Yazar: Yunus Kaan Truvalı

Dergi: Mayıs/2002

Sayı: 286

Purdie Üniversitesi’nin elektrik ve bilgisayar mühendisliği bölümündeki bilim adamları proteinlerle bilgisayar yapısındaki silikon çipleri birleştirmeyi başardılar. Araştırmacılar el büyüklüğündeki bir bilgisayara yerleştirilen binlerce çipin; birçok mikrobun, kimyasal maddenin, hastalıklı hücrelerin tespitini çok çabuk ve ucuza yapabileceğini düşünüyorlar. Eğer canlılar üzerinde yapılan testler olumlu sonuç verirse, proteinle kaplanmış cipler birçok bilim dalında uygulama alanı bulacaktır. Tıpta bazı yaygın hastalıkların teşhisinde ve tedavi etkinliğinin belirlenmesinde; biyolojik bilimlerde, faydası görülen halk ilaçlarının içeriğinin anlaşılması ve yeni ilaçların geliştirilmesinde; tarımda mahsule bulaşan hastalıkların erken dönemde önlenmesinde; askerî alanda biyolojik ve kimyasal silah kullanımının hemen anlaşılmasında gerçekten çok faydalı olabilir. Gerçi özel yapıdaki çipler insan genom projesinde kullanılmış ve faydalı sonuclar vermiştir; ama araştırmacılar biyoçipleri proteinlerle birleştirme konusuna özel önem vermektedir. Çünkü proteinler etkileştikleri molekülle anahtar-kilit ilişkisindeki gibi çok spesifik bir birleşme yaparlar. Bu birleşme ancak tüm bağlantı noktalarının uyum gösterdiği moleküllerle olur. Ayrıca proteinler canlılardaki biyolojik ve kimyasal aktiviteyi yürüten moleküller olarak birçok karmaşık vücut fonksiyonunun anlaşılmasına yarayacaktır. Biyocipler mikrojel teknolojisine dayanarak üretilmiştir. Bir cam yüzeye yerleştirilen mikrojel, yapı itibarıyla onbinlerce ufak bölmecik meydana getirir. Bu şekilde herbir bölmecik ayrı bir test tüpü gibi davranır. Her bir tüpte miroskopik düzeyde araştırılacak örneğe özel bağlanabilen protein sıvısı bulunur. Bu sıvıdakı anahtar protein, çipe fotolitografi teknigiyle sabitlenir. Proteinlerin tespit edilmiş bir elektrik yükü vardır. Ortama incelenmek istenen madde konulduğunda moleküller arasında kimyasal bağlar oluşursa proteinin elektrik yükü değişir ve bu çipin bağlı olduğu bilgisayara sinyallerle iletilir. Örnekle konuyu biraz açalım. Bir bakteri duvarına bağlanabilen özel proteini biyoçipe yerleştirerek protein biyoçipini elde ettiğimizi düşünelim. Bu biyoçip üzerinden incelemek istedigimiz örneği geçirelim. Örnekte eğer bizim araştırdığımız bakteriden bulunuyorsa çipe eklenmiş özel proteine bağlanacak ve bu, elektrik sinyalleri olarak kaydedilebilecektir. Böylece bakterinin varlığı kısa sürede tesbit edilecektir. Bu araştırmadaki temel biyolojik çipi Purdie Üniversitesi’nden Profesör Rashid Beshir hazırlamış; daha sonra buna protein yapı eklenmiştir. İlk laboratuar denemesi “avidin” adlı protein eklenen çiple yapılmış, ortama konan biotin adlı vitaminle avidin etkileştiği tespit edilmistir. Çalışma patent alma aşamasındadır. Bu yeni biyoçipin ilk laboratuar dışı uygulama alanı besin zehirlenmesine sebeb olan “listeria” adlı bakterinin tespiti olacaktır. Amerikan Hastalıkları Kontrol ve Önleme Merkezi’nin (CDC) bildirdiğine göre Amerika’da her yıl 2500 listeria kaynaklı besin zehirlenmesi olmakta ve bunların 1/5’i ölümle sonuçlanmaktadır. Yiyeceklerde, öldürücü bir patojen olan listeria’yı tespit etmek besin endüstrisinin öncelikli konusu haline gelmiştir. Normalde az miktardaki bakteri bile hastalık oluşturabilir. Şimdiki imkânlarla bu bakteriyi tespit etmek için, bakterinin yiyecekteki miktarının çok fazla olması gerekir. Bu koşulu sağlamak için genelde besin örneğinden laboratuar ortamında bakteri üretilmeye çalışılır. Bu da bir hafta kadar sürer. Biyoçip teknolojisi ile bu işlem dakikalar içinde sonuçlanacak ve incelenen besin örneğinde bu öldürücü bakterinin olup olmadığı hızlı kesin ve ucuz bir şekilde anlaşılabilecektir. Bu özel sistemlerin mikro boyuta taşınması ve biyolojik moleküllerin elektronik devrelerle birleştirilmesi, birçok sahada yeni gelişmelere yol açacaktır.