‘’Bizim işimiz bilgi üreterek basamakları birer birer çıkmak...''

Hesapsal Kimya ve Molekül Modelleme üzerine çalışmaları ve yayınlarıyla tanınan bilim insanlarından, Boğaziçi Üniversitesi Kimya Bölümü Başkanı Prof. Dr. Viktorya Aviyente’den astım ve KOAH hastalıklarında yan etkisi düşük ilaç modellemesi alanında yaptıkları çalışma başta olmak üzere güncel araştırmaları üzerine bilgi aldık.

Lisansını 1973 yılında Boğaziçi Üniversitesi’nde tamamlayan, ardından 1977’de yüksek lisans ve 1983’te de doktora derecesi alan Viktorya Aviyente, 1999 ve 2010 yıllarında Boğaziçi Üniversitesi Araştırmada Üstün Başarı Ödülü sahibi bir akademisyen. Hesapsal Kimya ve  Molekül Modelleme üzerine çalışmaları ve yayınlarıyla tanınan bilim insanlarından, Boğaziçi Üniversitesi Kimya Bölümü Başkanı Prof. Dr. Viktorya Aviyente, aynı zamanda Web of Science 2014 verilerine göre ülkemizde en çok yayın yapan araştırmacıların arasında (Kaynak: Cumhuriyet Bilim Teknik, Ekim 2014) yer alıyor.

Viktorya Aviyente ile hesapsal kimya alanındaki güncel çalışmaları hakkında konuştuk ve Aviyente Çalışma Grubu’nun projeleri hakkında bilgi aldık.

Hesapsal Kimya nedir, nasıl gelişti ve temel olarak hangi alanlarla uğraşıyor?

Hesapsal Kimya 90’lı yıllarda başlıklı bir bilim dalı olarak henüz çok yeniydi. Ben bu alanla 1989’da tanıştım. O yıllarda bir çalışma grubumuz yoktu, sadece birkaç öğrencim vardı. Grubumuz 1995’te kuruldu, yüksek lisans ve doktora öğrencilerinin katkıları ile gelişti. Son yıllarda lisans öğrencileri de bu alana merak salıyor, ki bu çok sevindirici…

Kimya, laboratuvarda malzeme ile yapılan bir bilim dalıdır. Bizim laboratuvarda yapılan iş ise, bilgisayar yardımıyla moleküller ve tepkimeler hakkında öngörüde bulunmaktır. 1998 yılında Walter Kohn ve John Pople,  2013 yılında Martin Karplus, Michael Levitt ve Arieh Warshel hesapsal kimya ve biyokimya alanında Nobel ödüllerini aldılar...bu da hesapsal kimyanın bilim dünyasındaki önemini vurguluyor. Hesapsal kimya alanında çalışmalar bilgisayar teknolojilerinin gelişmesiyle büyük paralellik gösterdi. Zira, çalıştığınız molekül büyüyünce çok daha fazla sayıda etkileşime bakmak durumundasınız. Bu da çok daha fazla hesap yapmak anlamına geliyor. Çok sayıda hesap ise ancak hızlı bilgisayarlarla yapılabiliyor. Hesapsal kimya ile birlikte hesapsal biyoloji de gelişme gösterdi. Bu alanlarda, statik ve dinamik olmak üzere çeşitli hesaplama yöntemleri kulanılıyor. Bizler, problemimiz ne ise yöntemi de probleme göre seçiyoruz.

Hesapsal kimya ve teorik kimya birbirinden biraz farklı. Teorik kimyacı teoriyi üreten kişidir. Örneğin, biz  teori üretmiyoruz, mevcut teorileri kullanıyoruz. Bir başka deyişle, yazılımların teorilerini bizler kurgulamıyoruz.

 

Hesapsal kimya alanında uygulama anlamında ne gibi örnekler söz konusu?

Örneğin bir enzimin çalışmasını önleyecek veya hızlandıracak  ilaç molekülü aradığımızı varsayalım.Potansiyel ilaç moleküllerini enzimin içine doklayıp  aralarındaki etkileşimleri inceliyorsunuz. Bu işlemi belki 1,000,000’ dan fazla ilaç molekülü için tekrar ediyorsunuz. Burada bizim rolümüz hangi etkileşimin nasıl olduğunu, hangi molekülün nasıl davrandığını belirlemeye çalışarak en iyi bağlanan potansiyel ilaçları önermektir.

Hesapsal kimya alanında ağırlıklı olarak hangi sektörlere yönelik araştırmalar söz konusu?

Polimer, ilaç ve enerji sektörlerine dair çalışmalarımız var. Polimer zincirlerinin büyüme mekanizmalarını, hangi etkenlerin ve katalizörlerin tepkimeyi yavaşlatacağını veya hızlandıracağını öngörebiliyoruz. Deneysel sonuçların mevcut olduğu durumlarda kullandığımız metodolojiyi sınayabiliyoruz. Boğaziçi Üniversitesinde  polimer dalında deneysel konularda çalışan uzman hocalarımızın olması çok önemli, onların birikimlerinden yararlanıyoruz katkılarını alıyoruz.

Şu anda hangi projeler üzerine çalışıyorsunuz? Bu projelere dair bilgi alabilir miyiz?

Polimer, ilaç ve enerji sektörlerine dair projelerimiz devam ediyor. Polimer kimyası, okulumuzda üzerinde en fazla araştırılan  alanlardan biri. Bu anlamda bizim için çalışılması en zevkli alanlardan biri olduğunu söyleyebilirim. Halen serbest radikal polimerleşme tepkimesinde katalizör etkisini gösteren bir Lewis asidin etki mekanizmasını inceliyoruz..

Enerji alanında ise fotovoltaik güneş pilleri konusunda süregelen bir çalışmamız var. Bu projenin amacı organik fotovoltaik pillerde (OPV) güç dönüştürme verimliliğini (PCE) arttıracak yeni malzemeler tasarlamaktır. Kullanılan metodolojinin, deneysel verileri olan malzemelerin özelliklerini hesaplayabilir olmaları önerilecek olan yeni malzemelerin özelliklerini belirlemek için de kullanılabilmelerini sağlar. Önerilen araştırmanın başarısı çok düşük maliyetli güneş enerjisi için teknoloji sağlamak yeni ve sürdürülebilir ucuz enerjinin, ulusal ve küresel gelişmelere etkisi olacaktır.

Bir diğer çalışma alanımız ise ilaç. Hesapsal biyolojinin en önemli hedeflerinden biri enzim ve proteinlerle küçük moleküllerin bağlanma eğilimlerinin tespit edilmesi. Moleküler doklama, hedef olan proteinin aktif bölgesine küçük moleküllerin enzim içinde konumlarını belirlemek için kullanılıyor. Son yıllarda, doklama yöntemleri, kullanılan skorlama yöntemlerinin parametrelerinin geliştirilmesi sayesinde daha güvenilir sonuçlar veriyor olmasına karşın skorlama fonksiyonlarının sonuçları deneysel verilerle her zaman uyum içinde olmayabiliyor. Bu bağlamda hesapsal ilaç kimyasının amaçlarından biri de ligand-enzim (protein) arasındaki bağlanma enerjisinin ilaç sentezinden önce hassas yöntemlerle hesaplanması yönünde.

Şu anda üniversitemizde yürütmekte olduğumuz  ‘’Ligand-Protein Bağlanma Sürecinin Hesapsal Yöntemlerle İncelenmesi’’ başlıklı proje kapsamında potansiyel ilaç moleküllerinin datalarının taranarak ilaca en iyi bağlanan enzimi bulmaya çalışıyor; astım ve KOAH’da (Kronik obstrüktif akciğer hastalığı) yan etkisi düşük ilaç modellemesi üzerine çalışıyoruz. KOAH, tüm dünyada önemli hastalık (morbidite) ve ölüm (mortalite) nedeni bir sağlık sorunu olmasına rağmen henüz tam anlaşılmış değil. Tedavi seçenekleri oldukça sınırlı olup, yeni tedavi stratejilerine acilen ihtiyaç bulunuyor.

Şimdiye dek piyasaya sunulmuş pek çok KOAH ilacı var. KOAH’da geliştirilmekte olan yeni tedavi ajanları içinde önemli bir grup ilaç, antiinflamatuvar etkileri olduğu gösterilen fosfodiesteraz-4 (PDE-4) inhibitörleri. Bizim yapmak istediğimiz ise, daha az yan etkisi olan bir ilaç bulmak.

Tüm bu çalışmalar günlük hayatımıza nasıl yansıyabilir, ne gibi formatlarda karşımıza çıkabilir?

Şunu belirtmem lazım, çalışmalarımız biter bitmez hemen günlük hayatın içinde karşımıza çıkıyor diyemeyiz. Bizim işimiz bilgi üretmek. Yaptığımız yayın atıf aldıysa ilgi toplamış olduğu anlamına geliyor. Birer birer basamakları tırmanıyoruz. Deneysel kimyacılara öneri getirerek onların  bir anlamda hayatını kolaylaştırıyoruz ... Deney öncesi öngörülerde bulunabildiğimiz gibi ürünlerin oluşma mekanizmalarını irdeleyebiliyoruz. Bunun  önemli olduğunu düşünüyorum zira laboratuvarda hem zaman hem de büyük bir kaynak ihtiyacı gerektiği için her şeyi deneyemezsiniz. Optimum koşulları deney öncesi biliyor olmak kuşkusuz deneyselci için paha biçilmez bir bilgi.

Son olarak, tüm bu çalışmalarda Boğazici Üniversitesinin değerli lisans, lisansüstü ve doktora öğrencilerinin sonsuz emeklerinin olduğunu vurgulamak istiyorum.

 

Söyleşi: Duygu Durgun Köseoğlu/ Kurumsal İletişim Ofisi

Fotoğraflar: Kenan Özcan