Modern genetik uygulamaları (gen klonlaması, kök hücre teknolojisi, dna parmak izi analizi, insan genom projesi)

Sizce şeker hastalığı, Down sendromu, albinizm, hemofili, kanser vb. kalıtsal hastalıkların yakın bir gelecekte ortadan kalkması mümkün müdür? Hepimiz okulumuza veya iş yerimize giderken hava kirliliği, gürültü kirliliği, nüfus artışı, çarpık kentleşme, küresel iklim değişikliği gibi birçok problemin bizi ve gelecek nesilleri tehdit ettiğini görürüz.

Modern genetik uygulamaları (gen klonlaması, kök hücre teknolojisi, dna parmak izi analizi, insan genom projesi)

MODERN GENETİK UYGULAMALARI

Sizce şeker hastalığı, Down sendromu, albinizm, hemofili, kanser vb. kalıtsal hastalıkların yakın bir gelecekte ortadan kalkması mümkün müdür? Hepimiz okulumuza veya iş yerimize giderken hava kirliliği, gürültü kirliliği, nüfus artışı, çarpık kentleşme, küresel iklim değişikliği gibi birçok problemin bizi ve gelecek nesilleri tehdit ettiğini görürüz. Sürekli çoğalan ve tüketimi giderek artan insan nüfusuyla birlikte yeşil bitki örtüsünün, içilebilir suların, besinin, sağlık koşullarının her geçen gün azaldığını fark edebiliriz. Acaba gelecekte bu olumsuzlukların giderilmesi ve yaşam koşullarının istenilen düzeyde sağlanabilmesi mümkün olabilecek midir?

Bütün bu sorunların çözümünde genetik mühendisliği ve biyoteknolojinin önemli katkılar sağlayacağı düşünülmektedir. Genetik mühendisliğinin insan, bitki ve hayvanlarda uygulanmasıyla sağlıklı insanların, daha verimli yiyeceklerin ve daha temiz bir çevrenin elde edilmesi amaçlanmaktadır.

Genetik bilimindeki en önemli gelişmeler bu yüzyılın başında Mendel'in buluşlarıyla başladı. 1953 yılında Watson-Crick'in DNA'nın çift iplikli yapısını açıklaması ile moleküler biyoloji alanı genişledi ve canlıların karakterlerinin DNA'daki baz dizilimine bağlı olduğu anlaşıldı. Ancak bu dönemde DNA baz dizilimindeki bilgileri anlayabilmek ve bunları istenilen biçimde değiştirebilmek olanaksız gibi görünüyordu. Daha sonra gerçekleşen iki buluş sayesinde genetik mühendisleri amaçlarına ulaşabilecek temel araçları elde edebildi. Bunlardan ilki herhangi iki DNA parçasını birbirine
bağlayabilen bir enzim, diğeri ise DNA zincirini istenilen bölgeden kesebilen bir başka enzimdi.

Bugün bir canlının pek çok geni arasından istenilen bir tanesi rahatlıkla çıkarılıp enzimler yoluyla kesilmekte ve istenilen diğer DNA parçasıyla birleştirilebilmektedir. Bu yolla elde edilen yeni DNA molekülleri de birçok farklı amaç için kullanılabilmektedir.

GENETİK MÜHENDİSLİĞİ UYGULAMALARININ İNSAN HAYATINA ETKİSİ

Genetik mühendisliği insanlar tarafından belirli bir amaca yönelik olarak genetik materyal üzerinde yapılan çalışmaları içerir. Bir başka ifadeyle genetik mühendisliği, canlıların kalıtsal özelliklerinin değiştirilerek onlara yeni özellikler kazandırmayı amaçlayan ve bu yönde araştırmalar yapan bir bilim dalıdır.

Canlıya ait özelliklerden sorumlu belirli DNA bölümlerine "gen" adı verilir. Genetik mühendisleri çeşitli yöntemlerle farklı canlıların genlerinin birleştirilmesi ya da bir canlıdan istenilen özellikteki genin alınarak başka bir canlıya aktarılması gibi çalışmalarla uğraşırlar. Günümüzde birçok bitki ve hayvana gen transferi yoluyla yeni özellikler kazandırılabilmektedir.

Farklı bir türden gen aktarılarak belirli özellikleri değiştirilmiş canlılara genetiği değiştirilmiş organizma (GDO) veya transgenik organizma adı verilir.

GEN KLONLAMASI

Gen klonlaması terimi, bir genin kopyasını oluşturmak için kullanılan yöntemleri kapsar. Gen klonlamasında istenilen proteini sentezleyen gen, ait olduğu hücre genomundan özel yöntemlerle kesilerek çıkarılır. Daha sonra bu gen, alıcı bir hücreye nakledilir. Ancak genin alıcı hücreye nakledilebilmesi için bir taşıyıcıya ihtiyaç duyulur. Bu taşıyıcılar vektör adını alır. Günümüzde yaygın olarak kullanılan vektörler bakteri plazmitleri ve virüs DNA'larıdır. Alıcı hücreye vektör aracılığıyla bir genin aktarımı sağlandıktan sonra bu hücrenin çoğaltılması işlemi gerçekleştirilir. Böylece istenilen ürünü sentezleme yeteneğine sahip yüzlerce yeni hücre meydana gelir.

Şeker hastalığının tedavisinde kullanılan insülin hormonu, uzun bir süre domuz ve koyun gibi hayvanlardan elde ediliyordu. Bu durum hem maliyetin yüksek olmasına hem de insanlarda bazı alerjik reaksiyonların meydana gelmesine yol açmaktaydı. 1980 yılında ilk kez genetik mühendisliği yöntemleriyle bakterilere insülin hormonu ürettirilmiştir.
Bu olay şu şekilde gerçekleşmiştir.

  1. İlk olarak insülin yapımını kodlayan DNA saf olarak elde edilir (izolasyon). Plazmit de bakteriden ayrıştırılır.
  2. İnsülin geni taşıyan DNA parçası ve plazmit aynı enzimlerle kesilir.
  3. İnsan DNA’sı ve plazmit bir enzim yardımıyla birleştirilir. (Burada kullanılan ilk enzim çeşitini makasa, ikincisini ise yapıştırıcıya benzetebiliriz.) İki farklı DNA’nın birleşmesi sonucu rekombinant DNA elde edilir.
  4. Rekombinant DNA (genetiği değiştirilmiş plazmit) bir bakteri hücresine aktarılır. Böylece insan insülin geni bulunduran rekombinant bir bakteri oluşur.
  5. Gen aktarılan bakteriler kültürde çoğaltılır. Bölünen bakteri, rekombinant plazmitini eşleyerek kendinden sonraki nesillere aktardığından insan insülini sentezleyen gen de klonlanmış olur.
  6. Kalıtsal olarak birbirinin aynı özelliğe sahip olan bu hücre klonu insan insülini sentezleyerek kültür ortamına verir.

DNA teknolojisindeki gelişmelere paralel olarak bilim insanları tek bir hücreden bütün bir organizmayı klonlamak için bazı yöntemler geliştirmişlerdir. Bu işlem gen klonlamasından farklı olarak "organizma klonlaması" olarak adlandırılır. 1950'li yıllarda bilim insanları kültür ortamında tek bir havuç hücresinden tam bir havuç bitkisini elde etmeyi başarmışlar ve elde edilen bitkinin kalıtsal olarak ana bitkiyle aynı olduğunu saptamışlardır. Hayvanların farklılaşmış hücrelerinin kültür ortamında birden çok hücre tipine dönüşme kapasiteleri bitkilere göre daha düşüktür.

Bu nedenle hayvanlarda klonlama için "çekirdek transferi" denilen bir yönteme başvurulur. 1997 yılında yetişkin bir koyundan alınan vücut hücresinin çekirdeği, başka bir koyunun çekirdeği çıkarılmış yumurta hücresine transfer edilmiştir.

Bu yumurtanın bölünmesiyle elde edilen embriyo, taşıyıcı bir annenin döl yatağına yerleştirilmiştir. Sonuçta, embriyonun gelişimini tamamlamasıyla oluşan yavru (Dolly), vücut hücresi alınan ilk koyunun genetik kopyasıdır. Bu gelişmelere paralel olarak 2007 yılında bilim insanları ilk primat embriyosunu klonlamayı başarmışlardır. Ancak klonlar blastula (blastosist) evresine kadar ulaşabilmiştir. Bu olay birçok etik soruna yol açmasına rağmen insan embriyosunu klonlamanın mümkün olabileceğini göstermiştir. Embriyo klonlamanın temel sebebi üreme değil, kök
hücre üretebilme potansiyeline sahip olmasıdır.

KÖK HÜCRE TEKNOLOJİSİ

Kök hücreler, vücuttaki doku ve organları oluşturan ana hücrelerdir. Henüz farklılaşmamış olan bu hücreler sürekli bölünebilme, kendini yenileyebilme, birçok farklı hücre tipine dönüşebilme potansiyeline sahiptir.

Hayvan embriyolarının çoğu embriyonik kök hücreler içerir. Bu hücreler, embriyonik gelişimin blastula (ya da insanda blastosist) evresinde elde edilir. Embriyonik kök hücreler kültür ortamında sınırsız çoğaltılabilmekte ve kullanılan kültür koşullarına bağlı olarak vücudun birçok hücresine farklılaşabilmektedir.

Ergin bir bireyin vücudunda da kök hücreler bulunur. Yetişkin (olgun) kök hücreler denilen bu tip hücreler canlının yaşamı boyunca kendilerini yenileyebilme yeteneklerini korurlar. Yetişkin kök hücrelerin kültür ortamında embriyonik kök hücreler kadar uzun süre özelliklerini koruyarak çoğalma yetenekleri yoktur. Ayrıca tüm hücre tiplerine dönüşemedikleri için de kullanım alanları sınırlıdır. Bu hücreler bulundukları doku ve organlardaki küçük hasarlarda hücre yenilenmesinde görev alırlar. Kemik iliğinde bulunan ve kan hücrelerini üretebilen kök hücreler, yetişkin kök hücrelerine örnek olarak verilebilir. Ayrıca beyin, deri, göz, saç, kan, diş özü, karaciğer, pankreas gibi yapılarda da yetişkin kök hücreler tespit edilmiştir.

Embriyonik ya da yetişkin kök hücre tekniklerinin tıpta çok büyük uygulama potansiyeli bulunmaktadır. Kök hücrelerin kendi kendilerine sürekli olarak çoğalma ve bir ya da daha fazla hücre tipine dönüşebilme özellikleri bazı hastalıkların tedavisi için önem taşır. Kök hücrelerin hasarlı ya da hastalıklı organlara verilmesi amaçlanmaktadır. Örneğin bu yolla Parkinson hastalarına sağlıklı bazı beyin hücreleri, tip 1 diyabet hastalarına insülin üreten pankreas hücreleri
sağlanabilecektir. Günümüzde, kanserin ya da kalıtsal bir hastalığın ışınla tedavisi nedeniyle bağışıklık sistemi zayıflamış olan insanlarda, kemik iliğinden alınan yetişkin kök hücreleri bağışıklık sisteminin bir kaynağı olarak kullanılmaktadır.

Bazı araştırıcılar da kök hücrelerin genetik olarak değiştirilebileceğini ve böylece organ nakillerindeki reddetme olayının engellenebileceğini düşünmektedir. Bunların dışında kök hücrelerin kronik kalp hastalığı, böbrek ve karaciğer yetmezliği, Alzheimer hastalığı, kas distrofisi, omurilik hasarları gibi hastalıkları tedavi etmek amacıyla kullanılabileceği öngörülmektedir.

DNA PARMAK İZİ ANALİZİ

Bir suç vakasında, şüphelinin doku parçacıkları ya da vücut sıvıları olay yerinde bırakılabilir. Yeterli miktarda materyal bulunursa, adli tıp laboratuvarları özel testlerle kan ya da doku tipini saptayabilir. Ancak birçok insanın kan ya da doku tipi aynı olduğundan, bu testler tek başına şüphelinin suçlu olduğunu kanıtlamaz. Ayrıca bu testlerde göreceli olarak fazla miktarda taze örneğe gereksinim vardır.

Genetik mühendisliği uygulamalarından biri olan DNA parmak izi yönteminde ise çok düşük bir hata payı ile suçlu bireyler saptanabilmektedir. Bu yöntemin temeli, her bireyin DNA dizisinin kişiye özgü olmasıdır (tek yumurta ikizleri hariç). DNA parmak izi yönteminin diğer yöntemlere göre bir başka avantajı, çok daha az materyale ihtiyaç göstermesidir.

DNA örnekleri olay yerinde bulunan çok az miktarda kan, idrar, tükürük, sperm, doku parçası, bir adet kıl veya saç teli gibi yapılardan elde edilebilir.

DNA parmak izi yöntemi sadece suçluların saptanması için değil başka amaçlar için de kullanılabilir. Örneğin bir annenin, onun çocuğunun ve baba olduğu iddia edilen kişinin DNA’sı karşılaştırılarak babalık ile ilgili sorun ortadan kaldırılabilmektedir. Bu yöntemin kullanıldığı bir diğer olay, kitlesel ölümlerin kurbanlarını belirlemektir. Bunun için kurbanların kalıntılarına ait örnekler, bu kurbanlara ait kişisel eşyalardan alınan DNA örnekleri ile karşılaştırılır. DNA parmak izi yönteminin; kalıtsal hastalıkların teşhis edilmesi, saf kan hayvan ırklarının belirlenmesi, bitki ve hayvan türlerinin korunması gibi uygulama alanları da bulunmaktadır.

İNSAN GENOM PROJESİ

Bir organizmanın genlerinin tamamı “genom” adını alır. İnsanlardaki kalıtsal hastalıkların kökenini anlamak ve bunları tedavi edebilmek, ancak insan genomunun tamamen çözülmesiyle mümkün olacaktır. İnsan genomunun analiz sonuçlarını yorumlayabilmek ve anlayabilmek için diğer canlıların genlerinin baz dizilişlerini saptamak gerekir. Bu nedenle son yıllarda meyve sineği, bakteriler, fare ve maya gibi çok sayıda canlının genomu araştırılmıştır.

1990 yılında 18 ülkenin destek verdiği İnsan Genom Projesi adı altında büyük bir çalışma başlatılmıştır. Söz konusu projenin hedefi insan genomunun tümünün haritalanması ve her bir kromozomun nükleotit diziliminin belirlenmesidir.

Haploit bir insan kromozom setinde yer alan 3,2 milyar nükleotit baz çiftinin teker teker okunması son derece zor bir işlemdir. Nükleotit diziliminin aydınlatılması sonucu hastalıkların teşhis ve tedavisinin kolaylaşacağı; şeker, kalp, kanser gibi her yıl milyonlarca insanın ölümüne neden olan hastalıkların önceden teşhis edilip önlenebileceği düşünülmektedir. Bunun yanı sıra kişiye özel ilaçlar da yapılabilecektir. İnsan genomunun tamamlanması, dizide hala bazı boşluklar olmasına rağmen güvenilir bir şekilde yürütülmektedir. İnsan genomu projesi sayesinde şimdiye kadar
Alzheimer, kalıtsal bağırsak ve meme kanseri gibi birçok hastalık konusunda önemli genetik bilgiler elde edilmiştir.

  • Yazı Etiketleri :
  • Modern genetik uygulamaları
  • gen klonlaması
  • kök hücre teknolojisi
  • dna parmak izi analizi
  • insan genom projesi
İnsan faaliyetlerinin ekosistemlerin sürdürülebilirliği üzerine etkisi ve olası sonuçları
Yazıyı Oku

İnsan faaliyetlerinin ekosistemlerin sürdürülebilirliği üzerine etkisi ve olası sonuçları

Gen klonlama işleminin basamakları, bitkilerde ve hayvanlarda klonlama işlemi
Yazıyı Oku

Gen klonlama işleminin basamakları, bitkilerde ve hayvanlarda klonlama işlemi

Genetiği değiştirilmiş organizmalar (GDO), GDO'nun insan sağlığına etkileri, GDO'nun zararlı çevresel etkileri
Yazıyı Oku

Genetiği değiştirilmiş organizmalar (GDO), GDO'nun insan sağlığına etkileri, GDO'nun zararlı çevresel etkileri

Sucul biyomlar ve türleri ( Tatlı su biyomları, Tuzlu su biyomları )
Yazıyı Oku

Sucul biyomlar ve türleri ( Tatlı su biyomları, Tuzlu su biyomları )

Karasal biyomlar ve türleri ( orman biyomları, çayır biyomları, çöl biyomu, tundra biyomu )
Yazıyı Oku

Karasal biyomlar ve türleri ( orman biyomları, çayır biyomları, çöl biyomu, tundra biyomu )

İnsan faaliyetlerinin ekosistemlerin sürdürülebilirliği üzerine etkisi ve olası sonuçları
Yazıyı Oku

İnsan faaliyetlerinin ekosistemlerin sürdürülebilirliği üzerine etkisi ve olası sonuçları

Menu