Biyologlar - Biyolojiye Gerçekçi Yaklaşım

GELECEĞİN MİMARI "BİYOTEKNOLOJİ"

---

GENETİK MÜHENDİSLİĞİ

İstenilen özellikte organizma yaratmak amacıyla istenilen genleri kromozomlara ekleme yöntemlerini kapsayan uğraşların tümü, genetik mühendisliği çatısı altında toplanmaktadır. Gregor Mendel'in özellikle bezelye bitkileri üzerinde yaptığı çaprazlama çalışmalarının amacı temel genetik kurallarını keşfetmekti. Elde edilecek bulgularla doğanın imkan verdici en üstün kalitedeki ürünü çok sayıda elde fikrine de hizmet ediyordu. Fakat yapılan çalışmalar ayni tür içindeki bitkiler ile kısıtlı kalmaktaydı. Yıllar boyunca organizmalar da istenilen niteliklerin elde edilmesi çalışmaları tür içinde kısıtlı kalmış ve büyük ölçüde rastlantıya dayanmıştır Bu kısıtlamanın bilincine varan araştırmacılar çalışmalarını tür engelini kırma yolunda çabalara yöneltmiştir. Genetik mühendisliği diye bir terimin kullanılmadığı ve bugünkü anlamda çalışmaların henüz yapılmadığı yıllarda özellikle bitki ıslahçıları çeşitli teknikler geliştirerek doğal olarak eşleşmeyen türlere ait organizmalar arasında gen aktarımları (yapay tozlaştırma) gerçekleştirmişlerdir. Elde ettikleri rekombinant bireyleri eşeyli üreme(çiftleşme) yöntemi ile üretmeyi başarmışlardır. Bu şekilde doğal olarak meydana gelemeyen gen kombinasyonları elde etmeye yönelik uğraşlar, bir anlamda genetik mühendisliğinin başlangıcı olarak kabul edilebilir. 1960'li yıllarda somatik (2n kromozoma sahip vücut hücreleri=diploid) hücrelerin birbirleriyle kaynaşabildiği (Füzyon yöntemi) ortaya konulmuş ve genetiğin biliminin bir alt birimi olan somatik hücre genetiğine dayanarak, gen aktarım çalışmaları somatik hücre düzeyine indirilmiştir. Bu çalışmalar eşeyli üremenin dışındaki yollardan yararlanılan ilk çalışmalardı. 1970'li yılların başında ise, o yıllara kadar oluşan temel ve teknik bilgilerin birikiminin yardımıyla, amaçlanan genetik yapıya uygun gen kombinasyonu yaratılmasına yönelik çalışmalar moleküler düzeye inmiştir. DNA nin üç boyutlu moleküler yapısının keşfi, replikasyon, rekombinasyon yeteneklerinin aydınlatılması, genin işlevsel tanımının yapılması, gen anlatımının ve düzenlenmesi işlevlerini açıklığa kavuşturmuş, böylelikle rekombinant DNA teknolojisinin gelişimine de ön ayak olmuştur. Rekombinant DNA teknolojisi, gen klonlamasi, DNA klonlamasi, genetik manipülasyon ve en popüler olarak da genetik mühendisliği terimleri bir çok bilim adamı tarafında çoğunlukla es anlamlı olarak kullanılmaktadır. Genetik Mühendisliği; genetik analiz yapmak ya da istenilen özellikte organizma geliştirmek amacıyla, bir tür içinde veya farklı türlere ait organizmaların genleri üzerinde, planlı yürütülen çalışmalardır. Bu teknolojinin uygulama alanları, temelde, ekonomik bakımdan önemli organizmaların ve onların özelliklerinin geliştirilmesini kapsamaktadır. Genetik mühendisliğinin etkilediği uygulama alanlarının başında endüstri gelmektedir. Çeşitli endüstriyel ürünlerin (ilaç,besin vb.) istenilen nitelikte ve bol miktarda elde edilmesine yönelik çalışmalar endüstri sektörünün bu teknolojiye büyük yatırımlar yapmasına yol açmıştır. Tipta ,özellikle kalıtsal hastalıkların tanısının konmasına olanak sağlamakta ve bu hastalıkların tedavisi açısından da ileriye yönelik ümit vermektedir. Tarım ve hayvancılıkta da istenilen niteliklere sahip bitki ve hayvanların yetiştirilmesinde büyük ölçüde kullanılmaktadır. Bunlara ek olarak, çevre kirlenmesinin önlenmesi, madencilik vb. daha bir çok alanda genetik mühendisliğinden yararlanılmaktadır. Bir Amerikan firması, mısır yada daha başka tahılların köklerinde yasayan Pseudomonas fluorescens türü bakteriye, normalde toprakta yasamayan, ama böcek öldürücü bir zehir sentezleyebilen Bacillus thuringiensis adli bakterinin zehir kodlayan gen bölgesini eklemiştir. Genetik yapısı değiştirilerek tarlalara bırakılan Pseudomonas fluorescens, tahılların köklerine zarar veren mayıs böcekleriyle mücadelede çiftçilerin en büyük yardımcısı olmuştur. Tarımcılıkta etkin başarıların elde edilmesinde büyük katkısı olan genetik mühendisliği, ayni basariyi hayvancılık sektöründe henüz sağlayamamıştır. Bunun nedeni genetik araştırmacıları, henüz naklettikleri genin kromozomda nereye girdiğini kontrol edememeleri dolayısıyla da yanlış proteinlerin sentez edilmesidir. Yanlış proteinler, üretilen hayvanların fizyolojilerinde ve morfolojilerinde istenmeyen olumsuz sonuçların görülmesine sebep olur. Rekombinant DNA teknolojisinde izlenen olaylar dizisi genelde,bir organizmadan elde edilen ve içinde istenilen geni taşıyan DNA parçalarının, taşıyıcı özellikte bir DNA molekülüne bağlanarak rekombinant DNA oluşturulması, rekombinant DNA moleküllerinin uygun bir konak hücreye sokularak orada çoğaltılmasıdır. Çoğaltılan genler (DNA parçalar) ile kitaplıklar oluşturulmaktadır. Bu olaylar dizisine genel olarak gen klonlamasi adi verilir ve neticede çeşitli genlere ait bir kitaplık oluşturulur. Genetik Mühendisliğinde yürütülen çalışmaların aşamaları sırasıyla şöyledir:
Gen izolasyonu: İstenilen geni taşıyan DNA parçalarının elde edilmesidir. Bu amaç için çeşitli yollar kullanılır. Bunlardan biri izole edilip saflaştırılmış DNA moleküllerini çift zincirli yapılarını bozmadan parçalamaktır. Bunun için özel enzimler kullanılmaktadır. Bu enzimler DNA molekülünde özel nükleotid dizilerini tanır ve orada kesmeler yapar.
Rekombinant DNA moleküllerinin oluşturulması: İzole edilen geni taşıyan DNA parçalarının çoğaltılmasını sağlamak üzere onlara taşıyıcılık görevi yapacak uygun DNA moleküllerine bağlanmasıyla elde edilen moleküllere rekombinant DNA adi verilmektedir. Buna göre, genetik mühendisliğinde rekombinant DNA kavramı doğal olarak birlikte bulunmayan (farklı kökenli) DNA molekülleri arasında ,laboratuar koşullarında yaratılmış, yeni bir düzenlemeyi (birliği) ifade eder. Geni taşıyacak DNA molekülleri virüs DNAları, plazmidler ve cosmidlerdir.
Uygun bir hücreye sokulması: Rekombinant DNA moleküllerinin konak hücreye sokulmasında vesiküller veya küçük ve suda erimeyen lipit(yağ) yapısında cisimler olan lipozomlar kullanılır. Lipozomlar hücrelerle(özellikle hayvan hücresi) kolaylıkla kaynaşır ve DNA hücre içinde serbest duruma geçer. Son yıllarda mikroenjeksiyon tekniği başarıyla kullanılmaktadır. Genin konak hücre içine çok ince iğne ile enjekte edilmesidir. Bakteriyofajlarin (Virüs) konak hücrelere de kendini esleyebilmesi esasına dayanarak genin, virüs içine yerleştirilip rekombinant DNA molekülünün oluşturulması ve istediğimiz geni taşıyan fajın, konak hücreye girmesi ile sağlanır. Bu yönteme Transfeksiyon adi verilmektedir.
Çoğaltılan genlerin seleksiyonu: Konak hücrede istenilen genin bir çok kopyası oluşturulmasından sonra bu genlerin izole edilmesi gerekmektedir. Bunun için daha önceden radyoaktif olarak işaretlenmiş genler(marker) kullanılmaktadır. Bu işaret geni U.V. ışığının altında kendini belli edeceğinden kolaylıkla yeri saptanabilmektedir. Saptanan gen özel enzimler yardımı ile yabancı genden arıtılır ve saf olarak elde edilir. Bir diğer yöntem ise genin anlatım yapması ile konak hücrede fenotipik (gözlemlenebilen özellikler Ör:hücrede mavi renk plakları oluşturması) değişikliler oluşturması ile klonlanan hücreler ile klonlanmayanlar birbirlerinden ayrılabilir. Bütün bu işlemlerden sonra gen bankaları (genom kitaplığı) oluşturulur. Kitaplık bir organizmanın tüm genotipini DNA dizilerinin tümünü yada bir kısmını içeren DNA klonlari topluluğudur. 1997 Şubat ayında kuzu Dolly'i ortaya çıkaran klonlama teknolojisi ve ertesi yıl insana ait embriyonik kök hücresi kültürü oluşturulması genetik mühendisliğinde iki büyük atilimi gerçekleştirmiştir. Özellikle embriyonik kök hücreleri blastosistlerden, kişiye özel organ ve dokuların üretilmesi ile organ bağışında sürekli olarak sorun yaratan doku uyuşmazlığı sorununun ortadan kalkması, bu beklentiye temel oluşturuyor. Tedavi amaçlı klonlama fikrinden tam uyum içindeki yeni dokuların yaratılması düşüncesine geçiş ile yeni umutlar doğmuştur. Bu yöndeki çalışmaların neticeye ermesi ile bireyin kendi hücrelerinden üretilmiş organların nakli ile hasarlı organların değişimi mümkün olacaktır. Farklı histolojik karakterleri sergileyen hücrelerimizin aslında ortak bir DNA programına sahip olması, klonlama tekniklerine gerek kalmaksızın, nükleotid dizilerde yapılacak değişikliklerle arzu edilen tipte hücrelerin elde edilebilmesi mümkün olacaktır.
*Bu yazı micmuss2.sitemynet.com/ sitesinden alınmıştır.


KLONLAMA*

Klon, birbirinin tıpatıp benzeri canlılara denir. Klonlama, mevcut bir canlının çeşitli yöntemlerle bir benzerinin kopyalanması işidir. İlk kez 1997 yılında Dolly adında bir koyun başarılı bir şekilde kopyalanmıştır. Basit bir anlatımla klonlama çekirdeği çıkartılmış yumurta hücresine, kopyalanacak canlının genetik materyalinin aktarılması esasına dayanır.

ABD'nde bilim adamları, etik komiteleri ve politikacılar reproduktif klonlamanin, yani insan kopyalanmasının yasaklanması konusunda görüş birliğinde iken terapotik klonlama ise farklı değerlendirilmekte: Bilim adamları somatik hücre çekirdek transferi (somatic cell nuclear transfer: SCNT) yolu ile terapotik klonlamanin tıp alanında önemli tedavi yöntemlerini beraberinde getireceğine inanırken, etik komiteleri ise terapotik klonlamanin da sonuçta kaçınılmaz olarak reproduktif klonlama ya yol açacağına inandıkları için yasaklanması gerektiği görüsündeler. Bilim adamları, hastalıklı doku ya da organın yerine konulabilecek ve kişinin bağışıklık sistemi tarafından kabul edilecek doku ve organların klonlamasi ile Parkinson ve Alzheimer gibi norodejeneratif hastalıklar dahil pek çok hastalığın tedavisinde etkili olacak teropatik klonlamanin yasaklanmasının tıp alanında önemli gelişmelere engel olacağını düşünürken, yasa-yapıcılar ve etik komiteleri, yeni ilaç ve tedavi yöntemlerinin geliştirilmesinde insan kök hücrelerini içermeyen klonlama yöntemleri üzerinde çalışmaların yoğunlaştırılması gerektiği görüsündeler

Tün bu görüş ayrılıkları, 1998 yılında Dr. John Gearhart (John Hopkin's University) ve Dr. James Thompson (University of Wisconsin)'in, birbirlerinden bağımsız olarak, insan pluripotent (her türlü özelleşmiş hücreye dönüşebilen) kök hücrelerini izole ettiklerini açıklamalarıyla daha da yoğunlaştı. Dr. Thompson in-vitro olarak büyütülmüş embriyodan alınmış hücreleri, Dr. Gearhart ise kürtajla alınmış fetustan elde edilen primordial hücreleri kullanmıştı ki insan kök hücre çalışmaları ile ilgili itilaflara yol açan da bu hücrelerin elde ediliş sekli idi. Otoritelerce kabul edilen su ki "insan embriyosu, döllenme anından itibaren kişi haklarına sahiptir ve embriyoya zarar veren veya onu yok eden her aktivite insan hayatini sonlandırmış kabul edilir."
Kök hücre elde edilmesi sadece embriyodan elde edilen hücrelerle sinirli olmayıp insan kök hücreleri için alternatif kaynaklar ile ilgili çalışmalar yoğun bir şekilde devam etmekte. Yetişkin insan kök hücreleri, insan yağ hücreleri ve plasenta potansiyel kaynaklar olmakla beraber embriyonik kök hücreleri, plastisitesi diğer hücrelere göre daha fazla olduğu için tercih edilmekte. Temel olarak kök hücreleri aşağıdaki kaynaklardan biri yolu ile elde edilebilir:
* Seçimli kürtajı takiben elde edilen insan fetus dokularından,
* In-vitro fertilizasyon (IVF) ile elde edilmiş ve kısırlık için tedavi edilen çiftler tarafından daha fazla ihtiyaç duyulmayan embriyolardan,
* Araştırma amacı ile bağışlanmış gametlerle in-vitro fertilizasyon (IVF) yolu ile elde edilen embriyolardan,
* Aseksüel olarak somatik hücre transferi ya da yetişkin insan hücresi çekirdeğinin, çekirdeksiz bir insan ya da hayvan yumurtasına yerleştirildiği benzer bir klonlama tekniği ile elde edilen embriyolardan.
*Bu yazı micmuss2.sitemynet.com sitesinden alınmıştır.

---