Biyologlar - Biyolojiye Gerçekçi Yaklaşım

BİYOTEKNOLOJİ VE MOLEKÜLER BİYOLOJİ ALANINDAKİ GELİŞMELER

---

Biyoteknolojinin Günümüz ve Yakın Geleceğin Tıbbi Uygulamalarına Etkileri Biyoteknoloji, tek veya çok hücreli canlıların, organ doku veya hücrelerin ekonomik değeri olanürünlerin elde edilmesinde kullanılmasıdır. Aslında biyoteknoloji yoğurt, şarap, maya gibitüketim maddelerinin üretiminde geleneksel olarak kullanıla gelmektedir. Günümüzde modern biyoteknoloji belli bir ürünü ticari miktarlarda elde etmek amacıyla genetik olarak değiştirilmişcanlıları kullanmaktadır. Son yirmi yılda, moleküler biyoloji ve gen teknolojisi alanlarındakaydedilen büyük gelişmeler, biyoteknolojideki hızlı değişim ve ilerleyişin itici gücü olmuş ve buteknoloji, giderek, çok daha fazla sayıda sanayi ve hizmet sektörünü kapsar ve etkiler halegelmiştir. Insan sağlığından tarıma, kimya mühendisliğinden çevre korumaya, gıda üretimindenenerji üretimine kadar yaşamın pek çok alanı bu teknolojinin kapsamına girmiştir.Hernekadar biyoteknoloji ve moleküler biyoloji alanındaki gelişmeler çevre, enerji ve gıdaüretimi alanlarında da devrim yapıcı gelişmelere yol açmakta isede bu raporda modern tıp alanınayansımaları incelenecektir. 20. yy'ın sonlarında temel bilimlerde ve bilgisayar teknolojilerinde meydana gelen gelişmeler bütün alanlarda olduğu gibi koruyucu ve tedavi edici hekimlik alanında da birkaç yıl önce hayalbile edilemeyecek yeni modalitelerin ortaya çıkmasına yol açmıştır. Fizyolojik sistemlerin, biyokimyasal süreçlerin, patojenlerin hastalık oluşturma mekanizmalarının, insan ve patojen genomlarının daha iyi anlaşılması ve DNA, RNA, protein, antikor gibi molekülleri manipulasyonyeteneğimizin artması sonucu konvansiyonel metodlara ek tanı ve tedavi metodları geliştirilmeye başlanmıştır. İn vivo ve İn vitro DNA, RNA, protein, antikor belirlenmesine bağlı yenidiagnostik sistemleri geliştirilmiş ve geliştirilmektedir. Önümüzdeki kısa bir süre içerisinde hekimler insan veya patojen DNA, RNA, protein veantikorlarının belirlenmesine yönelik testleri ya bu testleri yapabilen laboratuarlara kan veyadoku örneklerini yollamak suretiyle yada kendi çalışma ortamlarında piyasada bulunan kitlersayesinde gerçekleştirebileceklerdir. Günümüzde idrar analizi, hastanın gebe olup olmadığı, hepatit B virüsü veya helikobakter pilori infeksiyon ajanlarını taşıyıp taşımadığı, kalp krizigeçirip geçirmediği mevcut kitler aracılığıyla incelenebilmektedir. Değişik infeksiyon ajanları ve patolojik durumların tespiti için benzer kitlerin sayısı hergeçen gün artmaktadır. Daha komlex olan hastalıkların genetik testleri ise bu konuda uzmanlaşmış laboratuvarlar tarafındanyapılabilmektedir. Ailesel akdeniz ateşi, hemakromatoz, Wilson hastalığı gibi hastalıklar, hasta kanının genetik laboratuvarlara yollanarak analizi sonucu genetik teşhis konulabilmektedir.Hastalıkların moleküler patolojileri aydınlanıp, hastalıkların gelişmesinde rol oynayan genler belirlendikçe bu testlerin sayılarının artması kaçınılmazdır. Öteyandan farmakogenetik (hastaların ilaçlara verdiği cevapların oluşmasında temel bir roloynayan genetik faktörleri inceleyen bilim dalı) alanındaki gelişmeler sayesinde hastalıkların heterojenitesi ve bireylerin ilaçlara verdikleri yanıtlar moleküler düzeyde sınıflandırılabilmektedir.
Yakın bir gelecekte bireyin bir ilaca vereceği cevabı önceden belirleyen genetik profilbelirleme testleri yaygın olarak kullanılabilecektir. Farmakogenetik alanında meydana gelengelişmeler sayesinde ilaçla tedaviye hakim olan ampirik yaklaşımların yerini bireye özgü tedaviyaklaşımlarına bırakacağını göstermektedir. Hastalıkların moleküler genetik mekanizmalarının ve kalıtım şekillerinin anlaşılması sonucudoğuştan metabolizma bozuklukları, kanser gibi hastalıkların, klinik belirti vermeden taramalar yardımıyla yatkın bireylerin belirlenmesine ve önlem alınmasınaolanak sağlamaktadır.Günümüzde ailesel olarak kolon ve meme kanseri gelişimine yatkın olan bireyler genetik testler sayesinde belirlenebilmekte ve koruyucu cerrahi ve/veya tıbbi tedavi ile bireyin yaşam süresi vekalitesi uzatılabilmektedir. Bu gelişmeler yakın bir gelecekte koruyucu hekimliğin daha daönemli bir disiplin haline geleceğini ve moleküler testlerin bu alanda hemen hemen her birey içinkullanılması gerekliliğini göstermektedir. Ayrıca koruyucu hekimliğin en önemli silahlarındanolan aşı, moleküler biyoloji alanındaki gelişmelerden fazlasıyla payını almakta, aşı üretimteknolojileri ve uygulama yöntemleri büyük bir hızla gelişmektedir. Gene hastalıkların moleküler genetik mekanizmalarının ve kalıtım şekillerinin anlaşılması, DNA, RNA, protein, antikor gibi molekülleri manipulasyon yeteneğimizin artması sonucu mevcut tedavi yöntemlerine ek olarak yeni tedavi disiplinleride önem kazanacaktır. Genetik kökenli hastalıkların tedavisinde eksik olan genin yerine konması olarak tanımlayabileceğimiz gentedavisi yakın gelecekte inemli bir hastalık gurubunda kullanılmaya başlıyacaktır. ADA immuneyetmezliğinde ilk klinik çalışmalar yüz güldürücü sonuçlar vermiştir ve değişik kanser türlerinde uygulanmak üzere gen tedavisi protokolleri geliştirilmektedir. Enkapsüle hücre tedavisi (hücre zarı çıkartılmış) immün sistemin yol açtığı uyuşmazlık problemine karşı önemli bir alternatifolarak ortaya çıkmaktadır. Kök hücrelerin dejeneratif hastalıkların kullanılmasına yönelikçalışmalar hergeçen gün daha fazla destek görmekte ve umut vaad etmektedir. Kök hücreler değişik organlarda o organ hücrelerine farklılaştırılabilmekte ve bu şekilde kalp kası defektleri ve parkinson hastalığı gibi bazı nörolojik hastalıklar deneysel olarak tedavi edilebilmektedir.Değişik doku veya kanserlere özgün antikorlar veya protein parçacıkları (peptidler) kullanılarak hücreler hedeflenebilmekte ve toksik tedavi edici ajanlar bu sayede hastaya zararsız dozlarda tedavi edici amaçla kullanılabilmektedir. Gene aktif olmaları halinde toksik olabilen maddelerinaktif olarak (prodrog) vücuda verilebilmekte ve toksisitesini göstermesi istenilen hedef hücreveya dokularda aktif hale getirilebilmektedir. Bilgisayar teknolojilerinin gelişmesi bilgi üretimini, depolanmasını, naklini kolaylaştırmış, bilgidünyasındaki sınırları kaldırarak herkesin hertürlü bilgiye ulaşımını olanak sağlamıştır. Hastaların bilgileri,biyokimya sonuçları, radyolojik tetkik sonuçları bilgisayar ortamınakaydedilebilmekte, burada değerlendirilebilmekte, takip edilebilmekte ve dünyanın diğer ucundaki doktorların görüşü alınabilmektedir. Artık robotların da yardımı ile uzaktan uzmanlarameliyat bile yapılabilmektedir. Telemedisin uygulamalarının yanısıra insan ve diğer canlıların genom ve proteomlarına ait tarif edilemeyecek ölçüde önemli büyüklükteki bilgiler bilgisayarlarsayesinde saklanabilmekte, değerlendirilebilmekte ve dünyanın dörtbir yanındaki bilim adamlarıtarafından kullanılabilmektedir. Bilgisayarlar bilinmeyen bir yazıttaki şifrelerin çözülmesinebenzetebileceğimiz şekilde genlerin bulunmasına, fonksiyonlarının çözülmesine de yardımcıolmaktadırlar. Bilgisayarlar hücrelerdeki proseslerin in sliko olarak modellenmesine olanakvermekte ve bu proseslerde rol oynayabilecek moleküllerin dizayn edilmesinde yani ilaç olarak

kullanılabilecek moleküllerin geliştirilmesinde de kullanılmaktadırlar. Bunlara ek olarakbilgisayarlar otomasyon ve robotiks amaçlı olarak kullanılmak suretiyle laboratuarlarda molekülveya belirtec (marker) tarama proseslerinde yüksek sürat ve standardizasyon temin ederekte AR-GE çalışmalarına sekonder olarakta yardımcı olmaktadırlar.Nanoteknoloji alanındaki gelişmeler mikromakina diyebileceğimiz (metrenin yaklaşık yüzmülyonda biri ölçütünde) aletlerin geliştirilmesi vücut parametrelerini dolaştıkları damardan takipedebilecek araçların yapılmasına, mikro müdahelelerle arterioskleroz gibi patolojik durumların düzeltilmesine imkan sağlayabilecektir. Önerilen yapısal düzenlemelerBütün bu gelişmeler aktif olarak takip edilemediği halde ülkemizin gelişmiş ülkelere dahadabağımlı hale geleceği aşikardır. Günümüzde ülkemizin bu gelişmeleri bazı bireysel çabalarharicinde izlemekte bile güçlük çektiği kabullenmek zor bile olsa gerçektir. Modern biyoteknolojinin ülkemizde gelişmesi ve toplumsal refaha katkı sağlaması ancak, moleküler biyolojide araştırma gücünün gelişmesi ve sanayiye uygulanabilir sonuçların elde edilmesiylemümkündür. Bunun için 1. Kaliteli moleküler biyoloji ve genetik eğitimi veren kurumların kurulması, kurulmuşolanların günümüzün gereklerine cevap verebilecek şekilde geliştirilmesi 2. Araştırma altyapısının geliştirilmesi 3. Araştırma -Geliştirme Çalışmalarının geliştirilmesi4. Üniversite-Sanayi işbirliğinin sağlanması5. Küçük ölçekli Araştırma –Geliştirmeye dayalı şirketlerin desteklenmesi 6. Kök hücre ve enkapsüle hücre tedavisi gibi metodlarının geliştirilip kullanılabileceği merkezlerin 7. Her türlü moleküler ve genetik testin yapılabileceği bölgesel laboratuvarların kurulması8. En az bir ıyı donanımlı biyoinformatik merkezinin (Enstitü) kurulması9. Laboratuvar ve üretim tesislerideki faaliyetleri denetlenmesi için kanuni ve kurumsal yapıların oluşturulmasıGerektiği düşünülmektedir. Öncelikle önerilen çalışma alanlarıBiyoteknoloji ve moleküler biyolojideki gelişmelerin ışığı altında ülkemizde yapılabilirliği veyapılmasının kaçınılmazlığı göz önüne alındığında ön plana çıkan konuların şunlar olduğu düşünülmektedir: 1) İnfeksiyon hastalıkları ve diğer sık rastlanan hastalıkların teşhisi için konvansiyonel tanılaboratuarlarında yapılabilir tekniklerin geliştirilmesi (PCR vb. DNA veya RNA ya da sinyalçoğaltma teknikleri) 2) Hasta başında veya muayenehanelerde kullanılabilecek (near patients) tanı ve/veya takip kitveya detektörlerin geliştirilmesi (Streptokok deteksiyon kiti, hamilelik testi, glukometre gibi) 3) Rekombinant DNA teknolojisi kullanılarak infeksiyon hastalıklarına karşı aşı geliştirilmesi (HBV virüs DNA sının küçük bir kısmının kas hücrelerine enjeksiyonu bu viruse karşıbağışıklık gelişmesini sağlayabilmektedir)

4) Daha etkin ve ucuz aşı ve ilaç uygulama tekniklerinin geliştirilmesi (patates gibi bitkilerde rekombinant proteinlerüretilereksindirimsistemiaracılığıylabağışıklığın sağlanabilmektedir) 5) Biyoinformatik metodlar yardımıyla aktif tedavi edici moleküllerin araştırılması ve bumoleküllerin süratli bir şekilde uygun biyolojik sistemlerde test edilmesi 6) 8. Spesifik hastalık panellrine yönelik DNA veya protein çiplerinin geliştirilmeli 7) Tedavi edici proteinlerin üretilmesine yönelik rekombinant DNA teknolojilerinin geliştirilmesi (eritropoetin, interferon gibi jenerik rekombinant proteinler patent korumasıkalktığında üretilebilecektir) 8) Biyolojik ve kimyasal çevre kirliliğini ölçebilecek deteksiyon sistemlerinin geliştirilmesi.

Doç.Dr.M. Cengiz YAKICIER Bilkent Üniversitesi Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü

---