Yakın geleceğin mesleği biyomühendislik!

5 Haziran 2011

Geçtiğimiz yıl Harvard’dan gelerek BİLGİ Ailesi’ne katılan Biyomühendislik Bölüm Başkanı Yrd. Doç. Dr. Hasan Otu Biyomühendislerin ne yaptıklarını Bilgi Postası okurları için yazdı.

Biyomühendislik yeni bir disiplin olması sebebiyle hem büyük bir ilgi görüyor hem de içeriğinin ne olduğu konusunda merak uyandırıyor. Biyomühendisliği tanımlayabilmek için öncelikle mühendislikten biraz bahsetmek gerekir. Mühendisler karmaşık bir yapıyı analitik ve sistematik yaklaşımlar kullanarak çözüp anlamaya ve bu tür yapıları inşa etmeye çalışırlar. Bunu yaparken bilim (analiz) ve teknolojinin (sentez) kesişiminde hep bir tasarım bakış açısı ile işlev gösterirler. Üzerinde çalıştıkları sistemleri anlayıp inşa edebilmeleri için mühendislerin kullandıkları 4M yaklaşımı vardır. İlki ölçme (Measure)… Sistemi oluşturan parçaların tanımlanabilmesi ve miktarlarının belirlenebilmesi gerekmektedir. İkincisi modelleme (Modeling)… Sezgisel olarak karmaşık sistemleri belli bir seviyeye kadar anlayabileceğimizden bunları özellikle matematik kullanarak belirli bir parametrik yapıya sokabilmeliyiz. Üçüncüsü manipülasyon (Manupilation)… Sistemi oluşturan parçaların nitelik ya da niceliklerini değiştirebilmeli ve bu değişikliklerin yol açtığı sonuçları görebilmeliyiz. Sonuncusu ise yapma (Make)… Bu sistemi sıfırdan inşa edebilmeliyiz. Bir mühendislik disiplini kurulurken kendine bir temel bilimi baz almak zorundadır. Matematik her mühendislik biliminin ortak paydasında bulunmaktadır. Sözgelimi Elektrik-Elektronik, İnşaat, ve Makine Mühendisliği Fizik temel bilimi; Kimya, Nükleer ve Malzeme Mühendisliği Kimya temel bilimi üzerine kurulmuştur. Bu yapılırken altta yatan temel bilimin yukarıda bahsettiğimiz 4M yaklaşımına müsait olması gerekmektedir. Biyoloji temel bilimi son 10 yıla kadar mühendislik yallaşımlarının uygulanabileceği bir bilim dalı değildi. Biyoloji’de son 20 yıldır yaşadığımız devrimsel gelişim ve değişim artık biyolojik sistemleri bahsettiğimiz 4M yaklaşımına uygun hale getirmiştir. Bu sayede Biyoloji biliminin üzerinde kurulabilecek bir mühendislik disiplininin önü açılmıştır; işte bu disiplinin adı Biyomühendislik ya da Biyoloji Mühendisliğidir.

Bu durum sözgelimi 1900’lerin başında Elektrik Mühendisliği için geçerli idi. Çünkü o zamanlarda Fizik biliminde çok önemli gelişmeler yaşanmış, bu bilim fiziksel sistemleri oluşturan parçaların tanımlanıp ölçülebilmesine, bu sistemlerin modellenmesine, manipüle edilmesine, ve yapılmasına olanak sağlar hale gelmişti. Aynı durum 1930-40’larda Kimya bilimindeki paralel gelişmelere binaen Kimya Mühendisliğinin doğmasına neden oldu. Bugün 30-40 yılda bir yaşanan bir durumla karşı karşıyayız; çünkü bugün belki de en geniş ve karmaşık problem kümesi sunan Biyoloji temel bilimi kendi üzerinde yükselebilecek bir mühendislik disiplininin doğmasına izin veriyor. Burada moleküler biyoloji ve genomikteki gelişmeler çok önemli rol oynadı. DNA, RNA ve protein moleküllerini tanımlamaya, sekanslarını çıkarmaya ve yüksek çıktılı bir şekilde ölçebilme yeteneğine sahibiz. Genleri değiştirebiliyor ve bu değişikliklerin sonucunu sistematik bir şekilde belirleyebiliyoruz. İnsanın tüm genomunun belirlenmesi için oluşturulmuş olan “Human Genome Project”, bu süreci tetikleyen aşamalardan biri olmuştur.

Burada şu noktaya da dikkat çekmek istiyorum. Biyomühendislik biyolojinin girdiği her alanı kapsamaktadır. Bu yelpaze dolayısı ile ülkemizde popüler bir şekilde bahsedilen genetik ve medikal alanlarını da kapsamaktadır. “Biyo” kelime anlamı ile “yaşam” demek olduğundan Biyomühendislik yaşamın girdiği her alana uzanmaktadır. Burada “yaşam”dan kastımız canlı varlıktır. Eğer bu canlı varlık ile; insan öngörülürse tıp, medikal, genetik tanı ve teşhis gibi konular; hayvan öngörülürse veterinerlik, model organizmalar kullanılarak yapılan araştırmalar; bitki öngörülürse tarım, ziraat, çevre gibi konular; bakteri öngörülürse mikrobiyoloji, gıda, çevre ve enerji gibi konular biyomühendislerin çalışma alanlarını oluşturmaktadır. Bu örnekleri daha spesifik olarak sunmak gerekirse tıp alanında genetik ilişkilendirme, gen bulma, öngörücü biyoişaret bulma, aşı ve ilaç üretimi ve tasarımı; bilimsel araştırma alanında kök hücre, gelişim biyolojisi, doku mühendisliği; tarım konusunda tohum üretimi, verimililik arttırımı; enerji konusunda biyoyakıt; gıda konusunda üretim, geliştirme, fonksiyonel gıdalar; çevre konusunda atıkların faydalı bir şekilde geri dönüştürülmesi biyomühendislerin aktif bir şekilde rol alacakları alanlar olacaktır.

Biyomühendislik ülkemizde yeni yeni gelişmektedir fakat bu alana yönelen öğrenciler bu durumu bence avantajlarına çevirebilirler. Bu dönemde Biyomühendislik bölümünden mezun olacaklar hem Türkiye’de bu alana yön verecek kişiler hem de uzun vadede piyasada bu alandaki en tecrübeli mühendisler olacaklardır. Biz sosyal yönü güçlü, ekip çalışmasına yatkın, analitik düşünme yeteneği, sistematik yaklaşım ve etik değerlere sahip, insan sağlığı ve çevreye saygılı, entelektüel, çağdaş araştırmacılar ve mühendisler yetiştirerek farklılığımızı ortaya koymaktayız. Bu noktada üniversitemizin özellikle sosyal alanlardaki mevcut birkiminin ve altyapısının bize çok farklı bir özellik ve destek kattığını düşünüyorum. Öğrencilerimizi hem hesapsal hem de deneysel açıdan güçlü bir eğitimden geçirip, bağlı bulunduğumuz Laureate ağından istifade ederek öğrenci ve akademisyen değişimleriyle uluslar arası bir skalayı yakalamayı hedefliyoruz.

Biyomühendislik alanında fark yaratmak isteyen kişiler deneysel altyapılarının üstüne hesapsal bilgi ve becerilerini eklemek zorundadırlar. Bir başka deyişle doğru anlamda Biyomühendislik yapan kişiler mikrobiyoloji, hücre biyolojisi, moleküler biyoloji ve genetik alanlarındaki teorik ve deneysel birikimlerinin yanında bu alanlar ve tıp ve medikal alanlarında üretilen yüksek miktarda veriyi analiz edebilmek bu analizler sonunda da doğru sentezlere yönelebilmeliler. Bunu yapabilmenin yolu da sağlam bir matematik ve bilgisayar (programlama) donanımı ile biyolojik problemlere bakabilmekten geçiyor. Öte yandan biyoloji ve tıp alnında başdöndürücü hızla gelişmeler yaşanmakta ve paradigmalar sürekli değişmektedir. Bu açıdan başarılı bir Biyomühendisin statik değil dinamik bir duruş sergilemesi ve herşeyden önce meraklı bir dimağa sahip olması gerektiğini düşünüyorum.

YRD. DOÇ. DR. HASAN OTU KİMDİR?

Boğaziçi Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü’nden 1996 yılında lisans, 1997 yılında yüksek lisans dereceleri ile mezun olan Yrd. Doç. Dr. Hasan Otu, 2002 yılında ABD’de University of Nebraska-Lincoln Electrical Engineering Bölümü’nden Biyoinformatik dalında doktora yaptı. 2002’den 2010 yılına kadar Harvard Medical School’da öğretim üyesi olarak çalıştı. Boston’da BIDMC Genomik Merkezi Biyoinformatik Birimi direktörlüğü ve Dana Farber-Harvard Cancer Center Proteomik Birimi asosiye direktörlüğü yaptı. Otu’nun biyoinformatiği kullanarak yaptığı çalışmalar şunlar: DNA sekanslarının analizi (yeni bulunan bir DNA sekansına benzer, tanımlanmış DNA sekanslarının bulunması; değişik organizmalarda yeni gen bulma; türler arasındaki evrimsel gelişimin biyolojik sekanslar kullanılarak incelenmesi; proteinlerin fonksiyonel gruplarının bulunması, tüm genom sekansının elde edilmesi) ve fonksiyonel genomik (kök hücre, kanser, diyabet, kalp hastalığı, karaciğer gelişimi gibi biyolojik ve klinik durumlara ait gen profillerinin bulunması, belirli bir biyolojik olayı -mesela bir ilaca pozitif cevap veren popülasyonun bulunması- kestirebilecek gen ve/veya protein kümesi bulmak) gibi alanlar. Otu’nun son zamanlarda ise “sistem biyolojisi” adı altında toplanabilecek, farklı özelliklerin ölçümü ile elde edilen yüksek çıktılı biyolojik verilerin ağlar ve biyolojik patikalar bağlamında incelenmesi konularıyla ilgileniyor.