Biyolojinin Milenyum Problemleri: Bilim İçin On İki Somut Hedef

Edison Scientific ve FutureHouse, biyolojideki on iki açık problemi sahaya somut ve sınanabilir hedefler olarak sunan bir çalışma kataloğu yayımladı. Liste, laboratuvarda yaşamın doğuşundan yetişkin memelilerde uzuv yenilenmesine uzanan eski soruları topluyor ve her biri için hangi ölçümlerin çözüm sayılacağını tanımlıyor. Sayfada Sam Rodriques ve Michaela Hinks adları geçiyor.

İlkel çorbadan dondurulmuş farelere

İlk problem, makul bir ilkel çorba ve makul bir enerji kaynağından, kendi kendini çoğaltan RNA ve protein temelli hücrelerin dışarıdan yardım olmadan ortaya çıkmasını istiyor. Hücre, sınırı tanımlı herhangi bir bölme olabilir; ancak çokluğunu en az 10⁶ kat artırmalı — yaklaşık yirmi kuşak — ve bölünmesi süresiz sürebilmelidir. Kalıtsal bilginin nükleik asitler ya da polipeptitler biçiminde saklanması güçlü biçimde tercih ediliyor.

İkinci problem kriyoprezervasyon: canlı, sağlam, yabani tip yetişkin farelerin tüm vücut dondurulmuş ya da vitrifiye hâlinin geri döndürülebilmesi. Hayvanlar en az 24 saat donmuş kalmalı, %99’un üzerinde canlılıkla geri kazanılmalı ve kalıcı organ hasarı göstermemeli. Somatik gen mühendisliği teşvik edilmiyor ama serbest ve tüm deneyler için etik onay gerekiyor. Sonraki başlıklar arasında yetişkin yabani tip farelerde kesilen uzvun yeniden büyümesi var; motor ve duyusal işlev kontrol grubundan ayırt edilemiyor.

Moleküler araçlar ve yeniden yazılan kodlar

Bazı problemler hücrenin makinesini hedefliyor. Bir “ters translataz”, etiketsiz bir polipeptidi okuyup kalıntı dizisini kodlayan bir nükleik asit ipliği sentezlemeli; 100 önceden kayıtlı peptit üzerinde en az %90 doğrulukla. “Dörtlü hücre” ise kendi çeviri makinesi dâhil her proteini dört bazlı kodonlarla kodlayacak. Diğer hedefler arasında karbondioksit özgüllüğü Galdieria partita’nınkini aşan ve dönüş hızı mısıra denk bir Rubisco, eksiksiz bir 3′→5′ polimeraz seti ve bilinen ailelerle homolojisi olmayan bir nitrogenaz bulunuyor.

Katalog tıbba da uzanıyor: bakterilerde enfeksiyöz AAV ve lentivirüs üretimi, katlanmış endojen bir proteindeki kör (blinded) bölgeyi kesen proteazların tasarımı ve hücreye girip farmakolojik derişimlerde hücre içi hedeflere bağlanan protein bağlayıcılar. Protein çoğaltma ve programlanabilir proteazlar, kısmi başarının kabul edildiği problemler arasında.

Bu çerçeve neden önemli

Her madde kendi başarı ölçütlerini, sürelerini ve doğrulama kurallarını tanımlıyor: tasarımlar hedefler kaydedildikten sonra 24 saat içinde teslim edilmeli, tarama ve hedefe özel evrim yasak, yenilenme sonuçlarını kör gözlemciler değerlendiriyor. Birkaç problem daha zayıf sürümleri kısmi başarı sayıyor. Sonuç bir dilek listesinden çok bir kıyas ölçütü: biyolojiye gerçekte ne yaptırılabileceğini sorma biçimi.