Tzu-Chieh Tang (Zijay), MIT’de Biyoloji Mühendisliği Bölümü’nde Abdul Latif Jameel Su ve Gıda Güvenliği Laboratuarı J-WAFS) tarafından finanse edilen bir doktora öğrencisidir. Araştırmaları, su kaynaklarında kirletici seviyeleri kaydedebilen ve biyoremediasyon araçları olarak hizmet edebilen ‘canlı su sensörleri’ geliştirmeye odaklanmıştır. Aslen Tayvanlı olan Zijay, Birleşik Arap Emirlikleri’ndeki Masdar Enstitüsü’nde yüksek lisansını yaptıktan sonra MIT’e katıldı.

J-WAFS iletişim ve program yöneticisi Andi Sutton Zijay’a yaptığı araştırma ve amaçları hakkında konuştu.

  • MIT’de J-WAFS ile çalışmaya nasıl karar verdiniz?

Ben lisans öğrencisiyken, sentetik biyoloji nispeten yeni bir alandı. Canlı hücrelerde devre tasarımı yapmak için bilgisayar bilimleri ve elektrik mühendisliği ilkelerini nasıl uygulayabileceğinizi araştıran bir makaleye rastladım ve ‘Bu gerçekten havalı!’ diye düşündüm.

Her zaman ilham almak için doğaya baktım. Birçok canlı, kendi kendini temizleyen ve kendi kendini iyileştiren yüzeylere sahiptir. Hepsi doğada var. Bu süreçleri yapay yaklaşımlarla çoğaltmak çok zor olduğu için bu sistemleri yeniden oluşturmak amacıyla doğanın canlı bir kısmını nasıl kullanabileceğimi bilmek istedim. Tabii ki, sentetik biyolojide araştırma yapmak için en güçlü yerlerden birisi olan MIT’e baktım. MIT, ayrıca malzeme ve yüzeyler konusunda ilgimi uyandıran güçlü bir malzeme bilimi topluluğuna sahip, bu yüzden benim için iyi bir kombinasyon oldu.

  • Araştırmanızda ne gibi sorunlarla uğraşıyorsunuz?

Su algılama, genellikle elektronik sensörler veya kütle spektrometreleri ile yapılır. Bu yöntemler, mevcut biyolojik sensörlerin sağlayabileceğinden daha iyi sonuçlar verir. Biyolojik algılama bir süredir anlaşılsa da insanlar biyo-sensörleri güvenli ve ucuz bir şekilde yerleştirmenin bir yolunu henüz bulamadılar. Laboratuvarımız bu sorunu çözmeye çalışıyor. Biyo-sensörlerin, elektronik sensörlere kıyasla güç kaynağı olmaksızın çalışma gibi ne tür avantajları olduğunu kanıtlamak istiyoruz; böylece modern altyapıya sahip olmayan uzak alanlarda kullanılabilirler.

  • Biyosensörleriniz nasıl çalışıyor?

Laboratuvarımız, çevresel uyaranları algılayabilen ve tepki verebilen canlı malzemeler tasarlıyor. Belirli kirletici maddeleri (ağır metaller ve diğer kimyasalları) algılayıp, onlarla temas ettiğinde aydınlanarak algılayan ve kaydeden E. coli ve tomurcuklanan maya gibi mikropları tasarlamak için sentetik biyoloji kullanıyoruz.

Bir cihazı canlı malzemeler kullanarak yapmanın en büyük zorluğu, hücreleri içerecek gerçek bir yapı olmamasıdır. Kullandığımız E.coli serbest yüzer; toplu bir malzeme oluşturmazlar. Biz de mikropları kontrol altına almak için geliştirdikleri sert bir hidrojeli kullanmak üzere Profesör Xuanhe Zhao‘nun MIT’de makine mühendisliği bölümündeki grubu ile birlikte çalıştık. Bu, bir iş bölümü olarak işlev gördü: Hidrojel, yapısal bütünlüğü sağlar ve tasarlanan bakteriler algılamayı yapar.

  • S: Bu, başta ilham aldığınız kendi kendini üreten yaşam sistemini oluşturuyor mu?

Aslında hayır. Gerçekten yapmak istediğimiz şey, mikroplara veya diğer canlı organizmalara su algılamasının yanı sıra kendi konteynerlerini ürettirip ürettiremeyeceğimizi görmek. Şu an üzerinde çalıştığım şey bu. Londra’daki Imperial College Biyomühendislik Bölümü’nden bir başka kişi ve ayrıca kimyasal ve biyolojik kirleticileri algılayabilen ve kaldırabilen canlı bir filtre oluşturmak için bioremediasyon amacıyla mayaları kullanan MIT’nin Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümünde bir başka laboratuvar ile birlikte çalışıyorum. Çalışma hala ilk aşamalarında, ancak sonuçlar umut verici.

  • Sentetik biyoloji araştırması genellikle uzun bir zaman ufkuna sahiptir. Projeniz için tamamlanma noktasını nasıl tanımlıyorsunuz?

Tamamlanma, elektronik su sensörü muadillerinin sonuçlarını, özgüllük ve duyarlılık açısından yenebileceğimiz anlamına gelecektir. Ama henüz orada değiliz. Biyo-sensörlerimizin endüstri için uygun su algılama ürünleri olabileceğini gösterebilirsek, daha fazla destek alabileceğimize inanıyorum.

  • J-WAFS desteği araştırmalarınız için ne kadar önemli oldu?

Daha fazla araştırma yapmaya hevesli olduğum bir alan, potansiyellerinin gerçek boyutunu görmek için sensörleri optimize etmektir. Bu, J-WAFS’nin gerçekten yardımcı olduğu başka bir yol oldu. J-WAFS sayesinde, çalışmaya olan ilgileri ve gelecekteki muhtemel desteklerini konuşmak üzere bir başka J-WAFS araştırma şirketi olan Xylem Inc.’de çalışan insanlarla tanıştırıldım. Bu J-WAFS ‘bağlantısına sahip olmasaydım, bu asla gerçekleşemezdi.

  • Mevcut çalışmanızın yanı sıra, şu anda başka hangi su araştırmaları sizi heyecanlandırıyor?

Tecrübelerime ve benim alanımdaki diğer kişilerle yaptığım tartışmalara dayanarak, sudaki ağır metal iyonları ve kimyasallar gibi farklı kirletici maddelerin algılanması ve giderilmesinde çok fazla iş yapıldığı açıktır. Buna rağmen mikroplar gibi patojenler için çok iyi sensörlerimiz yok. Yiyecek ve sudaki patojenleri tespit etmek amacıyla biyo-sensörler inşa etmek için bazı mikropların diğer mikropları tespit edebileceği gerçeğini kullanabilmemiz çok güzel olurdu. Elektronik sensörleri hassasiyet açısından yenebileceğimiz yer burasıdır. Biyolojik kirleticiler konusu, benim için, kimyasal olanlardan daha önemli olmasa bile eşit önemdedir.

  • MIT’den sonraki sonraki adımlarınız nelerdir?

Yaptığım araştırma için gerçekten çok heyecanlıyım ama geçen sene bir başlangıç yarışmasına katıldım. Bu yüzden ticarileştirme için araştırma yapmayı olası bir kariyer yolu olarak görebiliyordum. Ama hala yapmak istediğim çok şey var, bu yüzden hala seçeneklerimi araştırıyorum.