BİYOTEKNOLOJİDEKİ GELİŞMELERİN SANAYİYE UYGULAMALARI VE TÜRKİYE'DEKİ DURUMU
Tarihi ekmek, şarap, peynir üretimine bağlı olarak ilkçağlara kadar uzanan Biyoteknoloji 20. yüzyılın ikinciyansında Moleküler Biyolojide sağlanan hızlı gelişmelereparalel şekilde çok önemli ilerlemeler kaydetmektedir.Günümüzde enerjiden tartma, sağlıktan çevre kirlenme-siyle mücadeleye, kozmetik sanayiden madenciliğe kadarbir çok alanda biyoteknoloji yaygınşekilde kul-lanılmaktadır.Son yıllarda TÜBİTAK, MBEAM Biyoloji Bölümü ve bazıüniversitelerimiz bünyesinde kurulan Biyoteknoloji Mer-kez m birimleri ileri Biyoteknolojik teknikleri yurdumuz-da geliştirmek amacına yönelik çalışmalar yapmak-tadırlar,SUMMARYBiotechnology, the history of which started with the pro-duction of bread, wine, cheese in the encient times is devel-opping considarabUy in parallel to the advances in molec-ular biology, in the second part of 10 th century. Today,biotechnology is widely used in many sectors as energy, ag-riculture, health, enviroment, chemical industry, minigetc.In Turkey research activities siming to establish advancedBiotechnological techniques in the country continue in bio-technology centers and units ewtabliahed recently in TÜBİTAK Marmara Scientific and Industrial ResearchCenters and some universities.Yirminci yüzyılın gelişen teknolojisinin ve bilgi birikimininaraştırma alanlarına yansıması sonucu üretim ve hizmetendüstrilerinde yeni potansiyel imkanlar ortaya çıkmaktadır.Bunlar içinde çağdaş vs çağ ötesi bir teknoloji veya 21.yüzyılın teknolojisi diye adlandırılan Biyoteknoloji, tekno-loji üreten ülkelerin geleceğe yönelik programlarında çokönem verilen bir potansiyel olarak ele alınmaktadır,Bİyoteknolojinin en özgün tarifi "Biyolojik organizmaların, bi-yolojik sistemlerin veya biyolojik proseslerin üretim ve hiz-met endüstrilerine uygulanma'sıdır. Bİyoteknoloji.bir bilimdalı olmayıp, mikrobiyoloji, moleküler biyoloji.fizyolojl, hücrebiyolojisl.gen mühendisliği.kimyamühendisliği gibi bilim dal-larının kendi aralarında etkileşmelerinden kaynaklanan aradisiplinlerden oluşan bir birim ve uygulama dalları toplu-luğudur.Bİyoteknoloji'nin tarihi ekmek,yoğurt,peyn!r gibi ürünler vealkollü içkilerin üretimi ile başlar.Aneak IS.yüzyıl ortalarındainsanlarLPasteur'un çalışmalarından mikroorganizmaların fermantasyon olayının nedeni olduğunu öğrenmeleriyle Bİ-yoteknolojinin bilincine varmışlardır.Yüzyılımızınİlkyarısında bilim adamlarının mikroorganizmaların kimyasaldeğişikliklere katalizörlük yapma özelliklerini (mayanın glu-kozu etanole dönüştürmesi gibi) yeni ve yararlı prosesleredönüştürme çabaları bir çok maddenin daha düşük enerjiharcamalarıyla eldesini sağlamıştır.(Örneğİn Weizman ta-rafından 1.Dünya Savaşı sırasında aseton-butanol prosesi-nin geliştirilmesi, birçok farmosotlk maddenin, antibiyotikle-rin, vitamin ve bazı aminoasitlerin eldest,1950'li yıllar, 1952'de yaşamın temel maddesi olan DNÂ'nınyapısının tanımlandığı ve moleküler biyolojinin temellerininatıldığı yıiiardır.1960 ve 70'Iİ yıllarda genetik mühendisliğininyeni bir bilim dalı olarak ortaya çıkması,modern biyoteknolojidiye de adlandırdığımız değişikliğe yol açmıştır.Günümüzdeenerjiden tarıma,sağlıktan ormancılığa kimya endüstrisindençevre kirlenmesine kadar birçok alanda modern biyotekno-lojiden geniş bir şekilde yararlanılmaktadır.Halen Bİyoteknolojinin farklı sektörlerdeki uygulamaları Tab-Io1'de özetlenmiştir.Tablodan da anlaşılacağı gibi Bİyoteknolojinin uygulamaalanları son derece geniştir ve giderek te sınırlarını zorla-maktadır.Halen.gelîşmlş ülkelerin üretiminin % 40'ını biyolo-jik ve blyoteknoiojik kaynaklı maddeler oluşturmaktadır vegelecek yüzyılın başında biyoteknolojiye dayalı üretiminyılda 40 milyar dolara ulaşması beklenmektedir.Tüm gelişmiş ülkelerin öncelikli araştırma/geliştirme projeleriarasında biyoteknoloji araştırmaları ön sıraları almaktadır.Örneğin ABD'de yürütülen insan genom haritasınıçıkarmayı. başkabir deyişle insanın tüm genetik yapısını in-celeyip çözümlemeyi hedefleyen "Human Genome Initiative"projesi çeşitli üniversite ve araştırma merkezlerinde yak-laşık 2500 araştırmacı ve teknisyenin katılımıyla ve 1995'ekadar yaklaşık 1.5 milyar doların harcanacağı dev bir yatırımörneğidir.Yine tıbbi alanda günümüzde ABD'de 9 biyoteknolojik ürünüretilip satılmaktadır (Tablo II) ve bir çok zor hastalığı tedavietmektedlr.Bu dev araştırma/geliştirme projesi yanında uy-gulamaya konmuş birçok proje.gelişmiş ülkelerde çeşitlimaddelerin üretimlerini kolaylaştırarak maliyetlerin!düşürmekte veya pahalı maddelere alternatifler oluşturanyeni madde üretimini sağlamaktadır.47
1970'li yıllarda dünyada yaşanan petrol krizi başta Brezilyave ABD olmak üzere birçok ülkeyi çok geniş ölçekte etenolüretimi ve bunu motor yakıtı yerine kullanma projelerineyöneltti.Diğer ülkelerde projeler tam yoluna oturmadan pet-rol krizi sona erdiği İçin etkisiz kalırken projenin bir devletpolitikası haline geldiği Brezilya ve ABD'de etanol üretimigerçekleştl.Özelllkle Brezilya'da plroje üç önemli avantajsağladı.
1 .Petrol ithalat giderlerini büyük ölçüde azalttı.
2 .Ülkenİn geniş ekilebilir alanlarını değerlendirdi.
3 .Tarımda ve sanayide iş sahası yarattı.
1988-1989 yılı etanol üretimi Brezilya'da 13.3x 1Q8 litre-dir.Üretimde şeker kamışı suyu ve melas kullanılırken,şokerartıkları İse yakıt olarak değerlendirilmektedir.Etanol üretiminin bir kısmı anhidir (susuz) etanol olarakgerçekleşmekte ve bu % 22 oranında benzine karıştırıl-maktadır.Geri kalan susuz etanol ise doğrudan etanolleçalışan motorlu araçlarda kulianılmaktadır.Halen bu ülkedeüretilen arabaların % 9O'ı alkolle çalışmakta ve etanolleÇalışan araba miktarı oranı toplam araba sayısının yarıdanfazlasını oluşturmaktadır.Bu üretim Hava kirliliğini önlemedeyararlı olmuştur, Brezilya'da üretilen etanolun maliyeti tamolarak hesaplanıp açıklanmamıştır.ABD'de ise bîyoteknolojik yolla etanol imalatı vergi İndirimleriyoluyla desteklenmektedir ve bu sayede biotenalüun birimfiatı kimyasal yolla elde edilenin yarısı dolaylarında kalmak-tadır.(0.145$/lt)Brezilya Örneğinde de görüldüğü gibi ülkeler üretiminde sözsahibi oldukları malzemenin maliyetini düşürebilmek, kalite-sini yükseltebilmek amacıyla biyoteknolojiye başvurmakta-dırlar, Yıllık orman ürünü değerinin 64x109$ olduğu Kana-da'da bu en büyük ihraç ürününün kalitesini yükselte-bilmek, maliyetini düşürebilmek ve yeni ürünler geliştire-bilmek amacıyla 27 büyük şİrket,IO üniversite ve araştırmamerkezinin 1988 yılı içinde araştırma geliştirmeye har-cadıkları para 25x106ABD dolarını aşmaktadır.17. yüzyıldan buyana büyük kozmotik tüketicisi ve satıcısıolan Japonya bu sektöre de biyoteknolojiyi sok-muştur.1987'de yıllık 283600 ton makyaj malzemesi (değeriO.ixiQS US $) üreten Japonya'da 1600 kalem makyaj mal-zemesi üretiminde biyoteknolojl kullanılmaktadır.Ruj,allık gibi malzemenin ana maddesi olan renk vericilerartık doğadaki bitki kökleri yerine bu kök hücrelerinin labo-ratuvarlarda çoğaltılmasıyla elde edİlmektedir.Kozmetik sa-nayide çok önemli olan temel yağların 1987'de 12000 tonolan ithalatı ki bunun İçinde geraniol yani gül yağı davardır.Bitki hücre küftüm sayesinde giderek azalmaktadır.Kozmatik sanayide kullanılan eyelodextrln ise nişastanınBacillus mocerens bakterisinin amilaz enzimi yardımıylaİşlenmesinden elde edilmektedir.Bu alandaki çalışmalargelişerek artık gen mühendisliği yardımıyla geliştirilmiş yenitürmikroorganizmalarkullanılmayabaşlanmıştır(B.subtİles.E.GoJi). Saç bakım malzemesinin ana maddesiolan biotin'in yıllık 15 tonluk tüketiminin büyük kısmı yenigeliştirilen fermentasyon teknikleriyle ve Bacillus sphaeri-cus kullanılarak elde edilmektedir.470 firma İle dünya kozmetik pazarının % 14'üne sahip Ja-ponya'da biyoteknolojik çalışmalar bu sektörde maliyetin %35'ini teşkil eden hammadde girdisinibüyük ölçüde azalt-makta ve bu sektörde de en büyük pay sahibi ABD'yi zorla-maya başlamaktadır.Dünya'da dev adımlarla İlerleyen biyoteknolojinin Türkiye'dedurumu ülkemizin bilim ve teknoloji konularına verdiği önemve Öncelikle orantılı bir yerdedir.Bİlim ve teknoloji alanındaDünya'da en ileri 13 ülkenin G.S.M.Hasılalarından Â/G'yeayrılan pay % 2 nin üzerinde iken ülkemizde bu oran maale-sef % 0.25 dolaylarındadır (Tablo III). Yüzölçümü ve nüfusbakımından ülkemizle hemen hemen aynı potansiyele sahipFransa ile aramızdaki 8 katlık fark biyoteknolojl alanında daileri ülkelere oranla nerede olduğumuz hakkında ipuçları ver-mektedir.Türkiye'deki Biyoteknolojİ Araştırma-geliştirme konuları Tab-lo IV'de verilmiştir.Geleneksel Biyoteknolojİ olan fermentasyon teknolojisi za-ten asırlardır ekmek,yoğurt,şaraf,sirke üretimi ile yurdumuz-da vardır.Ancak son yıllarda bira, şaraf, alkol, süt ürünleri,sitrik asit, asetik asit üretiminde büyük artışlar gözlenmiş,gentamisin ve tetrasiklin gibi antibiyotiklerin % 100 yerliüretimi gerçekleştirilmiştir. Alkol üretimi özel sektörünkatkısıyla 50 milyon İt/yılı aşmıştır. Biyolojik gübre biyoin-seklisit, enzîm üretimi çalışmaları da dikkate değerdüzeylere gelmiştir.Biyoteknolojinin Dünya'da kazandığı önem Türkiye'de deyankı bulmuş ve DPT taraf ından belirlenen kalkınma hedef-leri arasında Biyoteknolojİ birinci öncelikli desteklenecek bi-lim dalları arasında 12.sıraya konmuştur.Bu konuyla İlgili olarak TÜBİTAK taraf ından 1984 yılında "Bi-yoteknolojİ İhtisas Komitesi" kurulmuş ve hazırlanan rapordoğrultusunda 1985 yılında TÜBİTAK Marmara Bilimsel veEndüstriyel Araştırma Merkezi.Biyolojİ Bölümü bünyesindebir Biyoteknolojİ Merkezî kurulmuştur.Âyrıca.günümüzdeOrta Doğu Anadolu,Ege Üniversiteleri gibi üniversitelerdeBiyoteknolojİ Merkezleri vardır.Tabİdir ki bu Merkezlerde vediğer kuruluşlarda çağa yaraşır.dlğer ülkelere eşit düzeydeülkemizi 21 .yüzyıla hazırlayacak düzeyde araştırmalar yap-mak için maddi destek ve programlara gereksinim vardır.TÜBİTAK MBEAM Biyoloji Bölümü Biyoteknolojİ alanındaaraştırmalarını 1988 yılından bu yana sürdürmektedir.Araştırmalar için gerekli destek DPT.NATO İstikrar İçin Bi-lim Programı ve BMKP çevrelerinde sağlanmış durum-dadır.Bölümde yürütülen Biyoteknolojİk çalışmalar şöyleözetlenebilir.
1. Hlbrldoma Teknolojisi İnsan proteinlerine.hormonlarına.bakteriyal ve viral bitkipatojenlerine karşı monoklonal antikorlar üretmek ve anti-korları kullanarak ELISÄ benzeri İmmünolojik tanı kitlenhazırlamak.Ayrıca yine aynı amaçlara yönelik moleküler hib-ridizasyon tekniklerine dayalı tanı metodlarını geliştirmek.48
2.Gen ve Fermentasyon Teknolojisi Sanayi önemi olan biyokatalizörleri (enzimleri) genmühendisliği İla geliştirilmiş mikroorganizmalardan üretmekve gerekli işlemlerden geçirip sanayide kullanılır hale getir-mek.
3. Biyoteknoiojinin Biyomşdlkal Uygulamaları Kalıtsal hastalıkların gen düzeyinde incelenmesi ile doğumöncesi (prenatal) tanı yapmak ve bu metodları yurt düzeyineyaymak.Bu yönde yapılan çalışmalar sonuçlarını vermeye başlamışdurumdadır. Ancak TÜBİTAK ve Üniversitelerimizdegösterilen çabaların daha verimli olabilmesi İçin Devlet Bİlİm-teknoloji politikasında değişiklikler yapması (Başbakanbaşkanlığında Ekim 1989'da yapılan Bilim ve TeknolojiYüksek Kurul Toplantısı olumlu bir adımdır) ve özel sektörünbu konuya ilgi göstermesi gerekmektedir,Türkiye'nin Biyo-teknoloji alanında çağı yakalaması ancak bu şekildemümkün olur.Tablo
1. Biyoteknolojlnin Çeşitli Alanlardaki Uygulamaları Kimya Sanayi- Ham maddeler (yağlı tohumlar, selüloz, lingnin, fermentas-yon yoluyla üretilen etanol)- Biyokatalîzörler (su ve organik çözgenlerde çalışan enzim-ler)- Alışılmış kimyasal maddelerin yerini alacak biyoteknolojikmaddeler (pollhldosibütirat, laktid polimerleri)Gıda Sanayi- Gıda katkı maddeleri (mikrobiyol polisakkaritler, vitaminler,sentetik tatlandırıcılar, renk verici maddeler, tek hücre pro-teini)- Yeni biyokatalizörlerine geliştirilmesi (glukoz İzomerasyo-nu İçin immobilize hücreler, mikrobiyal renin, yağlı tohum-ların enzimatik modifikasyonu v eyağların interesterifikas-yonu)- Geliştirilmiş gıda işleme teknikleri ve gıdaların korunması(strerillzasyon, ultrafiltrasyon ve santrifügasyon)Tarım ve Hayvancılık Sektörü- Bitkilerde istenilen tarımsal özelliklerin sağlanması (has-talıklara dayanıklılık, bitki hormonları yardımıyla verim artışı,tuz ve ısı toleransı)- Bitkilerde depolanan maddelerde modifikasyon veya mik-tar artışı (yüksek miktarda lişin içeren soya fasulyesi,yüksek doymamış yağ içerikleri)- Zararlıların kontrolü (mikrobiyal însektisitler, fungisitler,slow • release pestisitler)- Bitki büyüme hormonları ve gübreler (yaprak dökümü, mey-va toplanması, fotosentez ve olgunlaşmayı etkileyen kimya-sal maddelerin üretimi, slow - release sentetik gübreler, azotfiksasyonu)- Su kültürü (topraksız sulu besi ortamlarında çok İyi birsıcaklık ve nem kontrolü ile bitki yetiştirme teknikleri)- Hayvanlarda istenilen özelliklerin sağlanması (hastalıklaradayanıklılık, yemlerin yüksek oranda hayvan ürünlerinedönüşümü)- Hayvan beslenmesi (tek hücre proteini, amino asitler, anti-biyotikler ve enzimler)- Aşılar (şap ve şarbon gibi hastalıklar İçin)Sağlık Sektörü- Küçük moleküllü ürünler (antibiyotikler)- Makromoleküller (Interferon ve aşılar)- Vücutta ilaçları yönlendirici ajanlar (monoklonal antikorlar,manyetik biyoküreler)- Saflaştırma ajanları (immobilize monoklonal antikorlar)- Yeni biyokatalizörler (immobilize enzimler ve hücreler, ör,semi - sentetik penisilin üretiminde kullanılanlar)- Dİyognostİk ajanlar (İn vitro ve in vivo teşhiste kul-lanılabilecek enzimler ve monoklonal antikorlar)Enerji Sektörü- Biyomastan enerji (odun, anaerobik parçalama ile metan,etanol)- Petrol çıkartılmasını kolaylaştıracak yüzey aktif maddeler- Enerji tasarrufu (enzim katalizi, ultrafiltrasyon gibi düşükenerji girdili ayırma ve saflaştırma İşlemleri, enerji girdisiyönünden optimize edilmiş yeri reaktör ve proses ta-sarımları)Atıkların Arıtılması- Mevcut sistemlerin temel biyoloji ve biyokimya mühendis-liği uygulamalarıyla geliştirilmesi (karışık kültürler, anaerobikfermantasyonlar, mikrobiyal yumak oluşumu, land - fill tek-nikleri)- Yeni elektrotlar geliştirilmesi ve sistem otomasyonu (ağırmetaller ve iz miktardaki toksik maddeleri saptayabilecekelektrotlar)- Yeni mutant veya genetik mühendisliği teknikleriyle eldeedilen mikroorganizmaların kullanılması (mevcut tesisin ve-rimliliğinin arttırılması, özel ve toksik atığın arıtılması)- Yeni katalizörler ve yeni reaktör tasarımları (kum üzerindeimmobilize edilmiş hücreler, akışkanlaştırılmış yatakreaktörler)- Atıkların yararlı ürünlerin geri kazanılması (proteinler,yağlar metan, metaller)Kaynak : Biyoteknolojİ Alanında Türkiye Araştırma Geliş-tirme Politikası 1985
Doç. Dr. Beyazıt ÇIRAKOĞLU
Biyoteknoloji
-
Biyolojik Silah Nedir ve Nasıl Uygulanır ?
-
BİYOLOJİK SİLAH NEDİR ?
-
RETROVİRÜSLER
-
İlaç sektöründe biyoteknoloji
-
Biyoteknolojide Türkiye’nin durumu
-
BİYOTEKNOLOJİ VE MOLEKÜLER BİYOLOJİ ALANINDAKİ GELİŞMELER VE MODERN TIP ALANINA ETKİLERİ
-
Genetik hastaliklarin teşhis ve tedavisinde kullanilan bilimsel ve teknolojik yöntemler nelerdir?
-
Proteinler - Protein Nedir - Protein çeşitleri - Proteinin yapısı
-
Glikoproteinlerin Yapısı ve Fonksiyonları
-
Kimyasal Bağlar
-
Karsinojenezis Mekanizması
-
PROTEİN SAFLAŞTIRMADA ÇÖKTÜRME YÖNTEMİ
-
Moleküler floresans spektroskopisi
-
RAPD-PCR protokolü
-
TRANSLASYON