Türk araştırmacının genom analizini hızlandıracak "çığır açıcı" teknolojiye AB'den rekor destek

ANKARA (AA) - SELMA KASAP - Bilkent Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi Doç. Dr. Can Alkan, Horizon Europe "çığır açıcı teknolojiler" programından, virüs, bakteri ve insan genomu dizi analizini portatif cihazlarla az maliyetle yaparak hızlı tanı imkanına olanak sağlayacak geleceğin teknolojisi için 3 milyon Avro hibe desteği aldı.

"BioPIM-Biyoenformatik Algoritmaları için Bellekte İşleme Mimarileri ve Programlama Kütüphaneleri" isimli projede 4 ülkeden 7 araştırma grubunun yer aldığı uluslararası konsorsiyumun koordinatörü seçilen Bilkent Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi Doç. Dr. Can Alkan, AA muhabirine açıklamalarda bulundu.

Genom dizi analizini hızlandırma ve ucuzlatma potansiyeline sahip teknolojiyi geliştirmek için Horizon Europe programından 3 milyon Avro destek aldıklarını söyleyen Alkan, şu bilgileri verdi:

"Proje, Horizon 2020 programının devamı niteliğindeki AB'nin araştırma ve inovasyon programı Horizon Europe programı kapsamında, Bilkent Üniversitesi'nin ilk hibe desteği. Proje, Avrupa İnovasyon Konseyi'nin araştırma ekiplerine 'çığır açıcı bir teknolojiyi araştırmaları veya geliştirmeleri' için destek sunan EIC Kılavuz (Pathfinder) programı kapsamında desteklendi."

- 14 yıldır üzerinde çalışıyorlardı

Projelerinin destek almaya hak kazandığını, ancak bu projeye başvurudan önce yurt dışı ortaklarla bu konu üzerine 14 yıldır çalışma yaptıklarını, bellekte işleme teknolojileri üzerine uluslararası yayınlarının olduğunu anlatan Alkan, "Bilgisayar belleklerinde (RAM) işleme teknolojisi dünyada da çok yeni, halen geliştiriliyor. Şu anda gidip bir yerden satın alabileceğiniz bir teknoloji de değil. Bu yeni teknolojide, işlemcide yapılabilecek işlemlerin bir kısmı, belleğin üzerine ek bir devre ile yapılabiliyor. Bu teknoloji için bazı büyük şirketlerle işbirliği de yapıyoruz." diye konuştu.

Biyoenformatikte sıklıkla kullanılan algoritma ve veri yapıları ile yeni gelişmekte olan bellekte işleme teknolojilerini birlikte tasarlamaya odaklanacaklarını ve genom dizi analizinde maliyet, enerji ve zaman tasarrufu açısından en yüksek faydayı elde etmeyi hedeflediklerini bildiren Alkan, "BioPIM projesi, kanser dahil olmak üzere hastalıklara neden olan mutasyonların keşfi, metagenomik, popülasyon genetiği ve karşılaştırmalı genomik analiz, transkriptom profilleme ve Kovid-19, Ebola ve Zika gibi salgın hastalıkların takibi dahil olmak üzere tüm genom ve transkriptom çalışmalarını etkilemeyi amaçlıyor." ifadesini kullandı.

- 5-10 dakika içinde Kovid-19 varyant tespiti

Can Alkan, tüm insan genomu dizilemesinin ve dizi analizinin günümüzde birkaç gün sürebildiğine dikkati çekerek, şöyle devam etti:

"Geliştirmeye başladığımız teknoloji ile genom dizi analizini taşınabilir bilgisayarlarda çok daha hızlı yapmak üzere yola çıktık. Yeni teknoloji ile Kovid-19, Ebola ve Zika gibi salgın hastalıkların takibi ve tanısından genetik hastalıklara neden olan mutasyonların keşfine kadar tüm genom çalışmalarının, aile hekimlerine, havaalanlarına ve sunuculara erişimin zor olduğu sahalara kadar yaygınlaştırılmasını hedefliyoruz. Kovid-19 örneğini ele alırsak, burundan alınan örnekle virüsün RNA'sını nanopore isimli cihazla okurken elde edilen verileri geliştireceğimiz cihazda, eşzamanlı olarak analiz ederek koyacağız, 15 dakika sonra gen dizilimi alanında sonuç alacağız. Örnek alınan hastada Kovid-19 yerine grip gibi başka bir virüsün bulunması durumunda bu ayrımı da yapabileceğiz. Bu cihazla gen dizi analizleri ile tanı süreci bu 5-10 dakikaya düşebilecek. Böylece virüsün ilk çıktığı andan sonra değişime uğradığı varyantları da çok hızlı şekilde tespit etmeyi hedefliyoruz."

- Maliyet 15-20 bin dolardan 500-600 dolara düşecek

Can Alkan, amaçlarının uzun süren genom dizi analizlerini daha küçük portatif cihazlarda daha hızlı ve daha az elektrik harcayarak yapmak olduğuna işaret ederek, insan genomu araştırmalarında da yüzde 50 dolayında elektrik tasarrufu sağlamayı hedeflediklerini söyledi.

Virüs araştırmalarında ise tüm genom çalışmalarının, aile hekimlerine, havaalanlarına ve sunuculara erişimin zor olduğu sahalara kadar yaygınlaştırılmayı amaçladıklarını bildiren Alkan, "Hatta okulların revirlerinde bile olabilir. Burada amacımız, maliyetleri de düşürmek. Şu anda bir kişinin insan genomunun dizi analizini yapmak için, 15-20 bin dolarlık sunucu ile bir hafta süre harcanıyor. Bunun yerine 500-600 dolarlık küçük portatif cihazlarla daha hızlı şekilde bu analizleri yapabilir hale getirmeyi planlıyoruz." diye konuştu.

- Cihazın prototipinin geliştirme süreci 4 yıl

Alkan, teknolojilerinin Kovid-19 gibi salgın hastalıklara sebep olan virüs ve bakterilerin tanısı üzerinde ne gibi değişiklikler yapacağına ilişkin şu bilgileri verdi:

"Boğaz ya da burundan alınan enfeksiyon örneklerinin tanılaması günümüzde saatler hatta günler sürerken avuç içi kadar olan nanopore cihazı bir-iki saat içerisinde artık genom dizisini veriyor. Ancak bu dizinin anlamlandırılması için pahalı sunucularda birkaç saat analiz edilmesi gerekiyor. Bizim geliştirmeyi önerdiğimiz sistemde özelleştirilmiş devre tasarımları ile bellekte işleyerek virüsün, bakterinin çeşidi hakkında bilgileri vermeyi amaçlıyoruz. Bu teknik her tür dizi analizine uygulanabileceği için kalıtsal ve ender hastalıkların teşhisi için de kullanılabilir ancak biraz daha uzun sürecek bir işlem. Virüs varyantları da çok hızı şekilde tespit edilebilir. SMA gibi nadir hastalıkların da teşhisi için maliyet ve zaman tasarrufu da sağlanabilir."

Projenin 4 yıl süreceğini belirten Alkan, "Farklı ülkelerde 7 ayrı grup, proje için çalışıyor. Türkiye'den de projenin hayata geçmesi için yeni araştırmacılarla çalışıyoruz. 4 yıl sonra tüm aile hekimlerinde bu cihaz olacak diyemem ama en azından prototip aşamasını tamamlamış olacağımıza inanıyorum." dedi.

Doç. Dr. Can Alkan, geliştirmenin ardından proje ekibinde de yer alan UPMEM ve IBM gibi iki ayrı sanayi kuruluşu ile üretim sürecinin de olacağını sözlerine ekledi.