Modern biyobilim araştırmaları, geleneksel laboratuvar masalarından (bench) yüksek performanslı bilgisayar işlemcilerine uzanan büyük bir dönüşüm içerisindedir. İlaç geliştirmeden hastalık tanısına kadar pek çok alanda kullanılan yöntemler; canlı organizmalar, hücre kültürleri ve karmaşık algoritmaların birleşimiyle şekillenmektedir.
Bilimsel araştırmaların temeli üç ana kavram üzerine inşa edilmiştir:
• In vivo: Canlı bir organizma içerisinde yapılan (hayvan modelleri ve klinik deneyler gibi) çalışmaları kapsar.
• In vitro: Hücre kültürleri gibi, canlı organizmanın dışındaki kontrollü ortamlarda gerçekleştirilen deneyleri tanımlar.
– Wet Lab (Islak Laboratuvar): Hem in vivo hem de in vitro çalışmaları içine alan, kimyasalların ve biyolojik materyallerin fiziksel olarak kullanıldığı geleneksel laboratuvar yaklaşımıdır.
• In Silico: Bilgisayar programları, matematiksel algoritmalar ve yüksek performanslı işlemciler kullanılarak yapılan hesaplamalı çalışmalardır.
In Silico Yaklaşımı
Teorik bilgideki ilerlemeler ve işlemci hızlarındaki artış, in silico yöntemlerin biyoloji ve mühendislikte önemli gelişmelere zemin hazırlamıştır. Bu yöntemler, araştırmacılara fiziksel bir deney gerçekleştirmeden önce tasarım yapma ve fikirlerini dijital ortamda test etme imkanı tanır. Günümüzde bu süreçlerde QSAR (Kantitatif Yapı Aktivite İlişkisi), Moleküler Dinamik (MD) Simülasyonları, Python ve R Programlama Dili gibi güçlü araçlar ve yazılımlar aktif olarak kullanılmaktadır.
DNA Mikroarray Teknolojisi
Wet lab ve in silico süreçlerinin nasıl bir bütün olarak çalıştığını anlamak için en iyi örneklerden biri DNA Mikroarray teknolojisidir. Patojenlerin saptanmasında kullanılan bu yüksek verimli teknik süreci ikiye böler:
- In Silico Süreç: Prob tasarımı ve elde edilen karmaşık verilerin analiz edilip sonuçlandırılması bu aşamada gerçekleşir.
- Wet Lab Süreci: DNA etiketleme, hibridizasyon ve tarama gibi fiziksel müdahale gerektiren aşamaları kapsar.
Wet Lab ve In Silico Yaklaşımların Karşılaştırması:
Bu iki yaklaşım arasındaki farklar, araştırmaların verimliliğini doğrudan etkiler.
- Materyal ve Güvenlik: Wet lab; kimyasal solüsyonlar, güvenlik kabinleri ve özel ekipmanlar gerektirirken; in silico çalışmalar bu fiziksel tehlikeleri içermez, aksine bu tehlikeleri kontrol etmek için de kullanılabilir.
- Maliyet ve Zaman: Geleneksel laboratuvar uygulamaları yüksek maddi gider ve uzun zaman gerektirebilirken, in silico yöntemler dijital cihazlar sayesinde kısa sürede ve daha düşük maliyetle sonuca ulaşmayı sağlar.
Sonuç olarak, in silico ve wet lab yaklaşımları birbirinin rakibi değil, tamamlayıcısıdır. Hesaplamalı yöntemlerin (in silico) kullanılabilmesi için gerekli olan temel veriler hala ıslak laboratuvarlardan (wet lab) sağlanmaktadır. Teknolojinin gelişimiyle birlikte, yüksek hızlı bilgisayarların ıslak laboratuvardaki insan hata payını azaltarak araştırmaların verimliliğini daha da artırması beklenmektedir.
Derleyen: Yüşah Tugayoğlu
Selçuk Üniversitesi – Biyoteknoloji Yüksek Lisans/ Tez Dönemi