Antibiyotik dirençli mikroplarla mücadelede sentetik virüs çağı başlıyor

Antibiyotiklere karşı direnç gösteren mikroorganizmalar, modern tıbbın karşı karşıya olduğu en ciddi sorunlardan biri haline gelmiştir. Bu tehdit karşısında bilim insanları, hastalık etkenlerine özellikle yönelik olarak tasarlanmış virüslerle mücadele etme stratejisine yönelmektedir. Söz konusu virüsler, tek hücrelileri enfekte etme konusunda doğal olarak uzmanlaşmış olan bakteriyofajlardan türetilmektedir.

Sentetik tasarımla yeni bir çözüm

New England Biolabs ve Yale Üniversitesi'nden araştırmacılar, dünyanın dört bir yanında yaygın olarak görülen ve antibiyotiklere karşı güçlü direnç geliştiren Pseudomonas aeruginosa'ya karşı yönlendirilmiş bakteriyofajlar için tamamen sentetik bir üretim sistemi geliştirmiştir. Bu çalışmanın sonuçları, bilimsel camiada yüksek saygınlığa sahip olan Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayımlanmıştır. Araştırma ekibi, dijital dizi verilerine dayanarak hücre dışında tam fonksiyonel faj genomları inşa etmeyi başarmıştır. Yüksek Karmaşıklıklı Golden Gate Montajı olarak adlandırılan bu yöntem sayesinde, 28 ayrı sentetik DNA parçası işlevsel bir virüse dönüştürülmüştür. Montaj aşamasında araştırmacılar, nokta mutasyonları, genetik eklemeler ve delesyonlar gibi hedefli değişiklikleri doğrudan entegre etmiştir.

Bu teknik, geleneksel faj terapisinin birçok sınırlamasını ortadan kaldırmaktadır. Önceki yöntemlerde, doğal izolatlardan elde edilen bakteriyofajların genetik mühendisliği yoluyla uyarlanması oldukça zahmetli ve uzun zaman gerektirmekteydi. Yeni sentetik yaklaşım ise bu engelleri aşarak çok daha hızlı ve verimli bir çözüm sunmaktadır. Araştırmacılar, kuyruk lifleri için genleri değiştirerek fajın konak aralığını kontrollü biçimde değiştirmeyi başarmıştır. Ayrıca, enfeksiyonların gerçek zamanlı olarak gözlemlenebilmesini sağlayan floresan işaretleyiciler de sisteme yerleştirilmiştir.

Bakteriyofaj terapisinin yeniden doğuşu

Bakteriyofajlar, tıbbi uygulamalar açısından yüz yılı aşkın bir geçmişe sahiptir. Ancak antibiyotiklerin keşfi ve yaygınlaşmasıyla birlikte bu yöntem uzun süre geri plana itilmiştir. Son yıllarda antibiyotik direncinin tehlikeli boyutlara ulaşmasıyla, faj terapisi yeniden bilim dünyasının odağına gelmiştir. Sentetik biyoloji alanındaki ilerlemeler, bu eski yöntemi modern teknolojinin gücüyle birleştirme imkanı sunmaktadır. Golden Gate yöntemi, üretimi daha kolay olan, hata oranı düşük olan ve karmaşık faj genomlarında da güvenilir biçimde çalışan kısa DNA segmentleri kullanmaktadır. Bu sayede, klasik faj geliştirmenin gerektirdiği özel konak bakterilerine bağımlılık ortadan kalkmakta ve hücre içinde yapılan zahmetli adım adım işlemler de gerekli olmamaktadır.