26 Aralık 2011 Pazartesi

1000' E KADAR SAYMASI BİLE ZOR PEKİ YA 1000 YIL YAŞAMAK?

Bazı uzmanlar yaşayabileceğimizi iddia ediyor bazıları ise buna engel olmak
Cambridge Üniversitesi' nde genetik uzmanı olan Aubrey de Grey , "1000 yaşında olacak olan ilk insan kesinlilkle bugün yaşıyor... Kabul edilsin veya edilmesin, kazalar ve intiharlar hariç, 40 yaş ve altındaki pekçok insan yüzyıllarca yaşamayı umabilir." diyor. Belki de Gray fazla optimist ancak diğerlerinin büyük kısmı erdemli gençliğin kaynağını araştırmak konusunda hemfikirler. Aslında sayıları gün geçtikçe artan bilimadamları, doktorlar, genetik uzmanları ve nanoteknoloji uzmanları (çoğu geçerli kusursuz akademik geçmişe sahip) yaşlanmanın neden tamamen durdurulamayacağı veya önlenemeyeceği ile ilgili zorlayıcı bir sebep olmadığı konusunda ısrar ediyorlar. Bilim insanları arasındaki karmaşa sadece teorik açıdan değil aynı zamanda günümüzdeki insanların yararlanabilmesi için her şekilde varılması gereken bir hedef olup olmayacağı hakkında. Birçoğu her açıdan farklı görüşteler.

“Ölümsüzlük üzerine çalışıyorum,” diyor meyve sineklerinin ömrünün uzatan ve bu konuda çığır açan sonuçlara sahip California Üniversitesi evrim biyoloğu profesör Michael Rose. “Yirmi yıl önce ölümsüzlük şöyle dursun yaşlanmanın ertelenebileceği fikri garip ve olağandışı karşılanıyordu.”

Hatta Amerikan hükümeti bazı araştırmalar için yeteri kadar fon bulacağına dair sözler veriyor. "Yaşlanmanın biyolojisi", için ayrılan federal fonlar, kalp yetmezliği ve kanser gibi yaşlanmaya bağlı hastalıklarla ilgili çalışmalar hariç, Ulusal Sağlık Enstitüsü' ne bağlı Ulusal Yaşlanma Enstitüsüne göre yılda yaklaşık 2,4 milyar dolara ulaşıyor. Şimdiye kadar, en ilgi çekici sonuçlar büyük üniversitelerin genetik laboratuvarları tarafından memelileri de içeren bir dizi organizma üzerinde yaşam aralıklarını uzatabilmek için anti- ageing alanında uzman bilim insanlarınca birer birer açıklanıyor. Fakat sonsuzluğun anahtarı sadece genetik araştırmalarda değil.

Kaliforniya Palo Alto' daki Moleküler Üretim Enstitüsü' nde çalışan kar amacı gütmeyen nanoteknoloji grubundan (Molecular Manufacturing) Robert Freitas: “Yaşlanmanın pek çok farklı bileşenleri var ve biz bu bileşenlerin tümünü her yönden ele alıyoruz, tabi ki bu zaman alacaktır ve modern teknolojideki büyük gelişmeler açısından ele alırsanız, telefon örneğindeki gibi, Alexander Graham Bel' in ürettiği cihazıyla ilk kez  bağırmasından bile hala 10 yıl gerideyiz. Yine de, yakın bir gelecekte, belki de birkaç yılda, yaşlanma hastalıkları tedavi edilebilecek duruma gelecektir.” diyor, yine de herkes yaşlanmanın tedavi edilebileceği veya edilmesi gerektiği konusunda aynı fikirde değil. Araştırmacılardan bazıları ağız birliği etmişçesine, insanların, sonsuza dek yaşamayı kast etmediğini söylüyorlar.

“[Ölümsüzlüğün] henüz mümkün olamayacağını düşünüyorum,” diyor Yale Üniversitesi Tıp Fakültesi cerrahi profesörü Sherwin Nuland. “Yaşam süresini iyice uzatma konusunda; Aubrey ve onun gibiler, bilimi aşırı basitleştirip önemsizmiş gibi gösteriyor; ayrıca kanımca henüz görevin önemini de kavramış değiller. Planı başarısız olacak. Böyle olunca da, bu durum insan olmanın ne anlama geldiğinin temelini sarsacaktır.”

İlginç olan bir şey varsa o da Profesör Nuland' ın önce işe yaramayacağını söylüyor; hemen ardından, eğer öyle bir şey mümkün olursa da bunun insanlığın temelini sarsabileceğini ekliyor olması. Bu yüzden hangisi akla daha yatkın? İmkansız mı yoksa şüpheciler olmasını mı umuyor?

Ancak yaşlanma karşıtı hayranlarının tartışma konusu; bakış açılarımızın değişip, bilim ve teknoloji de günden güne gelişirken, yeni çözümlerin ortaya çıkacağı. önemli ölçüde geliştirilmiş kaynak yönetimi ile birlikte uzay kolonileşmesi örnek verilirse, uzun ömür ile ilgili endişelere bu yolla çözüm bulunabilir. Gerekçeleri ise, sözüm ona eğer evren sonsuza dek sürerse ki büyük olasılıkla büyük bir kısmı kullanışsız, neden nüfuslandırılmasın?

Ancak, yaşlanma karşıtı savaşçıları, doğal olmayan yollarla yaşam uzatma arayışı araştırmalarına sınırlama getirilmesini isteyen muhafazakar kesimin giderek daha etkili ittifakıyla karşı karşıya. Bu kesimden bazıları 2001 yılında embriyonik kök hücre araştırmaları için devlet fonuna kısıtlama getirilmesinde Başkan Bush'u ikna etmişlerdi. Onlar yaşamı uzatma fikrine ve yaşlanma karşıtı araştırmalarına etik, ahlaki ve ekolojik açıdan karşılar.
        
İnsan yaşamının sonu olması niteliği her insan bireyi için bir nimet olduğu konusunda ısrar eden Bush'un Biyoetik kurulu eski başkanı Leon R. Kass ile aynı görüşteki New York' a bağlı Hastings Merkezi Biyoetik uzmanı Daniel Callahan da ekliyor: “Ölümün fethedilmesiyle gelebilecek bilinen herhangi bir toplumsal iyilik yoktur.".

Belki de haklılar; tüm bunlara rağmen peki neden biz insanlar ilk fırsatta hayatımızı uzatabilmek için bu kadar çaba harcıyoruz? Belki yaşlılık, hastalık ve ölüm; yaşamın yalnızca doğal, kaçınılmaz döngüsünün birer parçasıdır öylece kabullenilmesi gereken. Aslında tamamiyle karşı olunması gereken bir durum teşkil etmiyor çünkü varolan birçok hastalığın temelinde yaşlılığa bağlı sorunlar var; en azından uzun yaşam olmasa da bu hastalıkları üzerine olan araştırmalara neden karşı çıkılsın ki? Bir çocuk hastalığı olan hızlı yaşlanma kader deyip geçilecek mi yani. Bu noktada durup düşünülmesi gereken yaşamın uzunluğu değil yaşamın kalitesidir ve kaliteli yaşam herkesin hakkıdır.

"Fakat kaçınılamaz son değil önemli nokta da bu." diyor Grey ve ekliyor: " Şu anda; yaşlanacak, hastalanacak ve acılar içinde ölebilecek olmamızın endişesiyle berbat şekilde sıkıştırılmış durumdayız. 100,000 insan her geçen gün yaşlanmaya bağlı hastalıklar yüzünden hayatını kaybediyor. Bu kıyıma bir son verebiliriz. Bu durum yalnızca yaptığımız işin ne olması gerektiğine karar verme meselesidir."

Kaynaklar:

22 Aralık 2011 Perşembe

BAKTERİYEL DEVRELER; BİLİM İNSANLARININ BİYOELEKTRONİK RÜYASI


Bir gün biyolojik sistemlerle arayüz oluşturabilecek ucuz, toksik olmayacak nanomateryaller; biyosensörler ve katı faz elektronik cihazları için gerçek mi oluyor? En azından Nature Nanotechnology dergisinde (Nature Nanotechnology, DOI: 10.1038/nnano.2011.119) 7 ağustosta yayınlanan bulgularının liderlik edebileceğini söyleyen mikrobiyolog ve ekibi buna önderlik ettiklerini ileri sürüyor.

Bazı bakteri türlerinin dışındaki sil benzeri yapılar iletkenlik gizemini suyun altında çalışabilmesiyle elinde tutuyor olabilir. Amherst deki Massachusetts Üniversitesi' nden mikrobiyolog Derek Lovley "Bakteriler dış yapı elemanları olarak bilinen pili yapısını kullanarak diğer bakterilerle iletişim kurar ve ayrıca elektriği iletir." diyor.
Aslında 2010 yılında bir başka ekipten farklı bir organizmayla ilgili benzer bir çalışma yayımlanmıştı ancak bu çalışmalar organizmadan organizmaya farklılık gösterdiğinden ve bir elin parmaklarını geçmeyen sayıda araştırma olduğundan herbiri ilk sonuç diye söyleniyor. (Bu makalelerden birini ileride detaylı yazacağım.)
 
Lovley' nin ekibi Geobakterlerden bazıları üzerinde izolasyon özelliklerini anlamak için çalışmalar yaparak sonuçları paylaştı. Buldukları sonuç; aynen metallerde olduğu gibi iletkenliğin ph ile attığını sıcaklıkla  düştüğüydü. Ekip daha sonra pili üretimini tetiklenen ve Geobakter biyofilmlerinin iletkenliği baştan başa arttırılmış bakteriler geliştirdiler.  

Geobacter sulfurreducens hücrelerindeki metal benzeri iletkenlik gösteren protein nanouzantıları ağının TEM (transmission electron micrograph) görüntüsü
Geobacter sp.

Ekipten Mark Tuominen uygulamaların çok çeşitli olduğunu söylüyor. Pili yapısının küçük olması ve kafes oluşturma kabiliyetiyle kapasitörlerin yüzey alanının daha çok elektrik yüklenmesini sağlıyor. Daha fazlası bakteriler suda yaşadıkları için böylece ikinci adım olarak suya dayanıklı elektronik yapılar geliştirilebilecek.

Baş mikrobiyolog Derek Lovley fizik uzmanı Mark Tuominen, Nikhil Malvankar ve arkadaşları, elektronları, uzunlukları boyunca iletebildikleri için mikrobiyal nanoteller olarak da bilinen bakteriyel filamentlerin (uzantılar), yapay organometalik nanoyapılar gibi etkin olarak elektrik şarjıyla yüklenebildiğini ve bu elektriği bakterinin boyunun binlerce katı olan mesafeler boyunca iletebildiğini buldular.

Biyofilm boyunca hızla akabilen ve milyonlarca hücrenin birbirine bağlı kümelerinden oluşmuş mikrobiyal nanoteller ağları, elektronik endüstrisinde çok sık kullanılan sentetik iletken polimerlerle karşılaştırılabilecek düzeyde iletkenlik özelliği olduğu bulgular arasında.

Lovley, "Bu şekilde protein filamenlerin elektronları iletme yeteneği biyolojide bir paradigma kaymasıdır ve bunun bazı yansımaları vardır; doğal mikrobiyal süreçlerin anlaşılabilmesinin yanında, çevre temizliği  ve yenilenebilir enerji kaynaklarını için pratik uygulamalar geliştirilebilmesi gibi pek çok olayı aydınlatabileceğini düşünüyoruz."

"Keşif biyofilm yapısının anlaşılmasında temel bir değişimi temsil ediyor." diyen Malvankar devam ediyor; "Bu türlerde, biyofilm kendini metal sanan proteinlerle dolu ve bunlar elektronları çok uzaklara, aslında size bağlı, biyofilmi ne kadar uzatırsanız o kadar uzağa iletebiliyor."

Fizik uzmanı Tuominen, "Bu keşif sadece biyoloji alanında değil mühendislik için de önemli ilkeler öne sürüyor. Yaşayan, doğal yollarla oluşturulmuş, toksik olmayan, kolay üretilebilen ve insan yapımından daha ucuza mal edilebilen bu yeni iletken nanomateryal sahasını artık araştırabiliriz. Hatta bu bize su içinde ve ıslak ortamlarda bile elektronik cihazların kullanımına imkan verebilir. Daha önce mümkün olmayan biyo ve enerji uygulamaları için heyecan verici olanakların kapısını aralıyor." diyerek heyecanını belirtiyor.

Araştırmacılar protein filamenleri boyunca elektriksel yüklenme ile metal benzeri iletkenliğin ilk defa gözlemlenip rapor edildiğini belirtiyor.Daha önceleri böyle bir iletkenliğin bir dizi proteinleri içeren sitokromdan sitokroma elektronların sıçramalarının olduğu mekanizmalara ihtiyaç duyduğu düşünülüyordu. Bunun aksine UMass Amherst  üniversitesi ekibi sitokromların olmadığı durumlarda bile uzun menzilli iletkenliğin olduğunu gösteriyorlar. Geobakter uzantıları (filamentleri) gerçek bir tel gibi davranıyor.
Su altında iletkenlik

Doğada Geobakter mikrobiyal nanotellerini demir oksitlere, topraktaki doğal pas gibi mineraller, aktarımı için kullanıyor. İnsanlarda oksijenin yaptığını Geokbakterlerde nanoteller yapıyor. "Geobakterin nanotelleriyle yapabildiği şey 10 kilometre uzunluğunda bir şnorkel ile nefes almaya benzer." diyor Malvankar.

UMass Amherst ekibi Nature dergisinde 2005' te Geobakterin nanotellerinin biyolojide temel bir özelliğe işaret edebileceğini önermişlerdi ancak ellerinde bir mekanizma olmadığından büyük şüphe ile karşılanmışlardı.

Deneylere devam ettiklerinde, Lovley ve ekibi Geokbakterin elektrodlarda demir oksitlerle yer değiştirerek büyüyeceği gerçeğini avantaja çevirerek şimdilerde bakterilerin elektrodlar üzerinde kalın, elektriksel iletkenliğe sahip biyofilmler üretiyorlar. Bu üretimi de genetiği değiştirilmiş suşlar üzerinde bir seri uygulanan çalışmalar sonrasında, biyofilm üzerindeki metalik iletkenliğin nanoteller ağıyla yüklenebileceğini biyofilm boyunca yayılabileceğini bulmalarına borçlular.

Bu özel yapılar, daha önce görülmemiş bir şekilde tabiri caizse bir enstrüman misali akord edilebiliyor. Nanoteknoloji çevresinde iyi bilinen şeylerden birinin yapay nanotel özelliklerinin, ortam faklılığıyla değişebileceği olduğuna dikkat çeken Tuominen; Geobakter'in doğal yolunun, iletkenlik özelliğini, örneğin; sıcaklıkla oynayarak ya da yeni suş yaratmak için gen regülasyonunu kontrol ederek, araştırmacıların işlemleri idare edebilmesine izin vermesinin eşsiz olduğunu ekliyor.

Ekipten bir diğer araştırmacı Malvankar ise biyolojik transistör gibi davranan biyofilm olan üçüncü elektrodun bilim dünyasına sunulmasıyla voltaj uygulanarak devrenin açılıp kapanabileceğini gösterdiğini belirtiyor.

Bilim insanları bunun çevreci, ucuz maliyetli, ilerletilebilir, sadece biyoloji alanında değil mühendislik alanlarında da birçok çözümü beraberinde getirebileceğini öne sürerek araştırmalarına devam ediyor.

kaynaklar: 

15 Aralık 2011 Perşembe

Kendiliğinden çalışıyor bu mikro roketler peki ne için?

            (Uzun bir aradan sonra birçok makaleyle döndüm, ilk olarak yeni olan bu haberle başlıyorum haydi bakalım iyi okumalar.)

Tabi ki gıda, klinik ve çevresel numunelerdeki tehlikeli bakterileri tespit etmek için.

Kocaman, yağlı bir hamburger yediğinizi düşünün. "Yok ben vejetaryanım." da diyebilirsiniz; olsun. Ispanak yaprakları ile kereviz saplarını ufak ufak kemirseniz de, hatta vegan (hayvansal olan hiçbir besini tüketmeyen) olsanız bile, bazı gıda kaynaklı patojenlerin er ya da geç sizi ele geçirmesine engel olamazsınız.  

Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezi (CDC) Amerika Birleşik Devletleri' nde yalnızca gıda kaynaklı patojenlerin yaklaşık 76 milyon hastalığa, 325.000 hastaneye yatışa ve 5.000 ölüme neden olduğunu tahmin ediyor. Bu sizin için yeterince ürkütücü değilse ve hala korkmadıysanız (FDA) ABD Gıda ve İlaç İdaresi' nin gıda kaynaklı patojen mikroorganizmalar ve doğal toksinleri listelediği Zararlı Organizmalar Kitabı' na göz atmanızı öneririm.

Gıda kaynaklı patojen bakterilerin erken tespiti hastalık salgınlarının önlenmesi ve kamu sağlığının korunmasında kritik öneme sahip. Hal böyle olunca tabi; gıda güvenliği, tıbbi teşhiş, su kalitesi ve terörle mücadele ile bağlantılı olarak acilen mikroorganizmaların izolasyonu ve tespiti için etkili yöntemler geliştirilmesi gerektiği öne çıkıyor.

Esherichia coli ve diğer patojen (hastalık yapıcı) bakteriler yaygın olarak; mikroskopi, lüminesans, ELISA, biyokimyasal testler veya PCR gibi geleneksel kültür yöntemleriyle tespit ediliyor. Bu yöntemler zaman alan, yorucu hatta yetersiz olmasının yanında bakterileri gerçek zamanlı tespit etme yeteneğinden de yoksundur yani yaklaşık bir tahmin vererek var- yok veya yaklaşık değerler bulabilirsiniz. Bu nedenle E. coli (daha fazla fotoğraf burada) ve diğer patojenlerin hızlı, hassas, güvenilir ve basit bir izolasyon ile tespit işlemleri için alternatif yöntemlere acil bir ihtiyaç söz konusu. 
daha fazla fotoğraf için; http://www.visualphotos.com/elisa_test.search


Tıbbi örnek olsun çevre veya gıda gibi karmaşık örnekler için olsun; patojen bakterilerin izolasyonu için yeni bir yaklaşım geliştirmiş olan araştırmacılar lektinin işlevselleştirilmesiyle mikro-makina hareketi yapan bir nanomotor yöntemi geliştirdi. Karışık gibi dursa da aslında oldukça basit bir temele dayanıyor. 




Hazırlık ve yıkama adımları olmadan biyolojik örneklerden doğrudan ve hızlı bir şekilde reseptör (anahtar kilit modeli; reseptör hedefi olan substrata yöneliyor) işlevselleştirilmiş nano yüzücüler (nano-swimmer) sayesinde izolasyon yapılabiliyor. Bu çalışma 5 Aralık 2011' de Nano Letters' da "Yeni Kabul Edilenler" kısmında (Bacterial Isolation by Lectin-Modified Microengines) yer aldı.

Kaliforniya San Diego Üniversitesi Nanomühendislik bölümünde profesör olan Joseph Wang "Biz, çok çeşitli örneklerdeki hedef bakterilerin verimli izolasyonu için lektin reseptörleri ile işlevselleştirilmiş sentetik hazırlanmış kalıp micro makinaların kullanımını ortaya koyduk (Highly Efficient Catalytic Microengines: Template Electrosynthesis of Polyaniline/Platinum Microtubes). Bu modifiye edilmiş kendinden ateşlemeli mikro-makinaların bağımsız yüklenmesi (yani hedefi bularak onunla anahtar kilit modeli olması), doğrudan taşınması ve bakteriyel arındırma (yani hedefi olanı bırakarak işine tekrar dönebilmesi) için çok çekici özellikler sunuyor - 'yakala-taşı-bırak' yöntemini takip eden kullanım; ilaç nano taşıyıcılarının verimli ve eş zamanlı taşınmasını da kapsıyor. Bu yeni küçük mikromakineler bağlanma fenomeninin ve farklılaşmanın hedef olmayan hücrelere karşı ek bir işaretleme yapılmasına gerek kalmadan gerçek zamanlı görüntülenmesine basitçe olanak sağlar." diyor.


Son zamanlarda, yukarıda bahsi geçen üniversite araştırma ekibince kendinden ateşlemeli sentetik ve doğal nano / mikroölçekli motorların hareketi ve gücü kanser hücreleri ve nükleik asitler gibi hedef biyomalzemelerin taşınması için (Motion-driven sensing and biosensing using electrochemically propelled nanomotors) cazip bir yol olduğundan dolayı sıkça yararlanılıyorduysa da patojenik bakterilerin yakalanması ve taşınması için denenmemişti. Wang' ın ekibi aynı zamanda, hedef bakteriyi kimyasal tetiklenen boşaltma işleminin yanı sıra eş zamanlı yakalayıp taşıma özelliğini ilaç taşıyıcı polimer küreler yoluyla uygulanabilirliğini gösteren ilk ekiptir.

Ekibinin geliştirdiği verimli bakteriyel izolasyon yönteminin lektin reseptörleri ile işlevsellik kazanması ,bu reseptörlerin kendi mikroateşleyicilerinin etkileyici prensibine dayanıyor. Wang; "Lektinler bakteriyel yüzeyin karbonhidrat bileşenlerini tanımak için etkili bir yol sunan kullanıma hazır hücre duvarındaki mono ve oligosakkarit bileşenlerine seçici şeker-bağlayıcı proteinlerdir. Örneğin; bizim bu çalışmada kullandığımız Canavalia ensiformis' ten elde ettiğimiz lektin ConA, E. coli' nin yüzeyindeki polisakkarit gibi gram negatif bakterilere özel son (terminal) karbonhidratlarını tanıyabilen mannoz ve glukoz bağlayan proteindir." diyerek özetliyor. Lektinler her ne kadar son zamanlarda bakteriyel tespit için biyosensör bileşenleri olarak kullanılıyor olsa da nanomakine veya nano ölçekli hareket prensibine dayalı izolasyonlarla bağlantılı kullanımı yeni bir yaklaşım.
Wang Group, Department of Nanoengineering, UCSD
Yukarıdaki şekilde, takımın nano ölçekli bakteri izolasyon stratejisi; patojen bakterileri farklı karmaşık örneklerden izolasyonu için ConA işlevselleştirilmiş mikromakinaların hareketlerini kullanır. Bakteri yakalandıktan sonra, düşük pH glisin çözeltisinde mikroateşleyicinin hareket ettirilmesiyle kontrollü olarak salınabilir. Bu çözeltide lektin-bakteri kompleksi ayrışabiliyor. Son olarak, ama aynı derecede önemli bir konu, mikro ateşleyiciler, çift etkiye sahip, yani hedef bakteriyi yakalayıp taşıyor ve aynı zamanda o yerde terapötik etki sağlayarak polimerik ilaç taşıyıcı kürelerin de taşınmasını sağlıyor (bu işlem teronostik olarak tanımlanıyor yani terapötik ve diagnostik alanlarının birleşimi; terapötik iyileştirici diagnostik teşhis anlamlarına geliyor).

"Lektin modifiye mikroateşleyicilerin besin ve su güvenliği, bulaşıcı hastalıkların tanısı, biyosavunma ve klinik terapi tedavileri gibi geniş kullanım aralığı olmasıyla sahip oldukları birçok özellikleri nedeniyle onları inanılmaz etkili yapıyor. Mikrokanal ağları içinde mikromakina temelli bakteriyel izolasyon yöntemi gibi birlikte kullanılabilen uygulamalar bakterinin gerçek zamanlı izolasyonunu, parçalanmasını ve 16S rRNA gen analiziyle birlikte tam olarak identifikasyonunu içeren mikroçip uygulamalarına liderlik edebilir."diyerek açıklıyor Dr. Wang.

Genel olarak bu yeni mikromakine 'yakala-taşı-bırak' yöntemi biyolojik ajanların hızlı, doğrudan ve gerçek zamanlı izolasyonu ihtiyacını karşılamak için eşşiz bir yol sunuyor. 

Bol sağlıklı günler...

Kaynak: http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=23679.php