Türkiye’nin ilk astronotu Alper Gezeravcı’nın Uluslararası Uzay İstasyonu’nda (ISS) deneyini gerçekleştirdiği CRISPR-GEM projesiyle moleküler biyolojinin modern gen düzenleme yöntemlerinden CRISPR’in mikro yerçekimi ortamında bitkiler üzerinde denenerek uzayda yetiştirilecek bitkilerin sağlığının ve verimliliğinin artırılması hedefleniyor.
Gezeravcı’nın uzayda yaptığı deneyler arasında Yıldız Teknik Üniversitesinden (YTÜ) moleküler biyolog Tuğçe Celayir’in proje yöneticisi olduğu “Mikro Yerçekimi Altında Bitkilerde CRISPR Gen Düzenleme Verimliliğinin Araştırılması” başlıklı CRISPR-GEM projesi de yer alıyor.
Deneyle uzun süreli uzay görevlerinde sürdürülebilir bir sistem için bitkilerin, uzay misyonu sırasında meydana gelen biyolojik ve biyolojik olmayan stresler karşısındaki savunma mekanizmalarının anlaşılması ve geliştirilmesine yönelik, moleküler biyolojinin modern gen düzenleme tekniklerinden CRISPR’in mikro yer çekimi ortamında bitkiler üzerindeki etkinliği araştırılıyor.
Genetik mühendislik yöntemlerinde bir devrim olarak nitelenen ve genler üzerinde değişiklik yapma imkanı tanıyan CRISPR tekniğiyle bitkilerin sağlığının ve verimliliğinin artırılması amaçlanıyor.
Bitkilerde genetik düzenleme yapılıp yapılamayacağının test edildiği deneyde, bitkilerde uzay ve dünya koşullarındaki genetik değişiklikler karşılaştırılacak.
“CRISPR, oldukça gelecek vadeden bir teknik”
CRISPR-GEM projesinin yürütücüsü Tuğçe Celayir, AA muhabirine, bitki uzay biyolojisi alanında yaptıkları projede “arabidopsis thaliana” adı verilen, sıklıkla genetik mühendisliği ve bitki biyolojisi çalışmalarında kullanılan bir bitki tercih ettiklerini anlattı.
Geleceğin uzun süreli uzay misyonlarında, mars görevlerinde gerekli olacak bir yapay ekosistemi inşa edebilmek adına bitkilerin sağlığı üzerinde çalıştıklarını dile getiren Celayir, “Bitkilerin sağlığını ve adaptasyonunu geliştirebilmek için CRISPR ismini verdiğimiz bir teknik var. Bu teknikle aslında bitkilerin genetiği üzerinde müdahaleler yaparak zor koşullara daha adapte hale gelmesini sağlayabiliyoruz. Bu oldukça gelecek vadeden bir teknik.” dedi.
CRISPR tekniğinin son yıllarda keşfedildiğini ve yeryüzünde çeşitli çalışmalarda mahsul verimliliğinin artırılmasında kullanıldığını aktaran Celayir, bu tekniğin uzay çalışmalarına taşınmasının çok yeni olduğunu söyledi.
Celayir, Türkiye’nin ilk misyonlu uzay yolculuğu öncesinde 1,5 yıl boyunca “fırlatma öncesi evre” dedikleri laboratuvar çalışmalarını tamamladıklarını, bu süreçte uzaya gönderilecek düzenekleri, malzemeleri hazırladıklarını ve bunları uzay deneyine adapte ettiklerini aktararak, süreci TÜBİTAK Uzay Teknolojileri Araştırma Enstitüsü ve NASA’yla çalışarak yönettiklerini dile getirdi.
“Son hazırlıklar fırlatma öncesindeki 15 gün içinde NASA’da tamamlandı”
Laboratuvar çalışmalarına değinen Celayir, şunları aktardı:
“Bitkiye CRISPR dediğimiz müdahaleyi yapabilmek için kullandığımız bir teknik var. Bu teknikte farklı bir bakteri türünü kullanıyoruz. Agroinfiltrasyon dediğimiz yöntemi optimize ederek hedeflediğimiz CRISPR’i gerçekleştirebilmek için hedeflediğimiz bir sentetik dizi var. Onun tasarımını yapıp üreterek başarıyla tamamlayıp daha sonra bunu bitki üzerinde test edip çok tekrarlı deneylerle oturtup ondan sonra hazırlayıp uzaya gönderiyoruz. CRISPR’in yapılabilmesi için gereken ‘pellet’ diye isimlendirdiğimiz malzemeyi, gerekli tampon çözeltiyi, yardımcı kimyasalları, bitkilerimizi de yanında gönderiyoruz. Bunların son hazırlıkları fırlatmanın öncesindeki 15 gün içinde NASA’da tamamlandı. Sonra fırlatma için malzemelerimizi teslim ettik.”
Celayir, uygulamanın uzayda test edildiğini, paralelinde de kendilerinin yeryüzü kontrolü deneyiyle aynı işlemi yaptıklarını ve ikisinin arasındaki veriyi karşılaştırdıklarını söyledi.
Gezeravcı’yla çok kez eğitim amaçlı görüştüklerini belirten Celayir, sözlerini şöyle sürdürdü:
“Teorik ve pratik eğitimler birbirinden ayrılmış şekilde TÜBİTAK Uzay tarafından organize edildi ve yönlendirildi. Oldukça profesyonel bir çalışma gerçekleştirdik. Kendisi (Gezeravcı) yapılan çalışmanın teorik olarak bilgisine hakim olma fırsatını elde etti. En önemlisi pratik olarak çok kez deneme şansını buldu. Verdiğimiz eğitimlerden sonra da kendisi NASA’da yine oradaki eğitiminin bir parçası olarak bizim kopyasını gönderdiğimiz materyallerle pratik yapmaya devam etti. 1,5 yıllık süreç boyunca ilk Türk astronotumuz Alper Gezeravcı çok yoğun bir eğitim aldı ve başarıyla bu eğitimlerin hepsini tamamladı.”
“Çok faydalı bilimsel çıktılar sunmayı hedefliyoruz”
Projeleri için uzay misyonunda takvim sürecinde gerekli adımların tamamlandığına işaret eden Celayir, “Alper Gezeravcı, örneklerimizle yapılması gereken işlemi bitirdi. CRISPR solüsyonunu bitkiye uyguladı. Ardından bitkileri 5 gün sonrasında hasat etti. Örneklerimiz şu anda orada eksi 80 derecede saklama ünitesine kaldırıldı.” dedi.
Celayir, örneklerin gelmesini bekleyeceklerini belirterek, “Örnekler geldikten sonra ‘post flight’ dediğimiz fırlatma sonrası analizlerimiz ve deneylerimiz devam edecek. Buradaki en önemli husus yeryüzü kontrol grubuyla uzay grupları arasında bir karşılaştırmalı analiz sunulabilmesi. Bu nedenle moleküler seviyede çalışmalar yaparak aradaki farklılığı analiz etmek adına yine önümüzdeki süreçte deneylere devam edeceğiz. Bu noktada çok faydalı bilimsel çıktılar sunmayı hedefliyoruz.” diye konuştu.
Projenin bilim dünyasına sağlayacağı katkılara değinen Celayir, şunları kaydetti:
“Gelecekte konuşulan uzun süreli uzay görevlerinde, bu tekniğin bir uzay misyonunda uygulanması üzerine bir adım atmış olacağız. Bu çıktılar sayesinde bilim insanları bu çalışmanın çıktılarını kullanarak yeni çalışmalara imza atabilecek. Daha dayanıklı bitkilerin yetiştirilmesi konusundaki uzay görevlerinin getirdiği çeşitli streslere -mikro yer çekimi ve radyasyon gibi- daha adapte bitkilerin yetiştirilmesi için bir adım atılmış olacak. Burada uzun süreli uzay görevlerinde en önemli sorunlardan biri insanlara besin, gıda, oksijen kaynağı olacak bitkilerin gerekli olması. Bundan dolayı da uzun süreli uzay görevlerine de hizmet etmiş bulunuyoruz. Hedefimiz, genetik mühendisliği tekniği olan CRISPR dediğimiz genom düzenlemenin verimliliğini ve mümkün olup olmadığını araştırmak. Mikro yer çekimi ortamında bitkiler üzerinde bu uygulamayı test ediyoruz.”
“Fırlatmanın bir parçası olarak orada bulunmak inanılmaz bir gururdu”
Uzay sevgisiyle büyüdüğünü ve fırlatmayı izlemenin hayali olduğunu dile getiren Celayir, lisansa başladığı ilk sene “NASA’da çalışacağım, uzay biyoloğu olacağım.” dediğini ve hep bu hedef üzerine çalıştığını belirtti.
Celayir, ilk kez bir fırlatma izlediğini aktararak, “O fırlatmanın bir parçası olarak orada bulunmak inanılmaz bir gururdu. Çok duygusal bir andı. Açıkçası gözyaşlarımızı tutamadık. Burada verdiğimiz 1,5 yıllık çok ciddi bir emek var. 7/24 çalışma gerektiren çok yoğun bir süreçti. Aynı zamanda biliyoruz ki deneyimizin bir parçası o roketin içinde ISS’e yolculuğa başlıyor. Çok duygusal bir andı.” ifadelerini kullandı.
