NASA yetkilisinden Habertürk’e: Uzayda radyasyona maruz kalan bakterilerin ürettiği metabolitler sağlığımızın kurtarıcısı olabilir Sağlık Haberleri

Uzay araştırmaları, sadece başka gezegenlerde yaşam arayışını değil, Dünya’daki sağlık sorunlarına çözüm üretmeyi de hedefliyor. NASA Uzay Araştırma Laboratuvarı’nın eski koordinatörlerinden Dr. Kasthuri Venkateswaran, uzay koşullarında bakterilerin geliştirdiği direnç mekanizmalarının, başta kanser olmak üzere pek çok hastalığın tedavisinde yeni kapılar aralayabileceğini kanıtlamak için çalışan bir bilim insanı. Venkateswaran, uzay mikrobiyolojisi ve mikrobiyom araştırmalarının öncülerinden kabul ediliyor. NASA ile Acıbadem Üniversitesi arasında yaklaşık 12 yıldır sürdürülen bilimsel iş birliği kapsamında geçtiğimiz ay İstanbul’a gelen ünlü bilim insanı uluslararası alanda ses getiren bu ortak araştırmalarla, uzay biliminin Dünya’ya ve insan sağlığına sunacağı somut katkıları hedeflediklerini söylüyor. 1996 yılından beri diğer gezegenlerde yaşam olup olmadığını araştıran Venkateswaran’in sorularımıza verdiği yanıtları aşağıda bulacaksınız.

Dr. Kasthuri Venkateswaran MARS’TA YAŞAM VAR MI? *Araştırmalarınızın sonucu nereye çıkıyor? Mars’ta yaşam var mı?

Araştırılıyor. NASA olarak gezegenlerde yaşam olup olmadığını anlamak için çeşitli araçlar yolladık. Ancak bu teknolojiler yaşam belirtisi tespit edemedi ve yetersiz kaldı. Bu konuda iki görüş var. İlki, gezegenlerde yaşam olup olmadığını anlamak için gezegenlere astronotlarla bakılması, ikincisi ise Mars’tan Dünya’ya incelemek için toprak örnekleri getirilmesi yönünde. Ancak Amerika Birleşik Devletleri (ABD), toprağın ne gibi mikroplar ve kimyasal maddeler içerdiğinin bilinmemesi nedeniyle buna karşı çıkıyor. Bunların tehlikeli kimyasal maddeler veya bilmediğimiz mikroplar içerip salgınlara yol açarak Dünya’ya zarar verebileceği düşünülüyor. Bu nedenle bir grup bilim insanı Mars’tan toprak getirmenin tehlikeli olabileceğine inanırken bir grup da ‘Getirelim’ görüşünde. Tabii tüm incelemeleri yapıp önlem almak şartıyla.

PANSPERMİA TEORİSİ Bu birbirine zıt görüşlerin sonucunda bilimsel çalışmalar nerede yürütülüyor?

NASA olarak toprak toplaması amacı ile Mars’a robotik bir araştırma aracı yolladık. Aracın içinde bulunan laboratuvar sayesinde burada toprağın içeriği inceleniyor ve Dünya’ya 7 dakikada bir veri gönderiliyor. Sorunumuz incelediğimiz toprakları bu araçla tekrar Dünya’ya getirememek. Ay’dan Dünya’ya toprak getirdik ama Mars’tan getirmeyi henüz başaramadık. Bu nedenle Mars’ta yaşam olup olmadığını bilmiyoruz. Elimizde bu gezegende yaşam olduğunu düşündüren bazı jeolojik veriler olsa da bundan emin değiliz. Şu an Mars’tan toprak örnekleri toplayıp, Dünya’ya geri geldiğinde mikrop bulaştırmayan teknolojiler üzerinde çalışılıyor. Belki 2035 yılında topladığımız bu toprak örneklerini Dünya’ya getirebiliriz.

Bu noktada bizim de Mars’tan gelmiş olabileceğimiz düşünülebilir. Daha detaylı anlatmak gerekirse insanlar milyonlarca yıl önce Mars’ta yaşayıp, sonradan bir evrimselleşme ve dönüşümle dünyada yaşar hale gelmiş olabilirler. Bu teoriye ‘Panspermia’ (Yaşamın evrende bir yerden başka bir yere, mikroorganizmalar veya organik maddeler yoluyla taşınabileceğini öne süren teori) deniyor. Buna göre yaşamın tohumları yani mikroplar, organik moleküller asteroitler, kuyruklu yıldızlar, meteoritler veya yıldızlar arası tozlar yoluyla gezegenler arasında yolculuk yapabiliyor. Teori, dünyadaki yaşamın uzaydan taşınmış bu mikroorganizmalarla başlamış olabileceğine dikkat çekiyor. Mars’ın bu kadar ilgi görme nedeni bu. Yaşamın kökeninin uzaydan gelmiş olabileceğini savunan bu teoriyi kanıtlamak için çalışıyoruz.

100’DEN FAZLA YENİ BAKTERİ KEŞFİ Mars’ta yaptığınız çalışmalarda insanlığa faydalı olabileceğini düşündüğünüz ne buldunuz?

Mars’tan Dünya’ya toprak ve bakteri getirmemiz riskli olduğu için kontrollü bir şekilde Dünya’dan topladığımız bakterileri Mars’a götürüp, Mars’taki mikro yerçekimi ve radyasyonun, mikropları nasıl etkilediğini inceledik. Bunun dışında Mars’ta yıllarca pek çok bakteri topladık ve hem uzay istasyonunda hem de uzay aracını konumlandırdığımız lokasyonda Dünya’da olmayan 100’den fazla yeni bakteri keşfettik. Bu bakteriler radyasyona dirençliydi. Eğer bir bakteri radyasyona dirençliyse ‘metabolit’ üretiyor demektir. Metabolit, bakterinin çalışırken ürettiği maddelere denir ve bakterilerin yaşamlarını sürdürürken gerçekleştirdikleri kimyasal reaksiyonlar sonucunda üretilip kullanılır. Çalışmalarımızı metabolitlerin Dünya’da bazı hastalıkların tedavisinde kullanılabileceği düşüncesiyle gerçekleştirdik ve tıp dünyasının bundan yararlanmasını hedefledik.

Uzayda mikroplarla yaptığınız çalışmaların tıp dünyasına ne gibi katkıları var? Üretilen somut ilaçlar, tedavi yöntemleri var mı?

Dünya’ya getirdiğimiz metabolitler klinik çalışmalarda kullanıldı. Bu çalışmalarda farklı etkileri olduğunu ortaya çıkardık. Örneğin cildi gençleştirdiklerini ve kırışıklıkları azalttıklarını gördük. Bunun sonucunda Anti-aging (yaşlanma karşıtı) bir krem geliştirdik. Keşfettiğimiz bu ürün şu an piyasada. Mars’ta yüksek doz radyasyona maruz kalan bakteriler, hayatta kalmak için radyasyona direnç geliştirerek metabolit üretiyorlar. Bakterilerin radyasyona maruz kaldıktan sonra ürettikleri kimyasallar sayesinde çeşitli gıda takviyeleri ve vitaminler de üretilebiliyor. Bu kimyasallar bazı mantarların gelişimini önleyip büyümesini durdurabildiği için antifungal (mantar karşıtı) ilaçlar geliştirilebileceğini de düşünüyoruz. Özellikle hastanelerde mantar enfeksiyonlarının tedavisi çok zor olabildiği için bu gelişmeyi çok önemli görüyoruz. Bu kimyasallar yeni nesil antifungal ilaçların hammaddesi olup ‘Candida ve Aspergillus’ gibi tehlikeli mantar enfeksiyonlarında kullanılabilir.

YENİ İLAÇ KEŞİFLERİNİN BAŞLANGICI Peki ya kanser?

Bakterilerin ürettikleri kimyasallar kanser tedavisine de katkı sağlayabilir. Radyasyona dayanıklı bakteriler DNA onarımını ve hücreyi radyasyondan korumayı öğrenmiştir. Metabolitler bu özellikleri sayesinde sağlıklı hücreleri radyasyondan koruyan ilaçlara ilham verebilir. Örneğin radyoterapi sırasında bağışıklığı zayıf hastalar için korunma amaçlı k

ullanılabilirler. Yoğun bakım, organ nakli ve kemoterapi hastaları mantar enfeksiyonlarına çok açık oldukları için koruyucu ilaç veya kaplama olarak görev yapabilirler. (kateterler, protezler, hastane yüzeyleri vb) Bu, aslında antibiyotik keşfine benzeyen bir süreç. Penisilinin de bir mantar tarafından salgılandığı düşünülürse, metabolitlerin yeni ilaç keşiflerinin başlangıcı olabileceği tahmininde bulunulabilir. Kısaca radyasyona maruz kalan bakterilerin ürettiği metabolitler, yeni antifungal ilaçların geliştirilmesine, radyasyon koruyucu tedavilere ve enfeksiyon kontrolüne katkı sağlayabilir.

Bunun için Mars’a gitmek şart mı? Bu bakterileri neden Dünya’da radyasyona maruz bırakamıyoruz? Oradaki radyasyon oranı çok mu yüksek?

Evet. Mars’taki radyasyon oranı Dünya’dan çok daha yüksek. Çünkü Mars’ın hem atmosferi çok ince hem de manyetik alanı yok denecek kadar zayıf. Bu yüzden, Güneş’ten gelen zararlı ışınlar ve uzaydan gelen kozmik radyasyon yüzeye kadar ulaşabiliyor. Dünya’da radyasyon bu kadar hissedilmiyor. Atmosferin kalın ve manyetik alanın güçlü olması bizi radyasyondan koruyor. Mars’taki radyasyon insanlar için de ciddi bir tehlike anlamına geldiği için gelecekte Mars’ta yaşamak için korumalı habitatlar ve yer altı yapıları planlanıyor.

ÇALIŞMALARDAN YARARLANACAK HASTA GRUPLARI Sağlık alanında yapılan bilimsel çalışmalar en çok hangi hasta grubunu etkileyecek?

Bu çalışmalardan özellikle kanser hastaları faydalanacak. Bildiğiniz gibi kanser tedavilerinde radyasyon, tümörü öldürmek için veriliyor. Uzaydaki yüksek radyasyon ortamına maruz kalan mikropların geliştirdiği savunma mekanizmaları, kanser tedavisi gören hastalarda hücre hasarını azaltarak yeni tedavi yöntemlerinin geliştirilmesine katkı sağlayabilir. Bu, uzaydaki yoğun radyasyon altında değişime uğrayan mikropların, kanser hastalarının tedavisinde kullanılabilecek yeni ilaçların ve koruyucu yöntemlerin geliştirilmesine yardımcı olabileceği anlamına geliyor. Uzayda yüksek radyasyon ortamında yaşayan ya da deneylere maruz kalan mikroplar, hayatta kalabilmek için DNA onarım mekanizmalarını güçlendirip strese ve radyasyona karşı özel savunma sistemleri geliştirken, normalde üretmedikleri yeni moleküller ve proteinler üretirler. Kanser tedavilerinde (radyoterapi, kemoterapi) normalde sağlıklı hücreler de radyasyondan zarar gördüğü için hücre hasarını azaltacak ya da onaracak yöntemlere ihtiyaç duyuluyor. Uzayda radyasyona dayanıklı hale gelen mikroplar, hücre koruyucu moleküller, DNA onarımını destekleyen mekanizmalar ve yeni ilaçların geliştirilmesine katkı sağlayabilir. Bu durumun, kanser hastalarının yan etkilerinin azaltılmasına veya daha etkili tedavilere yardımcı olacağı düşünülüyor.

GELECEĞİN TIBBI: METABOLOMİK *Günümüzde enfeksiyon hastalıklarıyla ilgili sorunların giderilmesindeki en önemli ihtiyaç nedir? Uzay çalışmaları hangi sorunu veya sorunları giderirse enfeksiyon hastalıklarını elemiş veya azaltmış oluruz?

En önemli ihtiyaç yeni antibiyotikler ve antimikrobiyal tedavilerin geliştirilmesi. Antimikrobiyal direncin (AMR) önlenmesi, hızlı teşhis ve etkili önleme yöntemleri en önemli hedeflerdir. Uzaydaki aşırı radyasyon ve zorlu koşullara dayanıklı mikroplar, yeni ilaç adayları ve antimikrobiyal moleküller üretmemize yardımcı olabilir. Bu sayede antibiyotik direnciyle mücadele edilmesi ve enfeksiyon hastalıklarının önlenmesi mümkün olur. Bu noktada ‘Metabolomik’ olarak adlandırılan ve organizmadaki tüm metabolitlerin haritasını çıkarıp analiz eden bilim dalını çok önemli buluyorum. Biyolojide kullanılan bir terim olan Metabolomik hücrelerde, dokularda veya vücutta bulunan tüm küçük moleküllerin (metabolitlerin) topluca incelenmesi bilimidir. Metabolomik, vücuttaki şekerler, amino asitler, yağ asitleri, vitaminler gibi moleküllerin miktarlarını, değişimlerini ve etkileşimlerini analiz ederek, hastalıkların teşhisi, tedavisi ve biyolojik süreçlerin anlaşılmasına yardımcı olur. Bu noktada geleceğin tıbbının metabolomik olacağına inanıyorum.

BİZİ UZAY KURTARACAK Tüm bu çabaların ışığında uzay çalışmalarının sağlığımız için bir kurtarıcı olabileceğine inanıyor musunuz?

Kesinlikle kurtaracak! Uzaydan Dünya’yı korumak ve kurtarmak adına pek çok şey öğreniyoruz. Uzay araştırmaları sayesinde özellikle robotik sistemlerle ilgili derinleşip gelişiyoruz. Bunun sonucunda gelecekte robotlar insanların yaptığı çoğu işi yapıyor olacaklar. Buna karşın robotu yönlendirmek için bilim insanlarına hep ihtiyaç duyulacak. Onlar sayesinde işlerimizin çoğunu bir düğmeye basarak çözebileceğiz. Uzay araştırmaları sayesinde gelişen çok sayıda alan var. Günümüzde mikroskopa duyulan ihtiyacın azalması ve yuttuğumuz bir hapın vücudumuzun içinde endoskopi yapması bu örneklerden sadece ikisi.

Prof. Dr. Uğur Sezerman NASA İLE 12 YILDIR İŞBİRLİĞİ YAPIYORUZ

Acıbadem Üniversitesi Tıp Fakültesi Temel Tıp Bilimleri Bölümü Biyoistatistik ve Tıp Bilişimi Anabilim Dalı Öğretim Üyesi Prof. Dr. Uğur Sezerman:

“NASA uzaydan gelen öneklerin analizlerinin yapılması için 12 yıldır Türkiye’den sadece üniversitemizle çalışıyor. NASA’yla birlikte yürüttüğümüz çalışmada daha esnek olan proteinlerin biyofilm oluşumunu kolaylaştırdığını keşfettik. Bir araya gelerek bir film, bir tabaka, bir yüzey oluşturan bu bakteriler, kendilerini uzay şartlarındaki radyasyondan ve dış etmenlerden koruyarak hayatta kalabiliyorlar. NASA ve Dr. Kasthuri Venkateswaran ile birlikte yürüttüğümüz bu çalışmamız çok önemli bir bilimsel dergi olan “Microbiome”da yayınlandı. Bu yayın, özellikle uzay ortamında mikroorganizmalar, biyofilm oluşumu, mikrobiyal adaptasyon ve direnç mekanizmaları gibi alanlarda referans gösterilen çalışmalardan biri olarak kabul ediliyor. Bu keşif sayesinde çeşitli biyoteknolojik uygulamalar yapılması mümkün olabilir ve yüksek radyasyon ortamında, radyasyona daha dayanıklı malzemelerin geliştirilmesinde avantaj sağlanabilir. Örneğin Dr. Venkateswaran ve ekibinin geliştirdiği, cildi radyasyondan koruyan anti-aging kremler için kullanılabilir ve radyasyondan koruyan dayanıklı, ince kaplama malzemeleri oluşturulabilir.

Bu çalışmamız dışında dünyanın çeşitli ülkelerinden aldığımız örneklerle, antibiyotik direnç mekanizmalarına yönelik incelemelerimiz de var. MetaSUB konsorsiyumu sayesinde bütün dünyadan bakteri örneklerini inceleyebiliyor ve antibiyotik direnç mekanizmalarına bakıyoruz. Örneğin Avustralya’da antibiyotiğe dirençli bir bakteri çıktığında, bu direnç mekanizmasının dünyada nasıl yayıldığını araştırıyoruz. Bunları anlayıp ‘antibiyotiğe direnç’ mekanizmalarını engelleyecek yeni çözümler öneriyoruz. Bu konuyla ilgili çok sayıda önemli çalışmamız ve yayınımız oldu. Dr. Venkateswaran ile başka yeni projelerimiz de olacak.