Mikro Evrenin Akıllı Bilgisayarları

Mikro Evrenin Akıllı Bilgisayarları

Özlem Dönmez

TBD Üyesi

“Bilgisayar” dediğimizde aklımıza neler gelir? Laptoplar, tabletler, sabit diskler, hafıza kartları, DVD’ler, sürücüler ve tarayıcılar. Bunları gerçekten unutacak mıyız yavaş yavaş? Nasıl yani…

Doğa ve insanın temel taşını oluşturan atomlar, görülemeyecek kadar küçük parçacıklar olduğuna göre, nano teknolojik gelişmeler de bir anlamda, doğadaki atomik dizilimi taklit etmekte. Atom ve moleküller, teker teker ele alınıp, hassas bir şekilde birleştirilerek farklılaştırılabilir. Maddeleri birbirinden ayıran tek unsur da aynı moleküllerin sadece farklı biçimlerde dizilmiş olmaları.

Uçsuz bucaksız devasa kosmosda dolaşıp duran eskiden “Uzay Yolu”filmlerinde gördüğümüz fantastik gemileri, bu akıllı bilgisayarlara, kuantum ve DNA bilgisayarlara benzetirsek, bizlere her aşamada yeniden keşfedilecek mikro bir alemin kapıları aralanır. Böyle bir metafor, biz insanları, büyük evrenin, küçük evrenle buluştuğu yegane ortak bir noktanın tam ortasına taşır. Bu buluşma; dünyamızda mevcut tüm diğer canlılarla benzer özellikler taşıyan bizlerin, tek tek yaşamlarının ne denli kutsal olduğu gerçeğini ortaya çıkarır.

Nanoteknoloji, atomları tek tek kullanarak, gündelik hayatımızda görülemeyen bilgisayarların üretilmesi ve kullanılmasını amaçlar. Elektronlarla çalışan, neredeyse bakteri büyüklüğünde küçük bilgisayarlardır bunlar. Geçmişte hantal boyutlarıyla büyük büyük salonları dolduran bilgisayarlar nasıl ki günümüzde taşınabilir boyutlara indirgenmiş iseler; yarın da mikroskobik ölçeklerde kullanımda olacaklar. Akıllı bilgisayarlar, şimdilerde, gözle görülemeyecek kadar küçükler.

Nano teknoloji, bu gizil gücünü, henüz tam çözemediğimiz kuantum fiziği kanunlarının uygulamasından alır. Bu uygulama, doğallıkla eski transistörlü radyo dalgaları haricinde henüz tam alışamadığımız “foton” kullanımını içerir. Buna rağmen, günümüzde içinde yaşadığımız ortam ve algılarımız, bilindik Newton yasaları sonucunda oluşmakta malum olduğu üzere.Şimdi hangi yeni dünyalara yelken açmalıyız?

BİYOLOJİK BİLGİSAYARLAR, DNA BİLGİSAYAR

 DNA ( Deoxyribonucleic acid) :

DNA ve RNA, hücrelerin içindeki genetik bilginin taşıyıcısıdır. Bu kadar büyük bilgiyi, çıplak gözle bile göremediğimiz bu moleküller nasıl taşıyabilir? Bunu bir ansiklopedinin 29 harfi yerine, dört harfle yazılması gibi düşünebiliriz. A : Adenine, G : Guanine, C : Cytosine, T: Thymine . Kalıtımın saydığımız bu harfleri, bir organizmanın tüm oluşum, hayatta kalma ve başkalaşmasını belirler.

DNA bilgisayarlar, elektronlar ve eski geleneksel silikon tabanlı teknolojiler yerine, DNA / RNA’ da bulunan protein ve biyolojik moleküllerin dizilimini kullanır. Virüsler/ bakterilerdeki DNA ve RNA’ya bilgileri kolayca depolayabildiğimiz için araştırmalarda kullanılmaktadır.

Hayal etmekle başlar her şey.

Genetik kodlar ve kalıtım olayının gerçekleşmesi ile veri depolayabilen biyolojik bilgisayarları düşünürsek ; gelecekte önemli gelişmelere kapı aralanmıştır. Geçmişte Genom projesi de böyle başlamış ve sonrasında çok büyük gelişmelerin müjdecisi olmuştu.

Hatırlayalım mı insan genom projesini? “Human Genome Project ( HGP)

1990 lı yıllarda başlatılan, insan DNA’sındaki üç milyar baz çiftinin dizilimi ile yerlerinin bulunması projesi, 2003’lerde tamamlanmıştı. Bu bilgiyle bitki ve hayvan sağlığı, çevre, enerji kaynakları ve adli tıp gibi birbirinden farklı pek çok alanda ortaya çıkarılan yenilikçi gelişmeler insanlığın hizmetine sunulmuştu.Vücudumuzda aşağı yukarı bütün hücreler, ana rahminde oluşan aynı orijinal DNA‘ya sahiptir. Hatta tüm canlıların hemen hemen aynı DNA’ya sahip olduğunu bilmekteyiz. Bir bezelye ya da yavru köpekte. DNA‘nın  % 99.9 aynı iken, % 0.1 lik bir fark, farklı bir canlı ve “insan”ı oluşturmakta. Belki de bir nohut tanesi, ya da minik bir tavşan olarak dünyaya gelmemiz olasılık dahilinde. Bir başka deyişle her birimizin, dünyaya gelebilmiş olması, bu açıdan bakıldığında tebrik edilesi bir durum. Kalıtımın gizemi işte burada yatmakta. Hepimizde bulunan ortak genlerin yanında, bizi başkalarından ayıran genleri gösteren uçsuz bucaksız bir kaynak var karşımızda. Büyük şairin “Bir ağaç gibi hür ve tek, bir orman gibi kardeşçesine” dizelerinde olduğu gibi.

Her bireyin taşıdığı 46 kromozomun üç milyar DNA baz çiftini içerdiğini düşünürsek, çok büyük miktarda veriyi, böylece çok küçük ölçeklerde saklayabiliyoruz. Bu veriler, DNA üzerinde, tıpkı derin dondurucuda kalmışçasına uzun süre saklanabiliyor. Bu kadar büyük miktarda verinin çok küçük ölçeklerde saklanabildiğini biliyoruz artık bu araştırmalarla. Bütün bu muhteşem boyutlardaki veriler, DNA üzerinde, tıpkı derin dondurucuda kalmışçasına yüzyıllar boyu saklı tutulabiliyor. Tıpkı Sibirya’da bulunan fosillerin orijinal özelliklerini hala taşıması gibi.

İşte bu olağanüstü DNA diziliminin veri depolama kapasitesi ile DNA moleküllerine acaba neler sığdırılmış olabilir?

DNA üzerine neler kaydedildi?

1.Shakespeare’in meşhur soneleri

 

2.Watson ve Crick ve Maurice Wilkins’in, 1962 yılında tıp ve fizyoloji alanında Nobel ödülünü kazandığı bilim tarihinin dönüm noktasını oluşturan, DNA çift sarmalının keşfinin hikayesi

3.Martin Luther King’in, 1964 yılında Nobel Barış ödülünü kazandığı meşhur konuşması. İnsan hakları hareketini dillendiren Luther, bir yandan kişisel özgürlükleri ayaklar altına alınan zencilerin sesi olurken, diğer yandan tüm insanlara seslendiği, “I have a dream” olarak ünlenen konuşmasında; her bireyin beklenti ve ideallerini gerçekleştirmesi gereğinden bahsetmiştir. Bu tarihi konuşma DNA kaydı sonucunda evrensel bir dille gelecek nesillere aktarılmıştı.

Akıllı bilgisayarlar ve tedavi seçenekleri

Bir gram DNA’nın 100 milyon DVD yani yaklaşık 455 milyar giga byte veriyi depolayabilmesinden yola çıkılarak “DNA Computing” aracılığıyla DNA üzerinde program yazımına gidilmiştir.Bu durumda, hücreler bir çeşit bilgisayar, DNA da ona yüklenen programlar gibi olmuştur.

Bu akıllı bilgisayarlar, canlı hücrelerin içine yerleştirilince, hastalıkların teşhis ve tedavisinde kullanılması amaçlanmaktadır.Ayrıca, hücre içi toksik maddeler ile DNA dizinindeki sapma sonucu oluşan kanserli hücreler renk dönüşümüyle saptanabilmekte. Normal olarak, DNA yaşam boyu çoğalıyor ve çoğaldıkça da kendisini yeniliyor. Bu sürekli oluşum esnasında DNA molekülleri hasar görebiliyor. Ancak, bu harika çoğalma mekanizmasının, bir de kendi kendini tamir yönü mevcut. İşte “hastalık” olarak adlandırılan ‘anomali’, DNA’nın kendisini tamir edemediği durumlarda ortaya çıkmakta.

Prof. Dr. Aziz Sancar’ın, “DNA’nın muhteşem tamir mekanizması” üzerine çalışması, tüm dünyada büyük yankı uyandırmış ve ona 2015 Nobel Kimya ödülünü kazandırmıştı. Profesörün, hasar gören DNA‘nın kendisini nasıl onardığı ve genetik bilgisini koruduğu çalışmasına ilaveten Circadian Clock ( Sirkadiyen saat ) adlı çalışması da çığır açmıştır. Bununla birlikte, hücrelerin kendilerini tamir sürecinde güneş ışınları, UV, sigara, alkol ve toksik maddeler söz konusu olduğunda, hastalıklar, yani DNA mutasyonları ortaya çıkmaktadır.

Öte yandan, genetik materyalin çoğu hücre çekirdeğinde bulunurken, (nükleer/çekirdek DNA) bir kısmı da mitokondilerde bulunmakta (mitokondriyel DNA). Özellikle, mitokondride bulunan serbest radikaller/ aşırı reaktif atom ve moleküllerin, mitokondriyel DNA üzerinde daha çok hasara yol açtığı, hücre çekirdeğinde bulunan hasardan çok daha zor tamir edildiği bilinmekte.Bunun nedeni gerek mitokondrideki DNA hasarının onarım kapasitesinin düşük olması, gerek mitokondriyel DNA ile ilgili bilinenlerin azlığıdır.

“Sonsuz gençlik” motifi şimdilik bir düş olsa bile, yaşlanmanın durdurulmasının sırları mitokondriyel DNA’da gizli olabilir mi? Yakın gelecekte, zamanı tersine çevirecek bir “gençlik aşısı” buluşu beklenmekte! İnsan vücudunda DNA hasarının onarım sürecinde, tümörü hedef alan  biyolojik bilgisayarların, kanserli hücreyi bulup, onun kendi kendine çoğalmasını engellemesi mümkün görülmekte. Bununla ilgili tedavi yöntemlerinin, kemoterapi, radyoterapi gibi bilinen tedavi yöntemlerinden daha yararlı olacağı düşünülüyor.

Belli miktardaki ısının, kanserli hücreleri öldürdüğünü bilmekteyiz. Nasıl ki, hastalandığımızda ateşimiz çıkar ve bu ateşle,vücut mikroplarla savaşmaya başlar.Buna benzer şekilde bir süredir ısıtılan akıllı parçacıklarla tedavi düşünülmekte Tedavi esnasında nano parçacıklar yardımıyla hücresel ısınma teknikleri birleştirilerek, çeşitli kanser türlerinde kolaylıkla hedefe, yani tümöre yönelik, “nokta atışı “ yapılabilmekte. Isı ve nano teknoloji tabanlı yenilikçi ürünlerle hasara doğrudan yönlendirme yapılabildiği için, kemoterapi ilaçlarının vücuda zarar verici etkileri azaltılabilmekte. Kanser hücrelerini öldürebilen ilaçlarla kaplı demir oksit nano parçacıklar, kolaylıkla hedeflerine ulaşarak sağaltım sağlamakta.

İnsan vücuduna DNA hasarı tamiri yönünde nanoteknoloji önemli bir alternatif.

 

Nano elmas ile vücudun her tarafında dolaşan 10-100 nm büyüklüğündeki parçalar, mikron ölçülerinden dolayı, hücrelerin savunma mekanizması tarafından önleri kesilmediği için bedene herhangi bir zarar vermemekte. Ayrıca, bu ürünler kanserin en tehlikeli olduğu metastaz aşamasında yani hasarın başladığı ana organdan uzaklara dağılması durumunda da etkin olmakta. Bunun yanında, altınla kaplanmış nano kapsüllerin içine yerleştirilen ilaç molekülleri, kızıl ötesi ışınlarla nano kabuklar geliştirmekte ve kanserli hücreyi dış kabuğundan tanıyabilmekte. Kanser hücrelerinin bir çoğu kendi aralarında, yüzeyinde, EGFR (Epidermal Growth Faktor Receptor) denen bir iletişim sistemiyle çoğalmakta. Altın nano tanecikler bunları anında teşhisle özellikle rahim, prostat ve pek çok kanser çeşidinin tedavisinde başarılı sonuçlara yol açmakta ve vücut sinyallerini algılayan bu parçacıklar, tümör yayılmadan önünü kesebilmekte. Kızıl ötesi ışınla yönlendirilen nano çubuklar, sadece seçilmiş kanserli hücrelere kemoterapi ve ısı ileterek tümörü yok etmektedir. Günümüz kanser tedavisinin sakıncası, ilaçların hastalıklı tümöre etki ederken, diğer sağlıklı hücrelere de zarar vermesinin, hastanın bağışıklığını düşürüp, vücudunu en basit enfeksiyonlara açık hale getirmesinde ortaya çıkmaktadır.

Sevgili babam Sami Dönmez’in, aşırı kemoterapi yüklenmesi sonucunda hayata bağlılığı ve sabrı ile kansere meydan okumasına karşın ameliyat örtüsüne yapışan basit bir enfeksiyon olan E. Coli’ ye yenilmesinde olduğu gibi.

 

Kanserli hücreleri aç bırakacak yeni bir ilacın keşfi, Alzheimer ve Parkinson‘a karşı 5D tedavi yöntemi sırada beklemekte.

Son olarak sözlerimi bir fotoğrafla noktalamak istiyorum.

Prof. Dr. Aziz Sancar’ın Atatürk’e ve Anıtkabir’e hediye ettiği Nobel Ödülü, şuanda Anıtkabir’de, kendine ayrılmış özel bir bölümde bulunmakta.

Referanslar:

www.nasa.gov

http: // cs.stanford.edu

http:// www.cambridge.org

http://ncbi.nlm.nih.gov

http:// www.britannica.com

http: // web.mit.edu

https://kinginstitute.stanford.edu/

https://news.microsoft.com/stories/computingcancer/

https://www.sciencedaily.com/releases/

https://news.microsoft.com/stories/computingcancer/

www.nature.com/scitable/…/discovery-of-dna-structure-and-function-watson

www.nobelprize.org/educational/medicine/…/readmore.html

https://www.genome.gov/10001772/

https://www.genome.gov/

 

Önceki Yazı BAU ve Riot Games Güçlerini Birleştirdi
Sonraki Yazı BM-CEPA Üyesi ve TODAİE Öğretim Üyesi Prof. Dr. Türksel Kaya Bensghir ile Söyleşi

Benzer Yazılar

Sorry, no posts were found.

0 Comments

No Comments Yet!

You can be first to comment this post!