Bilene Soruyoruz | Kevin Jahnke

24. Hafta


Merhaba! Öncelikle teklifimi kabul edip sorularımı cevaplandırdığınız için teşekkür etmek istiyorum.

Çalışmalarınızın detaylarına girmeden önce bize biraz kendinizden bahsedebilir misiniz?

Merhaba! Bana burada olma şansını verdiğiniz için teşekkür ederim. Ben Kevin ve Max Planck Tıbbi Araştırmalar Enstitüsü‘nde (Max Planck Institute for Medical Research) Kerstin Göpfrich’in laboratuvarında çalışan bir PhD öğrencisiyim. Heidelberg Üniversitesi’nde fizik bölümünde okudum ve bu sırada araştırmalarıma bir süre boyunca Cambridge Üniversitesi’nde devam ettim. Şu anda biyofizik alanında çalışıyorum; daha detaylı bir şekilde söylemem gerekirse sentetik hücrelerin yukarıdan-aşağı (bottom-up) tekniğiyle üretilmesi konusu diyebilirim.

Çalışmalarınız COVID-19 sebebiyle yaşadığımız karantina sürecinden nasıl etkilendi? Evden çalışmak farklı bir deneyim olsa gerek; bu süreçte yoldan çıkmamak için bazı önerileriniz var mı?

Pandemi enstitüdeki gündelik hayatımızı oldukça fazla etkiledi. Yalnızca en önemli deneylerimizi yapabilmemize izin verilmeden önce enstitü haftalarca kapalı kaldı. Şu anda da mümkün olduğunca evden çalışıyoruz fakat en azından yavaş yavaş eski çalışma düzenimize geçiş yapıyoruz. Kapanma süreci boyunca online platformlar aracılığıyla günlük kahve buluşmalarını rutin hale getirdik. Bu çok faydalı oldu çünkü bir şekilde normal hayat izlenimi veriyor insana ve iş arkadaşlarınla iletişim halinde kalabiliyorsun. Buna ilave olarak ben kişisel olarak da bir rutin içerisinde kalmaya özen gösterdim (ne kadar mümkün olursa 🙂 ); pek çok online konferans ve konuşma takip ederek yoldan çıkmamaya çalıştım. Bu aslında oldukça zordu!

adfm201808647-fig-0003-m.jpg
Yağ-içinde-su parçacıkları; bir diğer adıyla hücre kompartmanları – Kaynak

Yapay hücreler ile ilgili çalışıyorsun ve biz doku mühendisliği çalışmalarında genellikle canlı hücreler ile ilgileniyoruz. Benim kendi fikrime göre, şu an ilgilenilen ana konulardan birisi olmasa bile, bu iki konu gelecekte birbiriyle iç içe geçecek ve yapay hücrelerin doku mühendisliğindeki kullanımı oldukça önemli bir etkiye sahip olacak. Bu konuda sizin düşünceleriniz neler?

Daha fazla katılamazdım. Bence sentetik biyoloji, isteğe göre programlanabilen ve çalışması kolay olan kompartmanlar aracılığıyla bu tür gelişmiş ve iyi kurgulanmış çalışma alanlarına oldukça önemli katkılar sunabilir. Şu an “canlı” yapay hücre üretmek hala uzak bir geleceğin hedefi, fakat halihazırda pek çok grup bir araya gelmiş vezikül topluluklarının veya damlacık/parçacık kümelerinin davranışları ve hatta sentetik hücrelerin canlı hücreler ile olan etkileşimleri üzerine çalışıyor. Bu, benim öngörüme göre, gelecekte yapılacak doku mühendisliği ile ilgili keşiflerin temelini oluşturacak. Yine de doğal ve sentetik hücreler bir arada bulunduğunda gerçekleşen etkileşimlerin ve mekanizmaların aydınlatılmasının zor olacağını söylemek gerekiyor.

Araştırmalarınız yapay hücrelerin yukarıdan-aşağı (bottom-up) mühendisliği çerçevesinde gelişiyor. Bu şekilde üretilmiş parçacıkların, geleneksel bir şekilde aşağıdan-yukarı (top-down) tekniğinin uygulandığı doku mühendisliği araştırmaları çerçevesinde hücre – hücredışı ortam (ECM) etkileşimlerini daha iyi anlamamıza yardımcı olacağını düşünüyor musunuz?

Evet, öyle olacağını düşünüyorum. Sentetik hücreler model sistem anlamında oldukça önemli ürünler. Yukarıdan-aşağı sentetik biyolojide genellikle hücre boyutlu kompartmanların (mesela lipid bilayer damlacıkları) üretimi ile işe başlıyor ve devamında isteğe bağlı olarak bu kompartmanların içine bir şeyler ekleyip modifiye edebiliyoruz. Böylelikle, örnek vermek gerekirse, bir scaffoldu istenen şekilde degradasyona uğratarak canlı hücrelerin çoğalmasına yardımcı olacak bir sentetik hücre tasarlayabilirsiniz. Geleceğin neler getireceğini görmek heyecanlı olacak!

Figure 1
Mikroakışkan tekniği ile yapay hücre üretimi – Kaynak

Mikroakışkanlar şu an organ-on-chip uygulamaları için kullanılan en heyecan verici araçlardan birisi. Fakat siz bunu bizim kullandığımızdan biraz daha farklı bir şekilde kullanıyorsunuz. Bu konuda yayınlanmış bir kaç çalışmanız var (1, 2) ve son çalışmalarınızdan bazılarında oldukça ilginç bir yaklaşım gösterdiniz (3, 5). Basitçe canlı hücreleri, genellikle yapay hücre üretmek için kullandığınız kompartmanların içine yerleştirdiniz. Bu süreçte karşılaştığınız bazı sorunlar nelerdi, ve bunların üstesinden nasıl gelmeyi başardınız?

Genel çerçevede konuşmam gerekirse 2 temel problem vardı: birincisi, hücrelerin mikroakışkan kanalları tıkamasını istemiyorsunuz. İkincisi ise bunların ikinci bir akışkan ile etkileşime girmesini istemiyorsunuz; bu benim örneğimde DNA bağlayıcılar ile kapsül oluşumundan öncesinde yaşanabilecek etkileşimlerdi. Mikroakışkanlar minimum ölçekte sıvı harcanması açısından oldukça faydalı fakat bunun getirdiği bazı dezavantajlar da var. Yüksek sayıda hücre yoğunluğunun kullanımının sınırlanması buna bir örnek olarak gösterilebilir mesela. Kullanılan kanallar çok dar olduğu için, genellikle 10-100µm aralığında, yüksek sayıda hücre yoğunluğu kolayca tıkanmalara yol açabiliyor ve genellikle de kanalların alt tarafında birikme eğilimi gösteriyorlar. Bu sebepten ötürü hızlı çalışarak bu kanallara yüksek basınç uygulamak gerekiyor. Ancak bu, T şeklinde bir köşede birleşen ve akış hızını hassas bir şekilde kontrol etmeniz gereken, yalnızca 2 kanala sahip bir sistem için pek de kolay değil. Bu yüzden sıvı akış hızı ile uygulanan basınç arasında doğru bir dengenin kurulabilmesi gerekiyor. Üstüne üstlük, kapsül oluşumu sonrasında hücreler için optimum şartları sunabilecek bir ortamın sağlanabilmesi de kolay değil. Damlacık temelli çalışmalar için mesela, bu ortama gerekli besinlerin sürekli akışının sağlanması karşılaşılan sorunlardan birisi.

image
Actomyosin ağları ve kapsül çeperi arasında DNA nanoteknoloji temelli kurulan bağlantılar – Kaynak

Disiplinlerarası çalışmalara artan bir ilgi olmasına rağmen bazı kimseler için bazı yerleşmiş konseptleri değiştirmek kolay değil. Siz fizik bölümünden mezun oldunuz ve şu anda çalıştıklarınızı gören bazı kişiler için bu geçmişinizi duymak ilginç olabilir. Çünkü şu ana kadar konuştuğumuz konulara ilave olarak bazı çalışmalarınızda (2, 4), biyoloji / biyokimya konusu sayılabilecek olan DNA nanoteknolojisini de kullanıyorsunuz. Kendinizi hep biyo- ile alakalı konularda çalışırken mi hayal ettiniz, yoksa bu akademideki yolculuğunuzda zamanla gelişen bir ilgi miydi? Biyofizik alanında çalışmaya nasıl karar verdiniz?

Bu ilginç bir soru! Kabul etmem gerekiyor ki biyofizik ve biyo- ile ilgili konulara olan ilgim kesinlikle üniversite yıllarımda gelişti. Üniversite öncesinde kimya, biyoloji ve fizik her zaman ilgimi çekmişti fakat üniversite hayatıma başlar başlamaz teorik fizik çalışmaya karar vermiştim. Aslına bakarsanız bu fikrin ne zaman oluştuğunu ve teorik fizik kararımdan nasıl hızlı bir şekilde vazgeçtiğimi bilmiyorum, fakat pratik uygulanabilirliği olan, daha somut bir şeyler yapmak istiyordum! Bunun neticesinde bazı disiplinlerarası derslere katılarak bir çevre oluşturdum ve farklı alanlarda olan boşlukları birleştirmeye başladım. Buna bir kere tutulduktan sonra biyofizik alanında çalışmaya başladım ve fiziği kendi evim olarak hissediyor olmama rağmen hala daha kendimi biyoloji, kimya ve fiziğin birleştiği bir noktada görüyorum.

Deformation-of-GUVs-with-pH-sensitive-DNA-origami-a-Schematic-illustration-of-the-DNA_W640
DNA origami ile yapay hücrelerin deformasyonu – Kaynak

Peki son olarak, sizin alanınızda çalışmak isteyenlere verebileceğiniz tavsiyeler var mı?

Tutku, motivasyon ve açık görüşlülük bence anahtar elemanlar! Sentetik hücre oluşumu oldukça disiplinlerarası bir alan ve bu da zaten bu konuyu bu kadar ilgi çekici yapan özellik. Farklı alanlara dair geniş bir bilgi sahibi olmak tabi ki avantajlı olacaktır fakat bu bir gereklilik değil. Farklı geçmişlere sahip olmanıza rağmen karşınızdaki kişiyi dinleyip anlayabilmek buna göre çok daha önemli bir özellik. Bu yüzden demek istediğim şey şu: biyofizik alanına ilginiz varsa, istediğiniz konuları çalışan bir grup ile iletişime geçerek bir staj ayarlayın (veya lisans tezinizi orada tamamlayın). Bu sayede bu çevrede çalışmanın nasıl bir şey olduğunu görebilir ve size göre bir şey olup olmadığına karar verebilirsiniz. Bunu yapmayı herkese tavsiye ediyorum!

Bize ayırdığınız zaman için teşekkür ediyor ve çalışmalarınız için en iyi sonuçları diliyoruz!


Giant Unilamellar Veziküller (GUV) – Yapay hücre kompartmanları ile ilgili daha fazlası:

Giant unilamellar veziküller (GUV) hücre boyutlu basit membran model sistemleridir ve lipid bileşiminde, şeklinde, mekanik özellik ve kimyasal bileşiminde farklılıklar içeren daha karmaşık biyolojik membranların çalışılması için oldukça faydalı araçlardır. –Kaynak


Kevin Jahnke GoogleScholar Profili, ORCID Profili, Çalışma grubundaki sayfası


Kaynaklar:

1- An Integrated Microfluidic Platform for Quantifying Drug Permeation across Biomimetic Vesicle Membranes https://doi.org/10.1021/acs.molpharmaceut.9b00086

2- Programmable Functionalization of Surfactant‐Stabilized Microfluidic Droplets via DNA‐Tags https://doi.org/10.1002/adfm.201808647

3- Droplet‐Based Combinatorial Assay for Cell Cytotoxicity and Cytokine Release Evaluation https://doi.org/10.1002/adfm.202003479

4- Engineering Light‐Responsive Contractile Actomyosin Networks with DNA Nanotechnology https://doi.org/10.1002/adbi.202000102

5- Autonomous Directional Motion of Actin-Containing Cell-Sized Droplets https://doi.org/10.1002/aisy.202000190

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Connecting to %s

WordPress.com'da bir web sitesi veya blog oluşturun

Yukarı ↑

Web sitenizi WordPress.com ile oluşturun
Başla
%d blogcu bunu beğendi: