tümörler tamamen geriledi. Araştırmacılar şu anda bu genetik devrenin büyüyen tümörlere ve nihayetinde metastatik hastalığa güvenli ve seçici bir şekilde verilebilmesi için nasıl tercüme edileceği üzerinde çalışıyorlar.
Türlerin yok olmaması için Ay’da “gen bankası” kurulabilir.. için yorumlar kapalıBİLİM, GEN BANKASI, TÜR
Uzmanlar, biyolojik çeşitliliğin korunması için iklim çöküşü ve diğer karasal olayların erişemeyeceği tesislere ihtiyaç olduğunu söylüyor. Bunun için Ay’da “gen bankası” kurulabilir.
Bildiğimiz anlamdaki tek yaşam üzerinde yaşadığımız Dünya’da bulunuyor. Buna rağmen insan kaynaklı iklim değişikliği ve yaşam alanı tahribatı nedeniyle sayısız tür yok olma tehlikesiyle karşı karşıya. Kritik türlerin yok oluşu insanlığın da yok oluşuna neden olabilir. Öte yandan uzaydan gelebilecek yeterli büyüklükteki bir kaya parçası da bildiğimiz yaşamı yok edebilir. Peki ya Dünya’nın dışında hayatın pasif de olsa binlerce yıl devam edebileceği bir sığınak inşa edebilseydik? Bilim insanları tam da bunu önererek Ay’da bir “gen bankası” kurulmasını öneriyor.
Binlerce türün yok olma tehlikesiyle karşı karşıya olduğu bir dönemde bilim insanları radikal bir plan geliştirdi: Ay’da gezegenimizin en önemli ve risk altındaki canlılarının korunmuş örnekleriyle dolu bir kasa. Uzmanlardan oluşan uluslararası bir ekip, iklim değişikliği ve habitat kaybından kaynaklanan tehditlerin önüne geçemediğimizi ve acil eylem planına ihtiyaç duyulduğunu söylüyor.
Yaşam için Ay’da “biyodepo” önerisi
Korunmuş hücrelerden ve bunların içindeki önemli DNA’lardan oluşan bir “biyodepo”, tehlike altındaki türlerin küçük popülasyonlarındaki genetik çeşitliliği artırmak ya da en kötü senaryo olan yok olma durumunda klonlama için kullanılabilir.
Öte yandan biyolojik örnekleri felaketten korumak için bir depo yeni bir fikir değil. Bugün Dünya’da buna benzer bir şey zaten yapılıyor. Norveç’in kutba yakın bir adasında bulunan Svalbard küresel tohum deposu, hastalık veya kuraklık nedeniyle yok olması halinde kritik tohumları dondurulmuş olarak saklıyor. Ancak bu tesis bile tam koruma sağlamıyor. Bir süre öne sıcak hava dalgasının bir sonucu olarak yaşanan sel felaketi buna örnek olarak gösteriliyor. Bu tip depolar sadece doğal değil, beşerî etkiler nedeniyle de tehlike altında. Hatırlanacağı üzere 2022’de Ukrayna’nın tohum bankası Rusya tarafından yok edilmişti.
Bilim insanları tam da bu nedenlerden dolayı Ay biyodeposunu öneriyor; iklim bozulması, jeopolitik olaylar veya diğer Dünya merkezli felaketlerin erişemeyeceği bir yer. Ay’ıngüneş ışığına hiçbir zaman maruz kalmayan bölgeleri bulunuyor. Bu bölgelerdeki kraterlerden yararlanarak biyolojik materyalleri ekstra çaba gerekmeden -196 derecede yani mutlak sıfırda muhafaza etmek mümkün.
Önerilen plana göre numuneler üç günlük Ay yolculuğu boyunca radyasyondan korunan bir kapta saklanmadan önce Dünya’da kriyojenik olarak depolanacak. Ardından Ay’a ulaşıldığında bunlar maksimum radyasyon koruması sağlamak için iki metre derinliğe gömülecekler. Her konteyner kolay takip için bir radyo çipine de sahip olacak.
Bilim insanları ayrıca yıldızlı kaya balığından alınan canlı hücreleri başarılı bir şekilde muhafaza etmek için, hücrelerin tüm biyolojik faaliyetlerin duracağı kadar soğuk sıcaklıklarda saklandığı bir teknik olan kriyoprezervasyonu uygulamış durumda. Yıldızlı kaya balığının nesli tehlike altında değil, ancak mercan resifi ekosistemlerinin sağlığının korunmasında önemli bir rol oynuyor. Bu balık türünden 100’den fazla birey, ay biyodeposu için kriyoprezervasyon protokollerinin oluşturulmasına katkıda bulunacak. Bundan sonra ekip, odak noktasını diğer türlere doğru genişletecek.
Fikrin gerçeğe dönüşmesi için kritik canlı ve türün stabil ve sağlıklı bir şekilde kriyoprezerve şekilde depolanabildiğini göstermek gerekiyor. Bununla birlikte numunelerin sağlıklı bir şekilde Ay’a götürmek gerekiyor. Ayrıca Ay’ın en soğuk bölgelerinde -robotlar için bile uygun olmayan yerler- bunların gömülmesi gerekiyor. Maliyetler ve karşılaşılan zorluklar göz önüne alındığında önerilen Ay biyodeposu fikri şimdilik bilim kurguya daha yakın konumlanıyor. Projenin ve çalışmanın başındaki Mary Hagedorn, “Bunu nasıl yapacağımızı biliyoruz, yapabiliriz ve yapacağız da, ama bunu başarmak onlarca yıl alabilir” diyor. Ancak kendisi bir noktada bunun olacağından emin.
İlk kez soyu tükenmiş bir türden RNA elde edildi. için yorumlar kapalıbilim, rna
enetik bilimciler, bilimsel açıdan büyük bir ilke imza atarak, soyu tükenmiş bir tür olan Tazmanya kaplanının RNA moleküllerini izole etmeyi ve dizilemeyi başardı.
Tazmanya ada eyaleti dışında bu çizgili, köpek büyüklüğündeki hayvan yaklaşık 2.000 yıl önce diğer doğal yaşam alanlarından kaybolmuştu. Ancak bu canlı trajik sonuyla Avrupalıların gelişiyle tanıştı. Tazmanya’daki ilk Avrupalı yerleşimciler için değerli çiftlik hayvanları olan koyunları öldürdükleri iddiaları nedeniyle olan Tazmanya kaplanları öldürüldü. 1888 yılında, bu türün her bir yetişkin bireyini öldürene 1 sterlin ödül konulmuştu. Şimdi ise bilimsel açıdan büyük bir ilke imza atan genetik bilimciler soyu tükenmiş olan Tazmanya kaplanından RNA elde etmeyi başardı.
Soyu tükenmiş bir türden ilk defa RNA elde edildi
20. yüzyılda neslinin tükendiği ilan edilen ve bilinen son üyesi 1936 yılında Hobart, Tazmanya’daki Beaumaris Hayvanat Bahçesi’nde esaret altında ölen Tazmanya kaplanı, yeni bir çalışmanın konusu oldu. Yapılan çalışmada bir müze koleksiyonunda oda sıcaklığında muhafaza edilen Tazmanya kaplanı örneğinden bir asırdan daha eski RNA moleküllerinin izolasyonu ve dizilenmesi sağlandı. Bu sayede ilk kez soyu tükenmiş bir türün deri ve iskelet kası transkriptomları yeniden yapılandırıldı.
Araştırmacılar, elde ettikleri bulgularının hem Tazmanya kaplanı hem de tüylü mamut dahil olmak üzere soyu tükenmiş türleri yeniden canlandırmaya yönelik uluslararası çabalar için ve pandemik RNA virüslerini incelemek için önemli sonuçları olduğunu belirtiyor. Thylacine olarak da bilinen Tazmanya kaplanı, bir zamanlar tüm Avustralya kıtasına ve Tazmanya adasına yayılmış olan apeks etobur keselisiydi.
Araştırma ekibinden biyolog Emilio Marmol Sanchez, yaptığı açıklamada, Tazmanya kaplanının RNA’sının incelenmesinin türün gen yapısının daha iyi anlaşılmasını sağlayarak son dönemlerde başlayan bu “türü diriltme” çalışmalarına yardımcı olabileceğini kaydetti. Tazmanya kaplanı türünün neslinin devamını sağlamak için bir proje yürüten Melbourne Üniversitesinden Prof. Dr. Andrew Pask ise bu gelişmeyi “çığır açıcı” olarak nitelendirdi.
Bu öncü çalışma, dünyanın dört bir yanındaki müzelerde saklanan ve RNA moleküllerinin ortaya çıkarılmasını ve dizilenmesini bekleyen geniş numune koleksiyonlarının keşfedilmesi için de yeni bir dönemin başlangıcına işaret ediyor.
Bilim insanları istenmeyen mutasyonları yüzde 70’e kadar azaltmayı başardı. için yorumlar kapalıBİLİM, DNA, MUTASYON
Araştırmacılar, bir gen düzenleme aracı olan CRISPR kullanılırken ortaya çıkan istenmeyen mutasyonları yüzde 70’e kadar azaltan yeni bir araç geliştirdi. İştre detaylar:
Araştırmacılar, geleneksel CRISPR teknolojisinde kullanılan gen editörünün bölünmesinin, istenmeyen genom mutasyonlarına neden olma şansı önemli ölçüde daha az olan, açılıp kapatılabilen daha hassas bir araç oluşturduğunu keşfettiler. Yeni araçlarının, hastalığa neden olan mutasyonların yaklaşık yarısını potansiyel olarak düzeltebileceği düşünülüyor.
Yeni yöntem ile hedef dışı düzenlemeleri yüzde 70’in üzerinde azaltıyor
Çalışmanın başyazarı Hongzhi Zeng, konuyla ilgili yaptığı açıklamada “Ekibimiz, gerektiğinde açılıp kapatılabilen, benzersiz bir güvenlik ve doğruluk düzeyi sağlayan çok daha gelişmiş bir versiyon oluşturmak için yola çıktı. Bu araç, genomumuzdaki hastalığa neden olan nokta mutasyonlarının neredeyse yarısını düzeltme potansiyeline sahip.” ifadelerine yer verdi.
Bir gen düzenleme yöntemi olan geleneksel CRISPR teknolojisi, kullanılırken hedef dışı istenmeyen bazı gen düzenlemelerine sebep olmakta. Geleneksel CRISPR, istenen bölgelerde nokta mutasyonları oluşturmak için ya bir adenin baz düzenleyici (ABE) ya da sitozin baz düzenleyici (CBE) kullanır. Araştırmacılar ABE’yi, iki ayrı proteine bölerek yeni bir araç geliştirdi. Böylece yeni bölünmüş gen düzenleme araçlarının, orijinal, bozulmamış ABE’den daha kısa bir süre aktif kalmanın yanı sıra faydaları olduğu tespit edildi.
Fareler üzerinde başarıyla test edilen araştırma ile ilgili Zeng, “Sağlam bir baz düzenleyici ile karşılaştırıldığında, bizim versiyonumuz hedef dışı düzenlemeleri yüzde 70’in üzerinde azaltıyor ve hedefe yönelik düzenlemelerin doğruluğunu artırıyor.” dedi.
Elektrikli yılan balıkları, canlılarda gen aktarımına sebep olabilir. için yorumlar kapalıbilim, DNA, gen
Japonya’daki Nagoya Üniversitesinden bilim insanları, elektrikli yılan balıklarının, farklı genlerin küçük balık larvalarına aktarımına sebep olabilecek kadar akım verebildiğini tespit etti.
Nagoya Üniversitesine göre, Profesör Eiichi Hondo önderliğinde yürütülen araştırma, yılan balıklarının ürettiği elektriğin, genetik materyallerin canlıların hücrelerine aktarılmasına neden olabileceğini ortaya koydu.
Araştırma, laboratuvarda zebra balığı larvaları ve elektrikli yılan balığının bulunduğu ortama DNA taşıyan yeşil floresan protein (GFP) eklenerek yapıldı.
Yılan balığının elektrik vermesinin ardından mikroskopta incelenen larvaların yaklaşık yüzde 5’inde GFP pozitif hücrelere rastlandı.
Bu sayede laboratuvar ortamında hücre zarının geçirgenliği artırılarak yabancı DNA’nın hücreye eklenmesini sağlamak için elektrik uygulanması anlamına gelen “elektroporasyon”un doğada kendiliğinden gerçekleştiği gözlemlenmiş oldu.
Araştırmacılardan Atsuo Iida, deneyin sonucuna ilişkin, “Bu durum, elektrikli yılan balığından gelen elektrik salınımının, hücrelere gen aktarımına sebep olabileceğini gösteriyor.” ifadesini kullandı.
Filmdi gerçek oldu: Şüphelinin yüzünü tespit etmek için DNA kullanıldı. için yorumlar kapalıADLİ BİLİM, ADLİ BİYOLOJİ, bilim, DNA
ABD’de bilgim kurgu filmlerini aratmayan bir gelişme yaşandı. Polis, bir şüphelinin yüzünü tahmin edebilmek için DNA’yı kullandı ve üzerinde yüz tanıma yapmaya çalıştı.
2017 yılında ABD’de faili meçhul bir dava üzerinde çalışan dedektiflerin aklına bilgim kurgu filmlerindeki gibi bir fikir geldi. Memurlar, faili meçhul Maria Jane Weidhofer cinayetinde 1990 yılında toplanan genetik bilgileri ve DNA’yı bir yüze dönüştürebileceğini söyleyen bir şirket olan Parabon NanoLabs‘a gönderdi.
Film gibi olay
Parabon NanoLabs, şüphelinin DNA’sını tescilli makine öğrenme modelinden geçirdi. Kısa süre sonra, polis departmanına dedektiflerin daha önce hiç görmediği bir şey sağladı: yalnızca olay yeri kanıtları kullanılarak oluşturulan potansiyel bir şüphelinin yüzü. Parabon NanoLabs’ın ürettiği ve Snapshot Phenotype Report olarak adlandırılan bu 3D görüntü; şirketin algoritmasının DNA örneğinde bulunan genetik özellikler göz önüne alındığında bir kişinin nasıl görünebileceğini tahmin ettiği bir temsil niteliğinde.
Şirketin tahminine göre katilin yüzü erkekti. Açık tenli, kahverengi gözlü ve saçlıydı, çilleri yoktu ve gür kaşları vardı. Şirket tarafından istihdam edilen bir adli tıp sanatçısı, DNA örneğinden değil de bir tanığın tarifinden yola çıkarak, adama sıradan, kısa kesilmiş bir saç kesimi ve bıyık ekleyerek robot resim yaptı. Daha sonra bu robot resim tartışmalı bir kararla 2017 yılında halk ile paylaşıldı. Ardından 2020 yılında tartışmayı büyütecek başka bir girişimde daha bulunuldu: yüz tanıma yazılımından geçirilmesi istendi.
Sivil toplum örgütleri ve uzmanlar ise böylesi bir olaya açıkça karşı çıkıyor. Çünkü Parabon NanoLabs’ın gerçekten doğru tahminler ürettiğini gösteren bir kanıt yok. Ve algoritmik olarak oluşturulmuş bir yüz gibi güvenilir olmayan girdilerle yüz tanıma teknolojisini çalıştırmak kolluk kuvvetlerinin bir şüpheliyi yanlış tanımlama olasılığını artırabilir. Hatta ve hatta insanlar, işlemedikleri bir suçun şüphelisi olma riskiyle karşılaşabilir.
Ancak kolluk kuvvetlerinin faili meçhul cinayetin DNA tabanlı olarak oluşturulmuş şüpheli görselinin yüz taramadan geçirilip geçirilmediği bilinmiyor. Ek olarak Kuzey Kaliforniya Bölgesel İstihbarat Merkezi’ne (NCRIC) gönderilen bu sentetik resim, yüz tanımadan geçirilmiş olabilir. Zira 2021 yılında NCRIC İcra Direktörü Mike Sena merkeze ne zaman yüz tanıma talebi gelse, bir arama yapılacağını söylemişti.
Parabon NanoLabs
2008’de kurulan Parabon NanoLabs, öncelikle kolluk kuvvetleri için adli genetik soybilim hizmetlerine odaklanıyor; bu süreç, potansiyel şüphelileri veya kurbanları bulmak için DNA verilerinin soybilim veri tabanlarındaki profillerle karşılaştırılmasını içeriyor. Şirket, 2012 yılında ABD Savunma Bakanlığı’nın Savunma Tehdit Azaltma Ajansı’ndan DNA fenotiplemesini keşfetmek için bir hibe aldı.
Parabon NanoLabs’ın biyoinformatik direktörüEllen Greytak, şirketin “yüzün her bir parçası için” öngörücü modeller oluşturmak üzere makine öğrenimini kullandığını söylüyor. Modeller 1.000’den fazla araştırma gönüllüsünün DNA verileri üzerinde eğitiliyor ve yüzlerinin 3D taramalarıyla eşleştiriliyor. Greytak, taranan her yüzün 21.000 fenotipi (gözlemlenebilir fiziksel özellikler) olduğunu ve modellerinin DNA örneğindeki parçaların yüzün görünümünü nasıl etkilediğini anlamak için bu parçaları kırdığını söylüyor.
Parabon, bir kişinin saç, göz ve cilt renginin yanı sıra sahip olduğu çillerin miktarını ve yüzünün genel şeklini güvenle tahmin edebildiğini söylüyor. Bu fenotipler, şirketin kolluk kuvvetleri için ürettiği yüz renderlarının temelini oluşturuyor. Ancak firmanın yöntemleri hakemli bir araştırma incelemesinden şimdiye kadar hiç geçmedi. Öte yanndan şirket çalışmalarını konferanslarda sunduğunu ve teknolojisini binlerce örnek üzerinde test ettiğini söylüyor.
Bununla birlikte Parabon, şirketin yüz tahminlerini, bir şüphelinin yüzünün tam bir kopyası olmaktan çok, onun bir tarifi gibi bir şey olarak nitelendiriyor. Bununla birlikte 2016 yılında şirket, şartlarına müşterilerin Snapshot Phenotype Report’ları için yüz tanımanın kullanmasını yasaklayan bir madde ekledi. Ancak bu maddeye müşterilerin/kullanıcıların uymasını sağlamanın bir yolu yok.
Parabon’un teknolojisi sadece bir vakada kullanılmadı. Yıllar içinde ABD’de kolluk kuvvetleri şüpheli yüzleri oluşturmak için muhtemelen yüzlerce kez bu teknolojiye başvurdu. Ancak hiçbiri için yüz taramanın yapılıp yapılmadığı belirsiz. ABD’li polislere bir vakada Parabon’u kullanıp kullanılmayacağı sorusu sorulduğunda ise genel ve kabul gören cevap şu şekilde: “Parabon yüzünün mükemmel olmadığını biliyorum, ama neden bir katili yakalamak için elimizdeki her aracı kullanmayalım ki?” Ancak buna karşı olanlar da yok değil. Özellikle yanlış hedefi gösterme riski ilk eleştiri odağı.
Fenotipleme
Fenotipleme, genellikle kolluk kuvvetlerinin ancak diğer yolları tükettikten sonra denedikleri son şeydir. Parabon NanoLabs’a göre, üzerinde çalıştıkları vakaların çoğu aslında yüz bileşimi aşamasına gelmiyor. Parabon NanoLabs biyoinformatik direktörü Ellen Greytak şöyle diyor: “Şaka yapıyorum, fenotiplemem size şüphelinizin mavi gözlü olup olmadığını söyleyebilir ama soybilimcim size kişinin adresini söyleyebilir.”
Uzmanlar, kolluk kuvvetlerinin bu tahminleri yüz tanıma ile birlikte kullanmayı düşünmelerinin, soruşturma araçları üzerinde genel bir denetim eksikliğine işaret ettiğini söylüyor. Bununla birlikte geçtiğimiz birkaç yıl içinde yüz tanıma teknolojisi önemli ölçüde gelişti. ABD Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü 2018 yılında yüz tanıma algoritmalarını 12 milyon kişiden oluşan bir sabıka fotoğrafı veri tabanı üzerinde test ettiğinde, aramaların yüzde 99,9’unun doğru kişiyi tanımladığını tespit etti. Ancak bunlar ehliyet ve pasaport fotoğrafları gibi yüksek kaliteli görüntülerle test edildi. Bir algoritmik yüz veya bulanık bir kamera görüntüsü üzerinde değil.
Araştırmacılar, sinir ağı ve yeniden yazılabilir depolama özelliklerine sahip mikroakışkan bir DNA işlemcisini başarıyla inşa etti. DNA tabanlı hesaplamanın ciddi bir potansiyeli olduğu belirtiliyor.
RIT araştırmacıları tarafından sadece hesaplama değil aynı zamanda DNA içinde depolanan verileri okuma ve yazma yeteneğine sahip “çip üzeri laboratuvar” olarak adlandırılan bir mikroakışkan DNA işlemcisi geliştirildi. Prototip cihaz, DNA içinde depolanan veriler üzerinde yapay sinir ağı hesaplamalarını, özellikle de değiştirilmiş DNA moleküllerinin mikroakışkan çözümlerini destekliyor. Ayrıca DNA CPU’nun yetenekleri, bir CPU’dan görmek istediğiniz beklenen matematiksel ve doğrusal olmayan hesaplamaları da kapsıyor.
DNA tabanlı işlemci geliştirildi
Araştırmacıların DNA hesaplama ve depolamadaki amaçlarından biri, günümüzün büyük veri teknolojilerine daha sürdürülebilir bir alternatif bulmak. Rochester Teknoloji Enstitüsü Kate Gleason Mühendislik Fakültesi’nde bilgisayar mühendisliği bölüm başkanı olan Amlan Ganguly, DNA tabanlı işlem için “Bu, depolamadan hesaplamaya ve hesaplamayı yapmak için DNA’yı bir araç olarak kullanmaya uzanan bir köprü anlamına geliyor” diyor.
Araştırmacıların DNA tabanlı işlemci gösterimi oldukça etkileyici olsa da bunun uygulanabilir bir DNA hesaplama geleceğine doğru atılan adımlardan yalnızca biri olduğu gerçeğini de unutmamak gerek. Yani bu araştırma, kısa bir süre içinde ürün olarak karşımıza çıkmayacak. Öte yandan bu alandaki çalışmaların sayısının arttığını da belirtmek gerek. Yaklaşık iki hafta önce oldukça pahalı olsa da veri depolamada DNA döneminin başladığını sizlere aktardı. Biomemory adlı girişim 1KB DNA depolama kartlarını 2026’da piyasaya süreceğini açıklamıştı.
Tüm bunlar ilk duyulduğunda “İsviçreli bilim insanları” ve benzeri bilim kurgu saçmalığı gibi geliyor olsa da DNA hesaplama ve DNA depolamanın ayakları yere basan olgular olduğunu belirtelim. Çok daha çevre dostu bir alternatif olmasının yanı sıra DNA depolama, SSD’lerden 3 ila 6 kat daha fazla olmak üzere çok daha yoğun bir kapasite vaat ediyor.
Öte yandan DNA’nın bir depolama ortamı ve hatta hesaplama kaynağı olarak potansiyeli, doğal yapısına ve özelliklerine dayanıyor. Bilindiği üzere DNA doğal olarak dört baz ATGC molekülünden (adenin, timin, guanin ve sitozin) oluşuyor. DNA’nın bu yapısı, özellikle mikroskobik ölçeği ile birleştiğinde, ikili sistemde gerekli olan 0/1 baz sayılarından daha verimli veri depolamaya olanak verebilir.
Ganguly’nin ekibi bu mikroakışkan DNA depolama/bilgi işlem cihazını DNA depolama ve bilgi işlemin geleceğini daha da ileriye taşımak için tasarladıklarını söylüyor. Araştırmada sergilenen DNA hesaplama, ticari uygulamalarda (veri merkezleri gibi) ve tıbbi uygulamalarda (biyomedikal cihazlar veya adli tıp gibi) kullanılmak üzere konumlandırılıyor. Tüm bunlara ek olarak DNA hesaplama ve depolamanın da kendine has sorunları var. Bunlardan en önemlisi çok yavaş çalışma ve yüksek gecikme sorunu.
Kendilerini kopyalayabilen DNA nanabotlar geliştirildi. için yorumlar kapalı
Bilim insanlarından oluşan uluslararası bir ekip, doğru koşullar altında şaşırtıcı bir şekilde süresiz olarak kendini kopyalayabilen DNA tabanlı yeni bir nanobot geliştirdi.
New York Üniversitesi’nden bir grup araştırmacı, teorik olarak kendilerini üstel olarak çoğaltabilen DNA tabanlı nanobotlar geliştirdi. Geliştirilen minik DNA robotları sadece dört DNA ipliğinden oluşuyor ve yapılarını şablon olarak kullanarak kendilerini herseferinde teker tekerkopyalayabiliyorlar. Bu DNA nanobotları, vücudumuzun içerisinde kalarak hastalıklara yeni bir tedavi yaklaşımı sağlayabilir.
Kendini kopyalayan nanobotlar
Dört DNA ipliği ile oluşturulan nanobotlar yaklaşık 100 nanometre boyutunda. Bunu bir perspektife oturtmak gerekirse, aşağı yukarı bir insan saçının genişliğine sığacak şekilde yaklaşık bin tanesini an yana dizebilirsiniz. Ayrıca çalışabilmeleri için gereken belirli DNA ipliği hammaddelerini içeren bir çözelti içinde tutuluyorlar.
Parçaları üç boyutlu şekillerde bir araya getirebilen nanorobotlar New York Üniversitesi, Ningbo Cixi Biyomekanik Mühendisliği Enstitüsü ve Çin Bilimler Akademisi’nden bilim insanlarının işbirliğiyle geliştirildi. Bu, yalnızca iki boyutlu şekiller oluşturabilen önceki girişimlere kıyasla önemli ölçüde gelişme anlamına geliyor. Yeni robotlar, üçüncü boyuta ve daha fazla serbestlik derecesine erişmek için çok eksenli hassas katlama ve konumlandırma kullanıyor.
Ekip Science Robotics dergisinde yayınlanan çalışmalarında, “Dışarıdan kontrol edilen sıcaklık ve ultraviyole (UV) ışıktan yararlanarak, ~100 nanometre boyutundaki programlanabilir robotumuz farklı parçaları yakalıyor, bunları kaynaştırılabilecek şekilde konumlandırıyor ve hizalıyor, yapıyı serbest bırakıyor ve bir sonraki işlem için hazır olarak orijinal konfigürasyonuna geri dönüyor” diyor.
Nanobotlar neden önemli?
Bunun gibi nanobotlar vücut hücreleri içinde ilaç, enzim ve diğer kimyasalları üretme potansiyeline sahip. Araştırmacılar, bu makinelerin tüm 3D yapılarını ve işlevlerini kendi kendilerine kopyalayabildiklerinin altını çiziyorlar. Daha önceki araştırmalar, hata riski taşıyan 3D şekillere dönüştürülmesi gereken 2D şekillerle sınırlıydı. Ancak yeni araştırma sıfırdan 3D yapıların oluşturulmasına olanak sağlıyor.
Ancak DNA nanobotlarının tamamen kendi kendine yetemediklerini de belirtmek gerekiyor. Robotlar, dışarıdan kontrol edilen sıcaklık ve UV ışığına tepki olarak hareket ediyor. Bir araya getirdikleri DNA parçalarına kaynak yapmak için UV ışığı gerekiyor. Yeteri kadar bilimkurgu kültürünün içerisinde olanlar “kendi kendini kopyalayan nanobot” cümlesini duyduğunda Gray Goo senaryosunu (kontrolsüz bir şekilde kendini çoğaltabilen nanobotların yaşamı tehdit etmesi) akıllarına getirebilir. Neyse ki, geliştirilen DNA nanobotları için bu pek olası değil çünkü yeterli miktarda hassas DNA parçaları ve UV ışığı olmadan kendilerini ya da başka bir şeyi çoğaltmaları mümkün değil.
İnsan beyni dokusundan sesleri duyabilen “biyobilgisayar” geliştirildi. için yorumlar kapalı
Bir araştırma ekibi, elektriksel nabız eğitimi yoluyla ses tanıma yeteneğine sahip ‘Brainoware’ adlı bir ‘biyobilgisayar’ geliştirdi. Bu bilgisayarın geliştirilmesinde insan beyni dokusu kullanıldı.
Araştırmacılar, laboratuvarda yetiştirilen insan beyni dokusundan ve ses tanıma gibi görevleri yerine getirebileceğini söyledikleri elektronik devrelerden oluşan bir “biyobilgisayar” oluşturdular. Araştırmacılar bunu yapabilmek için “organoid” adı verilen insan hücresi demetlerini nöronlara dönüştürdüler ve bunları elektronik devrelerle eşleştirerek “Brainoware” adını verdikleri sistemi ortaya koydular.
Biyobilgisayar geliştirildi
Araştırmanın eş yazarı ve Indiana Üniversitesi biyomühendisi Feng Guo’nun Nature dergisine verdiği demeçte amaçlarının yapay zeka ve organoidler arasında bir köprü kurmak ve insan beyninin bilgiyi işleme verimliliği ve hızından yararlanmak olduğunu söyledi. Guo, açıklamasına “Bilgi işlem için beyin organoidi içindeki biyolojik sinir ağından yararlanıp yararlanamayacağımız konusunu araştırmak istedik” diye ekledi.
Sonuçta, beyinden esinlenen biyolojik bilgisayarların geleneksel yapay zeka adına görevleri yerine getirmesi ve aynı zamanda bilim insanlarına insan beynini incelemek için heyecan verici yeni bir yol sağlaması umuluyor. Ekip, bir dizi deneyde organoid mini beyinlerini binlerce elektrottan oluşan bir plakaya bağladı. Daha sonra organoide bir dizi elektrik darbesi şeklinde veri gönderdiler ve bir makine-öğrenme algoritması kullanarak onun söylediklerini “çözdüler”.
Ekip, sistemlerini kullanarak Brainoware’e sekiz kişinin konuştuğu 240 kaydı verdikten sonra ses tanıma işlemini gerçekleştirdi. Sistem ve yapay zeka veriler üzerine eğitildikten sonra araştırmacılar Brainowave‘in orijinal konuşmacıyı yüzde 78 doğruluk oranında saptayabildiği belirtti.
İnsan beyin hücrelerinden oluşan “biyobilgisayarlar” artık kiralanabilir için yorumlar kapalı
Biyolojik işlemciler ticari faaliyete başlıyor. FinalSpark, insan beyin hücrelerinden oluşan biyobilgisayarları bulut erişimi ile kiralamaya olanak tanıyan yeni bir program başlattı.
Geçtiğimiz Mayıs ayında İsviçreli biyo-bilişim girişimi FinalSpark’ın Neuroplatform adında 16 insan beyni organoidine uzaktan erişim sağlayan çevrimiçi bir platform başlattığını aktarmıştık. Biyolojik nöronlara erişim sağlayan dünyanın ilk çevrimiçi biyoişlemci platformu olarak nitelendirilen Neuroplatform’un faaliyete geçtiği açıklandı.
FinalSpark şirketi, devrim niteliğindeki Neuroplatform adlı insan beyin organoid tabanlı işlemcilerini artık aylık 500 dolara kiralamaya başladığını açıkladı. Platformu hali hazırda 9 kurum kullanıyor. Firma, biyoişlemcilerinin geleneksel işlemcilere kıyasla 1 milyon kat daha fazla enerji verimliliği sağladığını söylüyor. Akademik araştırmacılar dört paylaşımlı organoidi içeren bu biyobilgisayar platformuna erişim sağlamak için başvuruda bulunabiliyor. FinalSpark tarafından sunulan hizmet, kullanıcılara günün her saati uzaktan yönetilen bir nöroplatformda biyobilgisayar araştırması yapma imkanı tanıyor. FinalSpark, programa katılanlara entegre Ar-Ge ortamı, gerçek zamanlı sinirsel uyarım ve okuma, python için programlama API’si, dokümantasyon ve araştırma için dijital not defteri, veri depolama ve yedekleme ve teknik destek hizmetleri sağlıyor.
Neuroplatform, dünya genelinde in vitro biyolojik nöronlara erişim sağlayan ilk çevrimiçi platform olduğunu iddia ediyor. İnsan nöronlarıyla dolu olan bu organoidler, öğrenme ve işlem yapma konusunda olağanüstü bir verimlilik sergiliyor. FinalSpark, transistörler yerine biyolojik nöronlar kullanarak oluşturulan bu biyoişlemcilerin teknoloji dünyasında sıkça duyduğumuz muazzam enerji tüketimini azaltabileceğini ve çevreye olumlu bir katkı sağlayabileceğini umuyor.
Neuroplatform’un çalışma prensibi, donanım, yazılım ve biyolojiyi bir araya getiren bir wetware mimarisi ile açıklanıyor. Wetware, insan beyninin biyolojik işleyişi ve yapısı ile bilgisayar donanımı ve yazılımı arasındaki ilişkiyi tanımlayan bir terim. Bir nevi silikon tabanlı bilgisayarlardaki donanım (hardware) terimi olarak düşünülebilir.
