Harvard Üniversitesi'nden mühendisler ve bilim insanları, hücrelerin kendi kendine nasıl organize olduğunu yöneten kuralları ortaya çıkarmak için yenilikçi bir hesaplamalı çerçeve geliştirdi. Bu yaklaşım, derin öğrenme modellerinin eğitiminde kritik bir rol oynayan otomatik farklılaştırma tekniğini kullanıyor.
Araştırmacılar, genlerdeki veya hücresel sinyallerdeki küçük değişikliklerin, hücre kümelerinin nihai tasarımını nasıl etkilediğini tahmin etmek için bu yöntemi kullanıyor. 13 Ağustos 2025 tarihinde Nature Computational Science'da yayınlanan ve "Mürekkep Programlama ile Hücre Kümelerinin Morfogenezinin Mühendisliği" başlıklı çalışma, hücre büyümesinin karmaşık sürecini bilgisayarlar tarafından çözülebilecek bir optimizasyon problemine dönüştürmeyi amaçlıyor.
Otomatik farklılaştırma sayesinde ekip, karmaşık fonksiyonları verimli bir şekilde hesaplayabiliyor. Bu yöntem, gen ağlarındaki küçük değişikliklerin tüm hücre topluluklarının davranışını nasıl etkilediğini hassas bir şekilde tespit etmeyi mümkün kılıyor. Bu hesaplamalı yaklaşım, belirli işlevlere veya şekillere sahip canlı dokuların tasarlanmasına olanak tanıyor.
Bu alandaki ilerlemeler, rejeneratif tıp ve doku mühendisliği alanlarında önemli gelişmelere kapı aralayabilir. Doku mühendisliği, hücrelerin büyümesi ve doku rejenerasyonu için bir iskele görevi gören biyomateryallerin geliştirilmesinde kritik bir rol oynamaktadır. Doğal ve sentetik biyomateryallerin yanı sıra, grafen bazlı ve hidrojeller gibi yenilikçi malzemeler de doku mühendisliği uygulamaları için umut vaat etmektedir.
Harvard ekibinin çalışması, hücrelerin gelişimini anlamak için yeni bir yol sunarken, aynı zamanda organ büyümesini mühendislikle şekillendirme potansiyeli taşıyor. Araştırmanın ortak liderliğini lisansüstü öğrenci Ramya Deshpande ve doktora sonrası araştırmacı Francesco Mottes üstlenirken, kıdemli yazar Michael Brenner'dır. Bu tür hesaplamalı modellerin gelecekte biyolojik deneylerde kullanılarak, belirli işlevlere veya şekillere sahip canlı dokuların tasarlanması hedefleniyor.
Bu teknoloji, rejeneratif tıpta organ nakli ve doku onarımı gibi alanlarda devrim yaratma potansiyeline sahiptir. Örneğin, 3D biyo-baskı teknolojileri, hücrelerin ve biyomateryallerin hassas yerleştirilmesiyle karmaşık doku yapıları oluşturmak için kullanılıyor. Bu gelişmeler, gelecekte laboratuvarda yetiştirilen organların nakledilmesiyle organ bağışı eksikliği sorununa çözüm sunabilir.