1884'te, bir hastanın şansı kötüden betere doğru ilerlemiş gibiydi.
Bu hastanın boynunda hızla büyüyen bir kanser vardı,
sonra da alakasız bir bakteriyel deri enfeksiyonu nedeniyle yatağa düştü.
Fakat yakın zaman sonra beklenmedik bir şey oldu:
Enfeksiyonu atlatır atlatmaz kanser de gerilemeye başladı.
7 yıl sonra William Coley adındaki bir hekim bu hastanın izini sürdü,
kanserin gözle görülür işaretleri kalmamıştı.
Coley dikkate değer bir şeylerin olduğuna inandı:
Bakteriyel enfeksiyon kanserle savaşmak için
hastanın bağışıklık sistemini tetiklemişti.
Coley'nin şanslı keşfi, kanseri başarıyla tedavi etmek için
tasarlanmış bakteri enjeksiyonuna öncülük etmesini sağladı.
Yüz yıldan uzun süre sonra sentetik biyologlar bunları bir kez olasılık dışı
amaçla kullanmak niyetiyle güvenli şekilde programlayarak
ilaçları tümörlere taşımak için daha da iyi bir yol buldular.
Hücrelerin normal işleyişinin değişmesi tümör hücrelerinin hızla yayılmasına
ve şekillerinin büyümesine neden olarak kanseri meydana getirir.
Işın tedavisi, kemoterapi ve immunoterapi gibi tedaviler
kötü huylu hücreleri öldürmeyi hedef alır ama bütün vücudu etkiler
ve bu süreçte sağlıklı dokuları bozar.
Yine de E.coli gibi bazı bakterilerin
özellikle tümörlerin içinde büyüyebilmek gibi özel bir avantajları vardır.
Oysa tümör çekirdeği, bağışıklık hücrelerinden saklanarak
güvenle yayılabileceği ideal bir ortam oluşturur.
Enfeksiyona yol açmak yerine
tümörü içeriden hedefleyen Truva atı gibi hareket ederek
kanserle savaşan ilaçları taşımak için yeniden programlanabilir.
Algılama ve tepkiyi yeni yollarla yapmak için bakterileri programlama fikri
Sentetik Biyoloji adı verilen alanının temel odak noktası.
Ama bakteri nasıl programlanabilir?
Anahtar bakterilerin DNA'larını değiştirmede yatıyor.
Özel genetik sıralamaları bakteriye yerleştirerek,
kanserin büyümesini bozan hücreleri de buna dahil ederek
farklı molekülleri sentezlemek için bakteriler görevlendirilir.
Biyolojik devrelerin yardımıyla birçok farklı şekilde
hareket etmek için oluşturulabilirler.
Bunlar, varlığa, yokluğa veya çeşitli faktörlerin kombinasyonuna bağlı olarak
farklı davranışlar programlarlar.
Örneğin; tümörlerin az oksijeni, az pH değeri
ve çok üretilen molekülleri vardır.
Sentetik biyologlar bakteriyi, bu şartları algılaması amacıyla programlayabilirler,
ve böyle yaparken, sağlıklı dokulardan kaçınarak tümörlere yanıt verirler.
Senkronize hücre tahribi devresi veya SLC olarak bilinen bir tür biyolojik devre
bakterinin sadece ilaç taşımasını sağlamaz aynı zamanda bunu bir zamanlamayla yapar.
Öncelikle, kanser ilaçlarının üretimi
sağlıklı doku zararını önlemek için sadece tümörün içinde meydana gelen
bakteri büyümesi olarak başlar.
İlaçlar üretildikten sonra da
kritik bir yoğunluk eşiğine ulaştıklarında
bir acil kapatma anahtarı bakterinin patlamasına neden olur.
Bu hem ilacı salıverir hem de bakterilerin sayısını azaltır.
Yine de bakterinin belli bir yüzdesi
koloniyi yenilemek için canlı kalır.
Neticede, bakterilerin sayısı acil kapatma anahtarını tekrar tetiklemek için
yeterli miktarda artar ve döngü devam eder.
Hangi periyodik program kanserle savaşmak için en uygunsa, devrenin ince ayarı
ona göre ilaçları taşımak için yapılabilir.
Fare kullanılan bilimsel deneylerde, bu yaklaşımın umut verici olduğu kanıtlandı.
Bilim insanları, bakteriyle birlikte enjekte edilen lenfoma tümörlerini
başarıyla elemekle kalmayıp, bağışıklık hücrelerini tanılamak için olgunlaştırıp
faredeki tedavi edilmemiş lenfomalara saldırtarak bağışıklık sisteminin
enjeksiyonla uyarılmasını sağladılar.
Birçok terapinin aksine, bakteri belirli bir kanser türünü hedef almaz
ama bütün katı tümörler tarafından paylaşılan genel özellikleri hedef alır.
Programlanabilir bakteri de sadece kanserle savaşmakla sınırlı değil.
Onun yerine, gelecekteki hastalıkları takip eden
karmaşık sensörler olarak işlev görürler.
Belki de faydalı probiyotik bakteriler bağırsaklarımızda uykuda bekleyecek,
ve zamanı geldiğinde hastalıkları tespit edecek, önleyecek
ve hatta tedavi edecekler.
Teknolojideki gelişmeler mekanik mini robotlarla işleyen
bireyselleştirilmiş tıbbın geleceği ile ilgili heyecan yarattı.
Ama milyarlarca yıllık evrimin sayesinde
biyolojik bakteri türleriyle
hali hazırda bir başlangıç noktamız olabilir.
Sentetik biyolojiyi de karışıma ekleyin,
kim bilir gelecekte neler mümkün olacak?