Craig Venter "sentetik yaşam"ın açılışını yapıyor

Bugün ilk sentetik hücreyi, bilgisayardaki dijital kodla başlayıp kromozomunu dört şişe kimyasaldan, bu yapılan kromozomu maya içinde birleştirip alıcı bir bakteri hücresine naklederek, bu hücreyi de yeni bakteri türüne dönüştürdüğümüzü açıklamak için buradayız. Bu dünyada kendi kendine çoğalabilen, ebeveynleri bir bilgisayar olan ilk hücre. Aynı zamanda kendi internet sitesi genetik kodunda yazılı olan ilk tür. Bu gelişmelerden birazdan bahsedeceğiz.

Bu proje 15 yıl önce takımımız tarihte ilk defa iki genomu dizelemeye çalışırken -- enstitümüze TIGR diyorduk -- başladı. Haemophilus influenzae'yı ve sonra kendi kendine çoğalabilen en küçük genom olan Mycoplasma genitalium'u yaptık. Bu iki sıralamayı yapar yapmaz düşündük ki, eğer bu kendi kendine çoğalabilen en küçük genomsa daha da küçüğü olabilir mi? Hücresel yaşamın temelini genetik düzeyinde anlayabilir miyiz? Bazı soruları cevaplayabildiğimiz bu başlangıç noktasına gelmemiz 15 yılımızı aldı. Çünkü bir hücreden birden fazla geni elemek çok zor. Bunu sadece birer birer yapabilirsiniz. Daha önceden kimsenin bunu yapmamış olmasına rağmen bu sentetik yolu seçerek bir bakteri kromozomu sentezleyip gen içeriğini değiştirerek yaşam için gerekli olan genleri anlamaya çalışmaya erkenden karar verdik. Buraya gelmek için 15 yıllık serüvenimize başladık.

İlk deneyleri yapmadan önce Pensilvanya Üniversite'sinden Art Caplan'ın takımına karşılabileceğimiz riskleri, engelleri ve labaratuvarda yeni bir tür yaratmanın etiğini, daha önce kimse yapmadığı için danıştık. Onlar bağımsız olarak iki yıl bunu araştırdılar ve sonuçlarını 1999'da Science dergisinde yayınladılar. Ham ve ben iki yıl ara verip yan projemiz olan insan genomu haritası çıkarmakla uğraştık, ama makale yayınlandıktan sonra asıl projemize geri döndük.

2002'de yeni bir ensitütü olan Biyolojik Enerji Alternatifleri Ensitütüsü'nü (the Institute for Biological Energy Alternatives) kurduk ve kendimize iki amaç belirledik. Birincisi teknolojimizin çevre üzerindeki etkilerini ve çevremizi daha iyi anlamak. İkincisi, sentetik yaşamı yaparak temel yaşamı anlamak. 2003'te ilk başarımızı yayınladık. Ham Smith ve Clyde Hutchison küçük çapta hatasız DNA yapımı için bazı yöntemler geliştirdiler. İlk görevimiz 5000 harflik kodu olan bir bakteriyofajdı, sadece E. coli'ye saldıran bir tür virüs. Bu tarihsel nedenlerle seçilmiş faj phi X 174 idi. Sıralanan ilk DNA fajıydı, DNA virüsü, DNA genomu. Virüs boyutunda 5000 baz çiftine sahip parçayı yapabildiğimizi anlayınca bu büyük kromozomu yapmak için seri olarak birçok parçayı yapıp sonunda birleştirmek için yeterli olanağımız olduğunu anladık. Yani başlangıçta düşündüğümüzden çok daha büyüğünü yapacaktık.

Bunu yapmak için birçok aşama vardı. İşin iki yönü vardı. Büyük DNA molekülleri yapmak için gerekli olan kimyayı çözmemiz ve bu kimyasal varlığı yaptığımızda alıcı bir hücrede nasıl başlatıp hayata geçirebileceğimizin biyolojik yönünü çözmemiz gerekiyordu. Paralel olarak çalışan iki takımımız vardı bir takım, işin kimyasal yönüyle diğer takım da tüm bir kromozomu naklederek yeni hücreler yaratmakla uğraşıyordu. Bu işe başladığımızda, sentezin en zor iş olacağını düşünmüştük bu yüzden olabilecek en küçük genomu seçmiştik.

Ama bazılarınız en olabilecek en küçük genomdan çok daha büyüğüne geçtiğimizi fark etti. Bunun nedenlerinden bahsedebiliriz, ama kısaca, küçük hücreden sonuç almak bir ila iki ay sürerken büyük, daha hızlı büyüyen hücreden sonuç almak sadece iki gün sürüyor. Yani, döngü başına altı haftadan bir yılda sadece birkaç döngü yapabiliyor Ve şunu bilmelisiniz ki yüzde 99, belki de daha yüksek ihtimalle deneylerimiz başarısızlıkla sonuçlandı. Yani bu bir çeşit hatalarımız ayıklama, problem çözme süreciydi başından beri, çünkü bizi sonuca götürecek belirli bir tarifimiz yoktu.

Şimdiye kadarki en önemli yayınımız 2007'deydi. Carole Lartigue bir bakteri kromozomunu bir bakteriden diğerine başarıyla aktardı. Sanırım felsefi olarak, yayınladığımız en önemli makalelerden biriydi, çünkü yaşamın ne kadar dinamik olduğunu gösteriyordu. Ve bu bir kez olduğunda sentetik kromozomlarla da aynı şeyi yapabilmek için gerçekten bir şansımız olduğunu düşündük. Bunu başarabilmek için daha birkaç yıla ihtiyacımız olduğunu bilmiyorduk.

2008'de Mycoplasma genitalium'un 500.000 harften biraz fazla olan gen haritasının tamamen sentezlendiğini duyurduk, ama henüz o kromozomu hayata geçirmeyi başaramamıştık. Sanıyoruz ki yavaş büyümesi ve biraz da hücrelerin kendilerine özel birçok çeşit savunma mekanizmaları bunun gerçekleşmesini engelledi. Sonradan anladık ki bizim nakli yapmaya çalıştığımız hücrenin bir nükleazı vardı, üzerindeki DNA'yı çiğneyip bizim ona verdiğimiz DNA'yı yemekten hoşlanan bir enzimi, bu yüzden nakillerimizi alamadı. Ama o zaman, bu tanımlanmış bir bünyesi olan en büyük hücreydi.

İki taraf da ilerleme kaydediyordu, ama sentezin bir parçasının mayayla, parçaları mayaya koyarak ve mayanın parçaları bizim için birleştirmesiyle yapılması gerekiyordu ya da yapılabilirdi. Bu atılmış önemli bir adımdı ama bir sorunumuz vardı çünkü şimdi mayada büyüyen bakteri kromozomlarımız vardı. Şimdi nakletme problemimizin üstüne bir de ökaryotik bir mayadan bir bakteri kromozomunu çıkarıp alıcı bir hücreye nakledecek hale getirmemiz gerekiyordu.

Takımımız bakteri kromozomlarını mayada büyütmek, klonlamak için yeni teknikler geliştirdiler. Sonunda Carole'ın ilk olarak naklettiği mycoides genomunu alıp mayada, yapay bir kromozom olarak büyüttük. Bunun mayadan kromozomları alıp nakletmek için harika bir test yatağı olduğunu düşündük. Ama bunun deneylerini yaptığımızda kromozomları mayadan alabiliyorduk ama nakledip bir hücreyi hayata geçiremiyorduk. Takımın bu sorunu aşması iki yıl sürdü.

Sonradan anladık ki bakteri hücresindeki DNA'da methil alkol vardı ve bu metik alkol bizi kısıtlayan enzimin DNA'yı sindirmesini engelliyordu. Yani şunu anladık ki kromozomu mayadan alıp metil alkol ekleyince nakledebilirdik. Takım kısıtlayıcı enzim genlerini alıcı capricolum hücresinden çıkardığında daha fazla ilerledik. Ve bunu yaptığımızda artık çıplak DNA'yı mayadan çıkarıp nakledebilirdik.

Geçtiğimiz sonbahar bu çalışmamımız sonuçlarını Science dergisinde yayınladığımızda kendimizden son derece emindik artık mayadan bir kromozomu hayata geçirmemiz için sadece birkaç hafta kalmıştı. Mycoplasma genitalium ve onun gelişimiyle ilgili sorunlarımızdan dolayı bir buçuk yıl kadar önce daha büyük bir kromozom olan mycoides kromozumunu sentezlemeye karar verdik. Bunun naklı için gerekli biyoloji bilgisine sahip olduğumuzu biliyorduk. Ve Dan bu bir milyon baz çiftine sahip kromozumu sentezleyen takımı yönetti. Ama sonunda sandığımız kadar kolay olmayacağını gördük. Bu bir milyon baz çiftine sahip olan kromozomdaki bir hata yüzünden üç ay geciktik.

Sonunda takım bütün sentetik parçaları birleştirerek doğal bir DNA'da büyüyüp büyüyemeyeceğini test edebileceği yeni bir hata bulma yazılımı geliştirdi. Ve öğrendik ki bizim sentezlediğimiz 100.000 baz çiftinde her 11 parçadan 10'u tamamen doğruydu ve bir yaşam oluşturabilecek sırayla uyumluydu. Bunu bir parçaya indirgedik. Onu sıraladık ve önemli bir genden sadece bir baz çiftinin silinmiş olduğunu gördük. Sonuç olarak doğruluk çok önemliydi. Gen haritasının bazı bölümleri bir hatayı bile kaldıramazken bazı bölümlerine kocaman DNA blokları koyabiliyorduk ve bu bloklar her çeşit hatayı kaldırabiliyordu. Bu hatayı bulup düzeltmemiz üç ayımızı aldı. Sonra, bir sabah saat 6'da Dan'den ilk mavi kolonilerin yaşadığına dair bir SMS aldık.

Bu noktaya gelmemiz uzun zamanımızı-- 15 yılımızı aldı. Bu alandaki ilkelerden birininin kesinlikle emin bir şekilde sentetik DNA'yı doğal DNA'dan ayırt etmek gerektiğini öğrendik. Başlangıçta, bilimin yeni bir alanında çalışırken düşebileceğiniz bütün hataları düşünmeniz ve aslında birşey yapmamış olmanıza rağmen birşey yaptığınızı düşünmemeniz ve daha da kötüsü başkalarını düşündürmemeniz gerekir. En büyük hatanın asıl kromozomun bir molekülünün hatalı olup onun sadece bir atık olduğunu değil de bizim gerçekten sentetik yaşam yarattığımızı sanmamız olacağını düşündük.

Bu yüzden, DNA'yı başlangıçta su izleri ile işaretleyip DNA'nın sentetik olduğunu belirtme gibi bir alışkanlık edindik. Ve 2008'de yaptığımız ilk kromozomun, 500.000 baz çiftlik olanın genetik haritasına kromozomu yazanların isimlerini yazdık. Ancak amino asitlerin alfabedeki karşılıkları belirli harflere denk geliyor. Sonuçta takım kodun kodunun içinde yeni bir kod yarattı. Yani DNA'nın içindeki mesajları okumak ve içine mesajlar yazmak için yeni bir kod geliştirildi. Uzun bir süredir matematikçiler genetik koda mesajlar saklayıp yazıyorlardı ama onlar biyolog değil matematikçiydiler ve eğer matematikçilerin geliştirdiği kodla uzun mesajlar yazarsanız büyük olasılıkla bilinmeyen fonksiyonları olan yeni proteinlerin üretilmesine neden olursunuz.

Bu yüzden Mike Montague ve takımının geliştirdiği kodlama sıklıkla stop kodonları koyuyor. Yani bu farklı bir alfabe ama noktalama işaretleri ve sayılarla bütün İngiliz alfabesini kullanmamıza izin veriyor. Bin baz çiftlik kodda dört temel su izi var. İlki kodun geri kalanının nasıl yorumlanacağı bilgisini içeriyor. Su izlerindeki geri kalan bilgide de kodu yazan, ve projenin bu noktaya gelmesinde katkısı olan sanırım 46 kişinin isimleri yazıyor. Ayrıca bu koda bir internet sitesi adresi de ekledik ki eğer birileri kodun içindeki kodun içindeki kodu çözerse, bu adrese e-posta atsın diye. Yani bu, diğer türlerden oldukça farklı, içinde 46 isim ve kendi internet adresi var. Ayrıca üç özlü söz de ekledik çünkü ilk genomda sadece eserimizi imzalayıp daha derin birşeyler söylemediğimiz için eleştirilmiştik.

Kodun geri kalanını burada vermeyecegiz, sadece üç özlü sözü vereceğiz. İlki, "Yaşamak, hata yapmak, düşmek, zafer kazanmak ve yaşamdan yaşam yaratmak." Jaymes Joyce'tan. İkinci özlü söz: "Varlıkları oldukları gibi değil, olabilecekleri gibi görün." Bu Robert Oppenheimer üzerine yazılmış "American Prometheus" kitabından bir alıntı. Sonuncusu Richard Feynman'ın bir sözü. "Yaratamadıklarımı, anlayamam." Bunun teknik olduğu kadar felsefik bir gelişme de olduğu için işin hem felsefi hem de teknik boyutuyla ilgilenmeye çalıştık.

Sorulara geçmeden önce son söylemek istediğim şey, yaptığımız bu kapsamlı iş, etik araştırmasını yaptırmamız, teknik alanda olduğu kadar bu alanda da sınırları zorlamamız, bilim toplumunda, siyasi toplumda ve devletin en üst kademelerinde tartışıldı. Bu bildiri bile 2003'te yaptığımız gibi -- o iş Enerji Bakanlığı sponsorluğundaydı -- Beyaz Saray'ın en üst kademelerinde bu işin gizli mi olması gerektiği yoksa yayınlanması mi gerektiği konusunda değerlendirildi. Sonunda, doğru yol olan, yayınlanması gerektiğine karar verildi. Beyaz Saray'ı bu konuda bilgilendirdik. Amerikan Kongresi üyelerini bilgilendirdik. İşin siyasi boyutuyla da teknik gelişmelerle paralel olarak ilgilendik.

Bununla birlikte, sizin sorularınıza geçmek istiyorum. Evet, arkadaki soruyu alayım.

Gazeteci: Bunun ne kadar önemli bir çığır açtığını herkesin anlayabileceği şekilde açıklar mısınız lütfen?

Craig Venter: Bunun ne kadar önemli olduğunu açıklayabilir miyiz? Bunun ne kadar önemli olduğunu açıklayacak kişiler biz miyiz bilmiyorum. Bu bizim için çok önemli. Belki de yaşama bakışımızı değiştirecek dev bir felsefi değişim. Bunu bir bakıma bebek adımı olarak görüyoruz, çünkü 15 yıl önce yapmayı istediğimiz yaşamı temel biçiminde anlayabileceğimiz bu deneyi yapmamız 15 yılımızı aldı. Ama gerçekten inanıyoruz ki bunlar, bu konuda bir hayli güçlü araçlar olacak. Ve bu araçları başka alanlarda kullanmaya şimdiden başladık.

Şimdi enstitüde NIH'nin (Ulusal Sağlık Enstitüsü) sponsorluğunda Novartis'le birlikte yaptığımız bir programda bu sentetik DNA araçlarını kullanarak belki de önümüzdeki yıl kullanabileceğiniz grip aşılarını yapmaya çalışıyoruz. Bunların yapımının haftalar ya da aylar sürmesindense Dan'in takımı şimdi bunları 24 saatten kısa sürede yapabiliyor. H1N1 aşısının çıkmasının ne kadar uzun sürdüğünü düşündüğünüzde bu süreci bir hayli kısaltabileceğimizi düşünüyoruz. Aşı alanında, Synthetic Genomics ve enstitü yeni bir aşı şirketi kuruyor, çünkü şimdiye kadar hedefleyemediğimiz rhinovirüs gibi virüslerin hızla evrimleştiği hastalıklara aşı bulabileceğimizi düşünüyoruz. Sık görülen nezleleri durduran birşeyimiz olsa fena mı olurdu? Ya da daha önemlisi HIV, bu hastalıkta virüs o kadar hızlı evrimleşiyor ki şimdiye kadar geliştiren aşılar bu evrimsel değişimin hızına ayak uyduramıyorlar.

Synthetic Genomics'de ayrıca önemli çevresel sorunlarla da uğraşıyoruz. Bence Meksika körfezindeki petrol akıntısı bunu hatırlamamız için bir işaret. Karbondioksiti göremiyoruz onun için bilimsel ölçümlere gerek duyuyoruz ve şimdi ondan çok olmasının sonuçlarını görmeye başladık. Eski zamanlardan kalma karbondioksitin şimdi suların üzerinde yüzüp Meksika Körfezi'ndeki kumsalları kirlettiğini görüyoruz. Petrolün alternatiflerine ihtiyacımız var. Exxon Mobile'la birlikte yürüttüğümüz bir programda atmosferdeki karbondiksiti kullanarak ya da karbondioksitin yoğun biçimde bulunduğu kaynaklardan onların rafinelerine gönderip benzin ya da dizel yakıt üretebilecek yeni yosun çeşitleri yaratmaya çalışıyoruz.

Bunlar bizim yöneldiğimiz alanlardan birkaçı.

(Alkışlar)