'Sentetik biyoloji' terimi ilk kez 1980'lerde Barbara Hobom'un bu terimi rekombinant DNA teknolojisi kullanılarak oluşturulan genetiği değiştirilmiş bakterileri tanımlamak için kullanmasıyla ortaya çıktı.¹. Nispeten genç bir bilimsel disiplin olmasına rağmen, sentetik biyolojinin dönüştürücü yönünün çeşitli araştırma disiplinleri üzerinde benzersiz bir etkisi olmuştur. SynBio Alliance gibi sentetik biyoloji ile ilgili kuruluşların küresel ittifakları (https://community.igem.org/synbio-alliance), araştırmaları uygulamalarına daha da genişletmek ve teknolojik yenilikleri teşvik etmek için oluşturulmuştur. Bu organlar, dünya çapındaki sentetik biyoloji ortamındaki paydaşlar arasındaki işbirlikçi çabaları aktif olarak teşvik etmektedir.

Kredi bilgileri: Oksijen/Moment/Getty

Geleneksel anlamda sentetik biyolojideki araştırma çabalarının çoğu, biyoteknoloji temelli yaklaşımlara (örneğin, biyoalgılama için sentetik gen ağları, metabolik akış mühendisliği, anti-mikrobiyal ilaç keşfi, terapötik antikor geliştirmeleri) odaklanırken paralel olarak aşağıdan yukarıya sentetik hücre araştırmaları da yapılmaktadır. önemli bir ivme yakaladı ve öne çıkan temel soruları çözmeyi ve anlamlı uygulamalar ortaya çıkarmayı hedefliyor. Bu amaçla sentetik hücre topluluğu, 'Hücre Oluştur' girişimiyle yapay hücreler inşa etme ana teması etrafında örgütlendi (https://www.buildacell.org/). Aşağıdan yukarıya sentetik hücre topluluğundaki araştırmacılar için en büyük zorluk, kendi kendini idame ettiren, kendi kendini yenileyen ve uyaranlara duyarlı olan ve sonunda Darwinci evrimin özelliklerini sergileyebilecek minimal, bölümlere ayrılmış işlevsel bir birim oluşturmaktır. Ek olarak, minimal düzeyde yeniden oluşturulmuş bu sistemleri incelemek, bize 'yaşam' dediğimiz olguya dair daha derin bir anlayış sunacaktır. Aşağıdan yukarıya yaklaşımın bir avantajı, sentetik hücrelerin kontrollü koşullar altında değişkenlere ve tahmin modellerine göre bir araya getirilebilmesi, incelenebilmesi ve test edilebilmesidir.

Bu doğrultuda araştırmacılar çeşitli fonksiyonel biyomimetik bölmeler ortaya koymuşlardır. Bunlar, doğal ve doğal olmayan moleküler bileşenlere sahip modüler yapı taşları kullanılarak kendiliğinden montaj veya programlanmış yollar aracılığıyla bir araya getirilmiş ve doğal bir hücrenin bazı temel işlevsel parçaları ve özellikleri özetlenmiştir.^2,3. Bu örneklerin hemen hepsine bakıldığında, bu iki farklı bilimsel alanın, yani aşağıdan yukarıya sentetik hücre mühendisliği ile nanobiyoteknolojinin kesişmeye ve yakınlaşmaya devam ettiği açıkça görülmektedir. Membran bölmesi oluşumuna yol açan aşağıdan yukarıya montajı etkileyen yönetim ilkeleri, bu boşluklarda meydana gelen kimyasal reaksiyonlar, bu bariyerler boyunca seçici taşıma ve mekanik stabilite sağlayan iskeleler 'nano' rejimine tam olarak uyduğu için bu bir sürpriz olmamalıdır. . Böyle bir iç içe geçmenin belirgin olduğu son çalışmaların bazı önemli örnekleri, transmembran sinyallemede reseptör aktivasyonu için ceria nanoziminin kullanılmasıdır.⁴, yapısal hücre iskeletleri ve yönlü kesecik taşınması olarak DNA origami bazlı yapı iskeleleri⁵ve MinE proteini yardımıyla mekanokimyasal bir geri besleme döngüsü tarafından yönlendirilen bir lipozomun hareketi⁶. Bunların yanı sıra, yakın zamanda yapılan bir araştırma, sentetik membran şekillendiriciler olarak kolesterol bağlantılı DNA nanoyapılarının desteklediği bakteriyel bir GTPaz olan dinamin A'nın, lipit membran bazlı sentetik hücrelerin tam fisyonunu gerçekleştirmek için tek bileşenli bir bölme makinesi olarak kullanılabileceğini keşfetti.⁷. Böyle bir yakınlaşmanın tarihsel olarak epistemoloji etrafında tartışmaları tetiklemesi şaşırtıcı değildir.⁸.

Sentetik hücre araştırmalarına yönelik çabaların görünürde gerçekçi hedefleri olmalıdır. Bu amaçla, yakın zamanda yayınlanan 'Hücre taklidi: yaşamın aşağıdan yukarıya mühendisliği' başlıklı tematik sayısında düşündürücü fikir ve görüşler dile getirildi ve tartışıldı. Arayüz Odak (https://royalsocietypublishing.org/toc/rsfs/2023/13/5). Sentetik hücrelere yönelik aşağıdan yukarıya yaklaşımların mümkün kılabileceği öngörülebilir uygulamalar, teşhis amaçlı biyosensörlerden terapötik amaçlı nanoreaktörlere, bağışıklık hücresi sinyalleme mühendisliği için sentetik immünolojiye ve uyarlanabilir/akıllı biyomateryallere kadar uzanacaktır. Bu fırsatların çoğu, araştırmacıları keşfedilmemiş alanlara girmeye, yeni sorunlarla uğraşmaya ve yeni çözümler önermeye motive ediyor. Ancak, ortaya çıkan yaşam benzeri işlevler (ya da 'Yaşam 2.0') sergileyen tasarlanmış varlıkların insan yaşamının gündelik yönlerini etkileyeceği aşamada olup olmadığımızı tahmin etmek için henüz erken.

At Doğa Nanoteknolojisisentetik biyoloji topluluğunun önümüzdeki inanılmaz yolculuğa ilişkin iyimserliğini ve heyecanını paylaşıyoruz. Nanobiyoteknolojinin etkin olduğu yaklaşımların aşağıdan yukarıya sentetik hücrelere yönelik araştırmaları teşvik etmeye devam edeceğini umuyoruz. Doğa Nanoteknolojisi Çalışmanın merkezinde 'nano' yönü ile her zaman aşağıdan yukarıya sentetik biyoloji alanında çığır açan araştırmalara ve kilometre taşlarına ev sahipliği yapacak. Aynı derecede önemli olan, sentetik biyoloji ve nanobiyoteknolojiden Yaşam 2.0'a yönelik alanların yakınsamasının felsefi ve etik yönleri konusunda daha geniş toplumla etkileşime geçme çabalarına sentetik hücre topluluğuna katılma konusundaki ilgimizi de belirtmek istiyoruz.