Herkese merhabalar. Bugün yanımda bir bebek bezi getirdim. Sebebini birazdan anlayacaksınız. Bebek bezlerinin ilginç özellikleri var. Su eklendiğinde inanılmaz derecede şişebilirler, ki bu da milyonlarca bebek tarafından her gün yapılan bir deney. (Gülüşmeler) Fakat bunun sebebi çok akıllıca tasarlanmış olmaları. Şişebilir malzeme denen bir şeyden yapılmışlar. Su eklediğiniz zaman şişerek hacmini belki de bin katına kadar arttırabilen özel bir madde. Bu da çok güçlü endüstriyel türden bir polimer. Fakat bizim, MIT'deki grubumla yapmaya çalıştığımız, buna benzer bir şeyi insan beynine yapıp yapamayacağımızı bulmak. Beynin içine bakabileceğimiz, beynin yapıtaşları olan biyomolekülleri ve üç boyutta nasıl düzenlendiklerini görebilecek, beynin yapısını, hatta temel gerçekliğini görebileceğimiz kadar büyütebilir miyiz? Eğer bunu başarabilirsek beynin düşünce, duygu, eylem ve his üretmek üzere nasıl düzenlendiğini belki de daha iyi anlayabiliriz. Belki de, neyin gerçekten sebep olduğunu ve kökenini bilmediğimiz, Alzheimer, epilepsi, Parkinson gibi çok az tedavi ve çok daha az kalıcı çareleri olan hastalıklara sebep olan değişimleri tespit edebiliriz. MIT'deki grubumuz, nörobilimin son yüzyılda sahip olduğundan daha farklı bir bakış açısı geliştirmeye çalışıyor. Bizler tasarımcıyız. Mucidiz. Beyni incelememizi ve onarmamızı sağlayacak yeni teknolojiler üretmeye çalışıyoruz. Bunun sebebi de beynin inanılmaz derecede karmaşık olması. Nörobilimin ilk yüzyılı boyunca beynin, son derece özelleşmiş ve karmaşık geometriye sahip, üzerinden akım geçen nöron adı verilen hücrelerden oluşmuş karmaşık bir ağ olduğunu öğrendik. Yani nöronlar bu ağ içinde bağlantılılar. Nöronların birbirleriyle konuşmasını kimyasallar yardımıyla sağlayan "sinaps"larla birbirlerine bağlılar. Şimdi, beynin yoğunluğu inanılmaz. Beyninizin bir milimetrekübünde bu nöronlardan yaklaşık 100.000 tane ve belki de milyarlarca bu bağlantılardan var. Ama durum daha da vahim. Diyelim ki bir nörona çok yakından bakabiliyoruz ve tabii ki burada görünen sanatsal bir temsil. Göreceğiniz şey, karmaşık 3 boyutlu yapılara sahip nano boyutlarda binlerce biyomolekül olurdu. Bunlar o elektrik sinyallerini ve kimyasal alışverişleri kontrol ederek nöronların birlikte çalışmasını, dolayısıyla düşünce, duygu ve benzeri şeyleri üretmelerini sağlıyorlar. Şimdi, nöronların beynin içinde nasıl düzenlenip ağlar oluşturduklarını ve nöronların içindeki biyomoleküllerin bu karmaşık, düzenli makineleri nasıl oluşturduklarını bilmiyoruz. Bu durumu anlamak için de yeni teknolojilere ihtiyacımız var. Eğer nöronlar ve moleküllerin ve nöronlar ve ağların yapısına bakabilsek, eğer bakabilmemizi sağlayan haritalarımız olsa, belki de beynin, duyumsal bölgelerden bilgiyi alıp, duygu ve hislerle karıştırıp kararlarımızı ve eylemlerimizi nasıl oluşturduğunu anlayabiliriz. Belki de beyindeki bir hastalığa sebep olan değişikleri tam olarak tespit edebiliriz. Bu moleküllerin ne şekilde değiştiklerini bildiğimizde – sayıları mı artmış, düzenleri mi değişmiş – bu değişimleri yeni ilaçlar için hedef olarak ya da bunları beyin hastalıklarına sebep olan beyinsel işlemleri onarmak için beyne enerji sağlamanın yeni yollarını bulmak için kullanabiliriz. Son yüzyıl boyunca bu durumu ele alan bir sürü farklı teknoloji gördük. Sanırım hepiniz MRI makineleriyle alınmış beyin görüntüleri görmüşsünüzdür. Bunların en önemli özelliği müdahalesiz olmaları, yani canlı insanlar üzerinde kullanılabiliyorlar. Ama aynı zamanda, uzamsal anlamda ilkeller. Bu küçük damlacıkların -yani voksellerin- içinde milyonlarca ve milyonlarca nöron olabiliyor. Yani bizim bilinçli ve güçlü yaratıklar oluşumuza katkı sağlayan moleküllerdeki ya da nöronların bağlantılarındaki değişimleri gösterebilecek çözünürlüğe sahip değiller. Öbür taraftan, mikroskoplar var. Mikroskoplar ışığı kullanarak küçük şeyleri görmemizi sağlıyorlar. Yüzyıllarca bakterilere bakmak için kullanıldılar. Nörobilim bakımından da mikroskoplar, 130 yıl kadar önce nöronların ilk keşfini sağlayan araçlar. Ama ışık temelde kısıtlayıcıdır. Sıradan bir mikroskopla molekülleri teker teker göremezsiniz. O küçük bağlantıları göremezsiniz. O hâlde beyne bakma yetimizi güçlendirmek, beynin gerçek ve temel yapısını görmek istiyorsak, elimizdekilerden daha gelişmiş teknolojilere ihtiyacımız olacak. Birkaç yıl önce düşünmeye başladık: Neden tam tersini yapmıyoruz ki? Madem beyne yakından bakmak bu kadar zor, niye onu büyütmeyelim ki? Çalışmaya iki yüksek lisans öğrencisiyle başladık: Fei Chen ve Paul Tillberg. Şimdi başka insanlar da yardımcı oluyorlar. Bebek bezindeki gibi polimerleri alıp fiziksel olarak beynin içine yerleştirmeye çalışmaya karar verdik. Eğer düzgün yapabilirsek, su eklediğimizde beyni bir ihtimal şişirip içindeki bu biyomolekülleri ayırt edebiliriz. Bu bağlantıları görerek beyni haritalayabiliriz. Bu tabii oldukça etkileyici olabilir. Burada küçük bir deney hazırladık. Bir miktar saf bebek bezi malzememiz var. İnternetten almak, bebek bezindeki minicik taneleri ayıklamaktan çok daha kolay. Bu saflaştırılmış polimerden sadece bir tatlı kaşığı kadar ekleyeceğim. Burada da bir miktar suyumuz var. Şimdi de bu kadar bebek bezi malzemesinin boyutunun ne kadar artacağını göreceğiz. Gözlerinizin önünde boyutunun yaklaşık bin katına çıktığını göreceksiniz. Çok daha fazla ekleyebilirim ama sanırım elimizdeki bu minik molekülün çok ilginç ve doğru kullanabilirsek beyne geçmiş yöntemlerle bakamadığımız kadar yakından bakma olanağı sağlayacağını anlamışsınızdır. Tamam. Şimdi biraz kimya. Bebek bezi polimerinin içinde neler oluyor? Yakından bakarsak ekrandakine benzer bir şeyler olacaktır. Polimerler uzun ince zincirler hâlinde dizilmiş atomlardır. Zincirler çok çok ince, yaklaşık bir biyomolekül genişliğinde ve bu polimerler son derece yoğun. Birbirlerinden yaklaşık bir biyomolekül genişliğinde mesafelerle ayrılmışlar. Bu da bizim için çok iyi, çünkü beyindeki her şeyi birbirinden uzaklaştırabiliriz. Su eklediğimizde ise, şişebilir malzeme suyu emecek, polimer zincirleri birbirlerinden uzaklaşacak ve bütün malzeme daha büyük hâle gelecek. Bu zincirler de çok küçük olduklarından ve aralarında biyomoleküler mesafeler olduğundan dolayı beyni şişirip görebileceğimiz kadar büyütmemizi sağlayabilirler. O zaman sıkıntımız şu: Bu polimer molekülleri beynin içine nasıl koyabiliriz ki bütün biyomolekülleri ayırabilelim? Eğer bunu yapabilirsek belki de beynin temel yapısını haritalayabiliriz. Kablolamayı görebiliriz. İçeri bir göz atıp içerideki molekülleri görebiliriz. Biyomoleküllerin nasıl görünebileceklerini ve bizim onların nasıl ayırabileceğimizi açıklayabilmek için temsili birkaç animasyon hazırladık. Birinci adım: Öncelikle yapmamız gereken şey, burada kahverengiyle belirtilmiş her biyomoleküle küçük bir kulp, bir çapa eklemek. Beyindeki molekülleri birbirinden uzaklaştırmamız gerekiyor, bunun için de küçük bir kulpa sahip olmalıyız ki polimerler onlara bağlanıp molekülleri çekebilsin. Hâliyle, bebek bezi polimerini alıp da beynin üzerine boca edersek beynin üstünde kalır. Dolayısıyla bu polimerleri beynin içinde elde etmeliyiz. İşte bu konuda şansımız var. Zira monomer dediğimiz bu küçük yapıtaşlarını elde edip beynin içinde reaksiyona sokarsak, bu uzun zincirleri beyin dokusunun içinde elde edebiliyoruz. Tam da beyin dokusunun içinde. Biyomoleküllerin arasından ve etrafından dolanarak karmaşık ağlarını örecekler ve en sonunda, molekülleri birbirlerinden uzaklaştırmanızı sağlayabilirler. Ve her bahsettiğim kulplardan birine rastladıklarında onlara tutunacaklar, ki bu da molekülleri çekmek için tam da ihtiyacımız olan şey. O hâlde kritik an. Bu numuneyi, onu gevşetecek bir kimyasala maruz bırakmalıyız ki su eklediğimizde şişebilir malzeme şişsin, polimer zincirleri bu sefer biyomolekülleri de peşlerinden sürükleyerek açılsınlar. Ve tıpkı balonun üstüne bir resim çizmişiz de onu şişiriyormuşuz gibi, resim hâlâ aynı resim ama mürekkep tanecikleri birbirlerinden uzaklaşmış hâlde; ki demin üç boyutta yaptığımız da tam olarak bu. Son bir şey var. Burada gösterildiği üzere bütün biyomoleküller kahverengi. Çünkü birbirlerine çok benziyorlar. Biyomoleküller aynı atomlardan oluşurlar, sadece düzenleri farklıdır. Onları görünür hâle getirmek için son bir şeye ihtiyacımız var. Onları ayırt edebilmek için parlak renklerde etiketler gerekli. Yani bir biyomolekül türü mavi renkle işaretlenir. Bir diğeri kırmızı olur ve böyle gider. Bu da son adım. Sonuç olarak beyin gibi bir şeye ve teker teker moleküllere bakabiliyoruz, çünkü onları birbirlerinden ayırt edebilecek kadar uzaklaştırmış olduk. Burada umudumuz görünemeyeni görünür kılmak. Küçük ve karanlık gibi görünen şeyleri alıp, hayatla ilgili bilgi takımyıldızları gibi görünene kadar şişirebiliriz. İşte gerçekte nasıl olabileceğine dair bir video. Buradaki petri kabında küçük bir beynimiz var -- yani bir beynin küçük bir parçası. Polimeri içine yerleştirdik, şimdi de suyu ekliyoruz. Gözlerinizin önünde -- video yaklaşık altmış kat hızlandırılmış -- bu küçük beyin dokusunun şişip büyüdüğünü göreceksiniz. Hacmini yüz katına kadar hatta daha fazla büyütebilir. İşin havalı kısmı da şu ki bu polimerler o kadar küçük ki, biyomolekülleri birbirlerinden eşit oranda ayırmış oluyoruz. Düzenli bir büyüme gözlemliyoruz. Yapıdaki düzenle ilgili bir bilgi kaybımız olmuyor. Sadece kolay görünür hâle getiriyoruz. İşin sonunda gerçek bir beyin yapısını alıp -- örneğin hafızayla ilgili bir beyin parçası -- ona yakından bakabiliriz. Bu devrelerin yapısını inceleme şansını elde edebiliriz. Belki bir gün bir anıyı okuyabiliriz. Belki de bu devrelerin duyguları nasıl işlediğine bakıp bizi biz yapmak üzere beynin nasıl bir ağ oluşturduğuna bakabiliriz. Ve elbette, umuyoruz ki, beyindeki hastalıkların sebeplerini moleküler düzeyde belirleyebiliriz. Örneğin ya hücrelerin içine bakıp, vay, epilepsi sorunu yaşayan, parkinson geçiren ya da başka bir şekilde hasar görmüş bu beyin dokusundaki değişmiş 17 molekül işte bunlar, diyebilseydik? Hasar görmüş bu yapıların sistemli bir listesini oluşturabilirsek, tedaviler için hedeflerimizi elde ederiz. Onlara bağlanacak ilaçlar üretebiliriz. Dünya çapında milyonlarca insanı etkileyen Parkinson, epilepsi ya da başka hastalıkların tedavisi için beynin farklı bölgelerine enerji gönderebiliriz. Şimdilerde ilginç bir durum ortaya çıktı. Biyotıp dünyasında numuneleri büyütmenin yardımcı olabileceği başka problemlerin de olduğu ortaya çıktı. Burada gördüğünüz bir gerçek bir insanın göğüs kanseri biyopsisi. Kansere bakarsak, bağışıklık sistemine bakarsak, yaşlanmaya ve gelişime bakarsak -- bütün bu süreçler büyük ölçekli biyolojik sistemler içeriyorlar. Fakat tabii ki, sorunlar o küçük nano-ölçekli hücre ve organların işlemesini sağlayan o küçük makinelerle başlıyor. Yani aslında başarmaya çalıştığımız şey, bu teknolojiyi hayatın yapıtaşlarını haritalamak için çeşitli hastalıklar çerçevesinde kullanabilmek. Bir tümördeki moleküler değişimleri belirledikten sonra onların peşinden daha zekice yöntemlerle gidip tam olarak istediğimiz hücreleri öldürecek ilaçlar kullanabilir miyiz? Pek çok ilaç, çok yüksek risk arz ediyor. Hatta işler bazen tamamen tahmin işi. Umudum bir ay yolculuğu kadar yüksek riskli ve belirsiz bir işi daha güven veren bir işe çevirebilmek. Eğer gerçekten aya indikleri ilk ay yolculuğunu düşünürseniz, o yolculuk sağlam bilimsel temellere sahipti. Yer çekimini anlıyorduk, aerodinamiği anlıyorduk. Nasıl roket yapılır biliyorduk. Bilimsel riskler kontrol altındaydı. Yine de mühendislik anlamında inanılmaz bir atılımdı. Ama tıpta her zaman bütün yasalar elimizde olmuyor. Yer çekimine ve aerodinamiğe dair bütün yasalara sahip miyiz? Bana kalırsa teknolojiyle - bugün konuştuğum gibi teknolojilerle - onları türetebiliriz. Yaşayan sistemlerdeki kalıpları haritalayabilir, bizi uğraştıran hastalıkların üstesinden gelebiliriz. Eşimle iki küçük çocuğumuz var ve bir biyomühendis olarak bir umudum hayatı onlar için bizimkinden daha güzel bir hâle getirmek. Bir diğer umudum ise tıbbı ve biyolojiyi talihle yönetilen ve yüksek riskli maceralar olmaktan çıkarıp beceri ve çok çalışma sonucu başarılı olduğumuz alanlara çevirebilmek. Bu hepimiz için büyük bir ilerleme olur. Çok teşekkürler. (Alkış)