Rekombinant DNA Teknolojisine Bilimkurgusal Bir Yaklaşım

Rekombinansyon, iki canlıdan elde edilen DNA’ların birleştirilmesidir. Rekombinant DNA teknolojisi; bir genomda bulunan binlerce gen arasından tek bir genin ayrıştırılmasını, tanımlanmasını ve klonlanmış bu DNA molekülü ile onun ürünü olan proteinin büyük miktarda üretilmesini sağlar.

Rekombinant DNA Teknolojisi kullanılarak;

• Genetik hastalıkların tedavisi (gen terapisi) mümkün olabilir.
• Besinlerin genetik olarak değiştirilmesi ile tadları artırılabilir, daha fazla mahsul elde edilebilir, besin değerleri veya kullanım süreleri uzatılabilir.
• İnsan genetiği daha iyi anlaşılabilir.
• Hücreler veya organlar klonlanabillir.

Üzerinde duracağımız “gen terapisi” ve “gen klonlama” maddelerinin detaylarına girmeden önce rekombinant DNA teknolojisi kullanılarak geliştirilebilecek birkaç alana daha değinelim.

• İlk etapta medikal kullanımı elzem olan biyolojik materyallerin eldesinde ( örneğin; insülin. ) oldukça elverişli bir yöntemdir.
• Aşı üretiminde kullanılmaktadır.
• İlk olarak patojenik virüsün koruyucu immüniteyi uyarabilecek olan geni belirlenir.
• Daha sonra DNA’nın bu gen bölgesi izole edilerek, zararsız bir virüsün (örneğin; vaccinia virüs) DNA’sına yerleştirilir.
• Oluşturulan yeni rekombinant virüs aşı olarak kullanılır.
• Bu aşılar hastaya asıl virüs uygulanmadığından ve enfeksiyon riski taşımadıklarından çok daha güvenlidir.
• Bu metod malaria, schistosomiasis, HBV gibi bir çok virüse karşı aşı üretiminde kullanışlı olabilecektir.
• Farmakogenomik; kişiye özgü ilaç geliştirilmesi. Farmakogenetik, insanlarda ilaca yanıtta çeşitliliğin genetik temellerini ortaya koymaya yönelik araştırmaları kapsamaktadır. İnsan genom projesinin tamamlanmasının ardından, varlığı belirlenen yaklaşık 30.000 genden oluşan ve bu sayının yaklaşık üç katı proteinin hücredeki işlevlerinin ve ilaç yanıtındaki rollerinin incelenmesine dayalı çalışmalar hızla devam etmektedir. Hastanın moleküler profilinin ilaç seçiminde, yan etkilerin önlenmesinde ve tedavide önemli olacağı bir dönemin başladığı bilinmektedir.

SOMATİK HÜCRE NÜKLEUS TRANSFERİ

İlk Canlı Klonu: Dolly!

Koyun Dolly, 1996 Britanya’da Ian Wilmut adında bir araştırmacı tarafından klonlandı ve 2003 yılında akciğer enfeksiyonu ve artirit gelişimi sonucu öldü. Dolly bir Finn Dorset koyunun genetik kopyası idi. Dolly’nin doğumu, özelleşmiş bir erişkin hücresinin bir organizmanın tüm hücrelerinde tekrar programlanabileceğini gösterdi. Dolly’i meydana getiren teknik, somatik hücre nükleus transferi olarak isimlendirildi.

Not: Türkiye’nin ilk kopya koyunu “Oyalı”, 23 Kasım 2007’de İstanbul Üniversitesi Veteriner Fakültesi’nde doğdu.

GEN KLONLAMA

Gen klonlama ile bir genin birçok kopyasını elde edebiliriz. Klonlamanın temel basamakları;

• Klonlanacak DNA, doku ya da hücrelerden izole edilir.
• Restriksiyon enzimleri kullanılarak özgül DNA parçaları elde edilir. Bu enzimler DNA’yı özgül dizilerden tanır ve keser.
• Oluşturulan bu DNA parçaları vektör adı verilen DNA molekülleriyle birleştirilir.
• Rekombinant DNA molekülü, bir konak hücreye aktarılır. Konakta molekül kendini eşler ve çok sayıda kopyası oluşur.

Klonlanmış DNA konak hücrelerden izole edilip incelenebilir, transkripsiyona uğratılabilir, mRNA’sı translasyonda görevlendirilebilir ve kodlanan gen ürünü izole edilerek araştırma için ya da ticari amaçlarla satılmak için kullanılabilir.

Sonuç olarak klonlanan genler; protein ürünü elde etmek, genin çok sayıda kopyasını hazırlamak amacıyla kullanılır.

GEN TERAPİSİ

Rekombinant DNA teknolojisinin bir başka kullanım alanı da gen terapisidir. Genetik hastalığı (kistik fibröz ve hemofili gibi) durdurmak veya nesilden nesle aktarılmasını önlemek amacıyla vücut hücrelerinin içindeki genler değiştirilir.  Gen tedavisi ile hatalı bir gen değiştirilebildiği gibi, hastalığı tedavi etmek  ya da vücudunuzun hastalıkla daha iyi savaşmasını sağlamak için yeni bir gen eklenebilir.

BİLİMKURGUSAL BİR YAKLAŞIM

Rekombinant DNA teknolojisi sayesinde DNA molekülleri tüpte (In vitro), yani canlı organizmanın ya da hücrenin dışında, yeni bir tür yaratmak üzere bir molekül içinde bir araya getirilebilmektedir. Bu DNA da bir organizmaya aktarıldığında değiştirilmiş özellikleri ya da kendine özgü özellikleri olan bir canlının ortaya çıkmasını sağlamaktadır.

Sizce bunu klon canlı üzerinde yapabilir miyiz? Etik olarak klon çalışmalarında insan kullanılması mümkün olmasa da hayal ettiğimiz her şey zamanla gerçekleşiyor. Klon insan embriyosu üzerinde somatik gen terapisi yerine, germline yöntemi uyguladığımızı düşünelim ve hayal etmeye başlayalım;

Aslında bunu klon embriyo üzerinde yapmamıza belki de gerek yoktur. Döllenme sonunda oluşan hücre üzerinde gen değişikliği sağlayarak, özgül DNA değişimleri ile istenilen özelliklerin eklenmesi ve ya istenmeyen özelliklerin (sahip genlerin) canlıdan çıkarılması söz konusu olabilir. Hatta farklı bir açıdan ele alacak olursak, istediğimiz özelliklere ait oluşturduğumuz canlıdan klon elde etmek daha da mükemmel olacaktır. Gen terapisi ile kısa boyluluk, renk körlüğü, göz bozukluğu, eğer varsa kalıtsal hastalıklara neden olan genler bulunup kontrol altına alınabilecek, istenilen genlerin eklenip, istenmeyen genlerin de pasif hale getirilmesi sağlanabilecektir. Şu ana kadar bu araştırmaların gen aktarımıyla kesin bir neticesi olmamakla beraber, çalışmaların devam ettiği bilinmektedir. Çalışmaların olumlu sonuçlandığını varsaydığımızda, “bu sadece kalıtsal hastalıklar ya da tedavi amaçlı kullanılan bir yöntem olarak mı kalacak?” sorusu aklımıza gelmektedir. Tam bu noktada, “neden sahip olacağımız canlıya ait özellikleri belirleme şansımız olmasın?” diye soruyoruz. Kulağa ne kadar da ütopik geliyor değil mi?

Peki ama gen terapisi ile klonlama birlikte kullanıldığında ne kadar farklı şeyler meydana gelebilir?

Klonlama çalışmalarını yapan ve yapmaya devam eden bilim insanlarının çoğu, bu çalışmaları yeni bir birey dünyaya getirmek için değil; sadece tedavi amaçlı kullanılacak kök hücreleri üretmek için sürdürdüklerini belirtiyorlar. Tedavi amaçlı klonlama çalışmalarında amaç, klonlama sonucunda kök hücre elde etmektir.*(1) Bu hücrelerin bir kısmı organları, bir kısmı ise kan, saç, tırnak ve deri gibi vücut bölümlerini oluştururlar. Klonlama ile kök hücre elde etmeyi planlayan bilim insanları, bu hücreler yardımı ile bir çok hastalığa çözüm bulacağını ve daha ileriki dönemlerde yine bu hücreler yardımıyla organ üretimi ve nakli yapılabileceğini iddia ediyorlar.

Şimdi bir saniyeliğine durup, hayal edelim: Sadece bu alanda hizmet vermek üzere oluşturduğumuz bir laboratuvarımız olsaydı neler yapabilirdik?

*(1) İlk hücre bölünmesinden yaklaşık beş gün sonra, yani embriyonun yaklaşık yüz hücre oluşturacak kadar bölünmesi ile oluşan ve başkalaşarak iki yüz değişik vücut hücresine dönüşebilen hücrelere kök hücre adı verilir.

KURGUYA KAPİTALİST BİR YAKLAŞIM: “İSTEDİĞİNİZ ÖZELLİKLERE SAHİP BEBEĞİNİZ 9 AY 10 GÜNDE TESLİM!”

Bilim insanları tarafından bu araştırma konularının uygulanması mümkün kılındığında, gen terapisi ve klonlama için tek uygulama alanı sağlık sektörü olmayacaktır. Bu konuda yapılabilecek tıbbi gelişmelerle beraber, bize hizmet veren laboratuvarların hizmet alanlarında ne gibi değişimler ortaya çıkacağına ilişkin bazı kurguları ele almaya çalışalım.

Tedavi için tüketim değil; üretim çağının başladığı bir dönemde olduğumuza göre, artık canlıların özelliklerini belirleme şansına sahibiz demektir.

Kısa bir süre önce, Guangzhou kentindeki Sun Yat-sen Üniversitesi, bilim dünyasında aylardır spekülasyon olarak yer alan bir haberi doğrulayarak insan embriyosunun DNA’sını deşifre ettiklerini açıkladı. Protein & Cell dergisinde yayımlanan araştırmaya göre, kullanılan yöntemin henüz sonuçları bilinmeyen birçok etkisi olabileceği dururuldu Araştırmacılar, etik tartışmalara neden olmaması için birden fazla spermle döllenen ve yaşaması mümkün olmayan embriyolar üzerinde çalıştıklarını belirtti. Deneylerde, DNA enjekte edilen 86 embriyodan bazıları ölürken, geride kalan 54 embriyodan yarısında β-globin genine müdahale edilebildi. Sonuç olarak, embriyoların sadece yüzde 14’ünde yapay DNA kullanılarak değişiklik yapılabildi.

Bu çalışmaların da ötesinde bir pencereden, kurgusal laboratuvarımıza yeniden bakalım;

Bireyin oluşan embriyo genomunda, istediği özelliklere sahip klon genlerin değişimini sağlayabiliriz. Genomun sağlıklı çalışmasının dolaylı bir göstergesi embriyonun blastosist evresine kadar yaşamını sürdürmesidir. Bu sürecin taşıyıcı üzerinde tamamlanmasını sağlayıp, embriyo gelişiminin sonunda sipariş edilmiş bireyin teslimatını sağ salim gerçekleştirebiliriz. Böylelikle çocuk bekleyen ya da çocuk sahibi olmak isteyen bireyler, kalıtsal hastalıklardan arınmış ve hatta önceden belirlenmiş fiziki özelliklere (saç ve göz rengi gibi) sahip sipariş çocuklara sahip olabileceklerdir.

Bu alanda hizmet veren bir laboratuvara sahip olduğumuzda, üretim odaklı ve kişiye özgü hizmet sağlayan bir disiplin içinde olacağız. Peki ama teknolojik ve bilimsel açıdan bu noktaya geldiğimizde çalışanlarımız kimler olacak? Elbette verdiğimiz hizmet bu denli lükse kaçtığında, gebelik sürecini bireyin kendisine yaşatmak yerine konak canlı kullanma seçeneğini de devreye sokabiliriz. Bu durumda çalışanlarımız arasında moleküler biyologlar, kimyagerler ve doktorların yanı sıra taşıyıcı anneler de bulunacaktır. Laboratuvar şartlarında ve gözlem altında bizimle çalışacak bu  taşıyıcı anneler, aynı zamanda söz konusu işleyişin vazgeçilmez bir parçası haline de geleceklerdir. Şu an size bir bilimkurgu öyküsünden fırlamış gibi gelen tüm bu uygulamalar, yakın gelecekte hayatlarınızın basit birer parçası haline dönüşebilir. Unutmayın ki bilimin ilerlemesi için gerekli en önemli sorulardan biri de, “neden olmasın?” sorusudur.

Teşekkür: Doç. Dr. Selda Gezginci ( İstanbul Üniversitesi – Moleküler Biyoloji ve Genetik )

Hazırlayan: Hande Taşkın