Teknolojinin gelişmesi bildiğimiz ya da alışageldiğimiz dallara yeni roller biçiyor. Bunlardan son dönemde öne çıkan alan ise biyomühendislik. Bu alan, mühendislik tasarım ve analiz ilkelerini biyolojik sistemlere ve biyomedikal teknolojilere uygulayan bir disiplin. Teknoloji sayesinde ilerleyen tıbbi görüntüleme teknolojisi biyomühendisliğe çok şey katıyor. Örneğin taşınabilir hastalık teşhis cihazları ve doku mühendisliği yapılmış organlar hep son dönemin gelişmeleri. Ancak gelişmeler sadece bunlarla sınırlı değil.
Biyomühendislik sayesinde 3D organ basımı gerçek oluyor
Kimya ve biyoloji alanında eğitim alan mühendisler son dönemde bakterileri kullanarak yeni kimyasallar üretmeye çalışıyorlar. 3D baskı alanında yaşanan sıçrama ile araştırmacıların birikimi birleşerek artık organ basmak mümkün hale geliyor. Amaç aslında biyofonksiyonel dokular üretmek ve bunları klinik ihtiyaçlar için kullanmak. Başka bir ifadeyle organ yetmezliğini tarihe gömecek çalışmalar biyomühendislik alanından çıkacak. Böylece insan ömrü uzayacak ve yaşam kalitesi artacak.
Makine öğrenimi enzimleri işleyecek
Elbette çok zor bir alanda araştırmacılar ince eleyip sık dokuyarak çalışıyorlar. Makine öğrenimi ve yapay zeka ise bu alandaki çalışmaların ciddi anlamda önünü açıyor. Newcastle Üniversitesi’nde yapılan bir araştırma, makine öğrenimi ile biyomühendisliğin harika ortaklığını gözler önüne seriyor. Çünkü araştırmaya göre makine öğrenimi, gezegenimizde en bol bulunan enzim olan Rubisco’nun biyolojik özelliklerini tespit edecek. Rubisco (Ribuloz-1,5-bisfosfat karboksilaz/oksijenaz), Dünyadaki neredeyse tüm yaşam için karbon sağlamaktan sorumlu enzim. Rubisco, atmosferimizde organik karbon maddesine dönüşerek yaşam için kritik rol oynuyor. Çalışmanın arkasındaki isimlerin başında ise Doktor Maxim Kapralov geliyor. Newcastle Üniversitesi Doğa ve Çevre Bilimleri Okulu’nda doktora araştırmacısı olan Wasim Iqbal ona eşlik ediyor. İkili, Rubisco proteininin performans özelliklerini yüksek doğrulukla tahmin eden makine öğrenme aracı geliştirdiği için heyecanlı.
Biyomühendislik ile geliştirilen mahsuller
Çalışmanın nihai hedefi buğday gibi büyük mahsullere biyomühendislik uygulanamak. Böylece mahsulün veriminin tavan yapması an meselesi. Wasim, “Çalışmamızın iklim modelleri ve biyomühendislik mahsulleri için büyük etkileri olacak,” diyor. “Bu çalışma, bitki biyologlarına, mahsul mühendisliği çabaları açısından kritik bir araç sağlıyor. Makine öğrenimi aracı, küresel fotosentez tahminlerinin doğruluğunu artırmak için önemli bir done. Modelimizin öngördüğü Rubisco performans özellikleri, iklim bilimcilerin Dünya sistem modelleri (ESM) ile uyumludur. Şu anda, ESM’ler, ekosistem ölçeğinde fotosentezi tahmin etmek için aynı türden tek bir Rubisco özelliği seti kullanır. Sonuç olarak aracımız, çoğu kara tesisi için ESM’lerin doğruluğunu artıran tahminler sağlayabilir.”
Sentetik biyolojinin kapılarını aralamak
Biyomühendislik ve makine öğrenimi alanında bir gelişme de ABD Enerji Bakanlığı’nın Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’nda yaşanıyor. Geleneksel ve yavaş yöntemleri alt etmek adına burada ART isminde bir algoritma her gün gelişiyor. Otomatik Öneri Aracı (ART), biyolojik işleme ve biyolojik üretim gibi hedefler için makine öğrenimini kullanıyor. Çünkü tek amaç hücrelerin gelişimini hızlandırmak! Bu da sentetik biyolojinin alanına giriyor.
Yeni bir ilaç devrimi!
Araştırmacılar makine öğrenimi ile yıllar alan çalışmaların günler içerisinde sonuç verdiğini söylüyorlar. Üstelik insan hata payından tamamen ortadan kalkmış bir şekilde… Dolayısıyla hücrelerin DNA’ları ve biyokimyaları arasındaki etkileşimler çok daha hızlı gözlemlenecek. Projenin lideri Hector Garcia Martin, “Olasılıklar devrim niteliğinde,” diyor. “Çünkü şu anda biyomühendislik çok yavaş bir süreç. Sıtma önleyici ilaç olan artemisinin yaratılması 150 yıl aldı. Fakat yıllar yerine birkaç hafta veya ay içinde spesifikasyona uygun yeni hücreler oluşturabiliriz. Bunu başardığımızda ise biyomühendislikle yapabileceklerinizde gerçekten devrim yaratabilirsiniz.”
