ABD Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı (DARPA), muharebe sahasındaki askerlerin fiziksel sınırlarını genişletmek ve aşırı efor kaynaklı tükenmişliği önlemek amacıyla biyomühendislik alanında çığır açacak yeni bir projeyi fonluyor. Kaliforniya Üniversitesi San Diego (UC San Diego) liderliğinde yürütülen ve DARPA’nın 11,3 milyon dolarlık hibe desteği sağladığı üç yıllık program kapsamında; ağır fiziki şartları algılayabilen ve vücudun dayanıklılığını anlık olarak artıran “akıllı” kırmızı kan hücreleri (alyuvarlar) geliştiriliyor.
Konsorsiyumda UC San Diego’nun yanı sıra Northeastern Üniversitesi, Pensilvanya Üniversitesi ve Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden (MIT) üst düzey biyomühendislik ekipleri yer alıyor.
Gen düzenlemeyle programlanan hücreler
Proje kapsamında araştırmacılar, gelişmiş gen düzenleme teknolojilerini (genom mühendisliği) kullanarak kırmızı kan hücrelerinin öncül hücrelerini yeniden yapılandıracak. Geliştirilen bu modifiye alyuvarlar, askerin vücudunda oluşan laktik asit birikimini, aşırı eforu ve oksijen yetersizliğini birer biyobelirteç olarak algılayacak.
Hücreler aşırı fiziksel stres anını tespit ettiğinde, otonom olarak devreye girerek dokulara ve kaslara oksijen taşınmasını artıran özel proteinler salgılayacak. Bu sayede askerlerin yüksek irtifada, yoğun sıcakta veya ağır mühimmat altında intikal ederken maruz kaldıkları yorgunluk hissi asgariye inecek ve kardiyovasküler dayanıklılıkları belirgin şekilde yükselecek.
Hücresel bilgisayar: Algıla, karar ver ve müdahale et
- Programlanabilir biyoloji: Akıllı alyuvarlar basit bir ilaç taşıyıcısı olmaktan öte; vücut kimyasındaki değişimleri okuyup mantık kapılarıyla değerlendiren ve sadece ihtiyaç anında tepki veren mikro biyolojik sensörler gibi çalışacak.
- Genetik güvenlik kalkanı: Kullanılacak kırmızı kan hücreleri çekirdeksiz (enükle) yapıda olacağından, vücuda sonradan yabancı genetik materyal aktarımı veya kontrolsüz çoğalma riski barındırmayacak.
- Kritik travmalara hızlı yanıt: DARPA’nın “Smart-RBC” (Akıllı Alyuvar) programı, fiziksel dayanıklılığın ötesinde şarapnel yaralanmalarında iç kanamayı saniyeler içinde durduracak pıhtılaşma faktörlerini de hücre üzerine kodlamayı hedefliyor.
İlk iki aşamada laboratuvar ortamında ve fonksiyonel prototipler üzerinde test edilecek olan akıllı hücre mimarisinin, ilerleyen yıllarda yalnızca askeri personelin hayatta kalma ve dayanıklılık kabiliyetini artırmakla kalmayıp; kanser, orak hücre anemisi ve ağır travma geçiren sivil hastaların tedavisinde de devrim yaratması bekleniyor.
