Genetik Alanındaki Gelişmeler

Genetik alanındaki gelişmeler
DNA'nın kullanılabileceği alanların sayısı giderek artmaktadır Tıp bilimlerinde; kalıtım seklinin saptanması, hastalıklı bir genin tedavi edilmesi, aşılar kullanılarak hastalığın engellenmesi gibi alanlarda kullanıldığı gibi adli tıp alanında çok geniş uygulamalar bulmakta ve günümüzde DNA taraması ile suçluların yakalanması başarıyla sürdürülmektedir Tarım alanında, bitkilerin genetik yapılarında değişiklikler yapılarak bitkilerin toprak zararlılarına karşı dayanıklı hale getirilmeleri veya daha kaliteli ve fazla ürün alınması mümkün hale gelmiştir Bioremediasyon konusunda da yine genetik yapıları değiştirilmiş bitki ya da böcekler üretilerek doğa ve insan sağlığı için zararlı olan maddelerin yok edilmesi yoluna gidilmektedir

Bilim adamlarınca, insan gen haritasının çıkarıldığı 2000, tüm zamanların bilimde en önemli yılı olarak nitelendirilmektedir Tıp alanında birçok hastalığı önleyebilecek yeni ilaçlara ışık tutacak gen haritası sayesinde insan ömrünün de uzayabileceği açıklanmıştır Bilimsel bir maraton çalışmasıyla insan DNA'sının şifresinin çözülmesi, düşünülen zamandan iki yıl önce bitirilerek büyük heyecan yaratmıştır İnsan Gen Projesi Başkanı, Francis Collinsve Gelera Genomics kuruluşunun yöneticisi Craig Venter'in, insan DNA haritasının tamamlandığıyla ilgili açıklaması tüm dünyada büyük yankı uyandırmıştır Genetik ile ilgili gerçekleştirilen bilimsel araştırmalar ve tıp alanındaki yeniliklere bitkinin genetik şifresinin çözülmesi, yaşlanmaya neden olan genin bulunması, yaşamın uzaması örnek olarak verilebilir
Bitkinin genetik şifresinin çözülmesi için yapılan araştırmalar sonucunda küçük bir bitki çeşidinin bütün kalıtsal şifreleri ilk kez çözüldü Nature dergisinin son sayısında çıkan makaleye göre, 6 yıldır sürdürülen uluslararası işbirliği sayesinde Arabidopsis Thalania adı verilen bitkinin bütün gen şifreleri çözüldü

Chicago'daki Illinois Üniversitesi İnsan Genleri Enstitüsü bilim adamları, saptanan genin insanlarda ileri yaşlarda birçok hastalıktan sorumlu olduğu açıklandı California Üniversitesi'nden yapılan bir açıklama da insan hücrelerinde bulunan telomerase enzimine karşı geliştirilen bir aşının, bağışıklık sistemini harekete geçirerek, kanser hücrelerini yok ettiği öne sürüldü

Amerikalı bilim adamları, canlılarda ömrün ilaçla uzatılabileceği yolunda ilk kez bilimsel bir kanıt elde edildiğini açıkladı California merkezli Eukarion firması ve Buck Enstitüsü bilim adamları tarafından yapılan araştırmalarda insan ömrünü yüzde 50 uzatabilecek bir ilaç laboratuvar denemelerinde olumlu sonuç verdi

Genetik şifrenin çözülmesinde kullanılan mikro robot tekniği sayesinde amino asitlerin birleşimi ile oluşan 10 bin proteinin aynı anda incelenebildiği açıklandı Vücudumuzun tüm sırlarının gizli olduğu proteinlerin sırrının çözülmesiyle, hastalıkların kökünü kazıyacak ilaçların gündeme geleceği belirtildi

Dünyada Genetiğin Gelişimi
1900 yıllarda Mendelin çalışmalarının yeniden keşfinden sonra genin doğası hakkında büyük bir bilgi patlama olmuştur Biyoloji alanında çalışan bilim adamları, hücredeki çekirdek ve kromozomun önemi üzerinde durdular Çünkü gözlemlerde, kromozomlar yumurta ve polen/spermi oluşturmak üzere mayoz esnasında sayısını yarıya indiriyor ve sadece bölünme sırasında görülüyordu Bu sebeple DNA moleküllerinin nasıl faaliyete geçerek organizmaları ürettiklerini anlamak için birçok çaba sarf edildi Amerikalı James Watson ve İngiliz Francis Crick birkaç biyolog araştırmacıyla 1953 yılında DNA nın çift heliks yapısını incelediler DNA kavramı yaşamın geleneksel dili olduğu bakterilerde, mantarlarda, bitki ve hayvanlarda yapılan çalışmalarla ortaya konuldu Yaşayan organizmalar arasında yer alan bu ilişki biyoteknoloji ve genetik mühendislik biliminin gelişimine neden olmuştur Mühendislik teknolojisi, bitki ve hayvanları geliştirmek için yaşayan diğer organizmaları ve canlıların kısımlarını kullanmıştır 1970 yıllarında, araştırmacılar DNA'nın bir canlıdan kesilerek diğer canlıya yerleştirebileceklerini böylece rekombinant DNA teknolojisini buldular Bu şekilde insülin, hormon, interferon ve TPA (doku plasminogen aktifleştirici) gibi ilaçları tıp dünyasına sundular İnsan gen terapisi yöntemiyle genleri hasarlı olan veya eksik olan fertlere gen nakli gerçekleştirilmiştir Üreme teknolojisinin gelişimiyle üremenin artırılmasına çalışılmıştır İnsan üreme teknolojiyle uğraşan araştırmacılar insan embriyosunu in vitro koşullarda elde etti ve daha sonra kullanılmak üzere dondurdular Anne ebeveynler kendilerine ait olmayan genetik döller vermişlerdir 1993 de, l, George Üniversitesinde çalışmakta olan Dr Robert Stillman ve Jerry Hall insan embiryosunu klonladı ve 6 gün bunları yaşatmayı başardı

Klonlama ya da genetik olarak benzer organizmanın üretimi ilk kez havuç bitkisinde başarılmıştır Klonlama işleminde havuç kök hücreleri yeni bitki oluşturmak üzere kullanılmıştır Bitki klonlama teknolojisindeki bu başarılar 1952 de kurbağalardaki klonlamaya kadar devam etmiştir 1970 lerde fare, 1973 de sığır ve 1979 da koyun klonlaması olmuştur Bu çalışmalar, hızlı çoğalan iyi bir sürü daha iyi süt üretimi amacıyla insanlık yararına gerçekleştirilmiştir Gen teknolojisiyle biyoteknolojideki ilerlemeler zararlılara ve soğuğa dayanıklı bitki türleri, daha çok üreyebilen ve gelişkin çiftlik hayvanları üretimine başarılı olmuştur Genetik olarak farklı domates türleri, rafta kalma süresi uzun olan varyetelerin gelişmesini sağlamıştır1990 yıllarında Amerikada daha da ileri gidilerek İnsan Genom Projesi gündeme getirilmiş ve insan genlerinin tüm haritasının yapılması planlanmıştır Bu projenin yaklaşık değeri yılda 200 milyon dolar olup 2005 yılında bitirilmesi planlanmaktadır Cystic fibrosis, orak şekilli hücre anemisi ve Huntingon's chorea gibi birçok hastalık için DNA kodları kromozomlarda yer alan özel bölgelerde kodlanmış olduğu bu sayede bulunmuştur

Bununla beraber biyoteknolojinin hızlı gelişimi beraberinde birçok problemide ortaya koymuştur Bilimsel tartışmalar ahlaki ve geleneksel sorular yeni gelişmelerle ortaya çıkmıştır Bu nedenle genetik bilimi konusunda herkesin bilgiye ihtiyacı bulunmaktadır

Türkiye'de Genetiğin Gelişimi;
Genetik bilimi, Türkiye'de gelişimi oldukça yenidir Çalışmalar, 1950 yıllarında sonra sitogenetik, biyometri, populasyon genetiği, mutasyon genetiği alanında başlamıştır !978 yıllarında gentik sahasında çalışanlar biraraya gelmek için faaliyetlerde bulunmuşlar ancak faaliyet devam etmemiştir Çalışmalar TÜBİTAK desteğiyle sürmekte olup, Üniversitelerde dış ülkelere görevlendirilen elemanların 1985 yıllarından sonra dönerek yeni teknikleri uygulamalarıyla sitegenetik & moleküler genetik sahasında ilerlemeler olmuştur Bu arada Üniversiteler kendi bünyelerinde merkez laboratuvarları kurma yoluna gitmişlerdir İstanbul Üniversitesinde BİYOGEM ve Atatürk Üniversitesindeki Biyoteknoloji Merkezi buna örnektir Son zamanlarda RFLP, RAPD, PCR, in-situ melezleme, ısozyme, PAGE gibi metodlar DNA ve proteinler üzerinde uygulanmaktadır Çalışmalarda yeni tekniklerin bulunmasından ziyade metodların pratiğe uygulanması ağırlık kazanmıştır Çeşitli alanlarda yapılan çalışmalar eldeki bilgilere göre aşağıda tarih, isim ve konu sırasına göre sınıflandırılmıştır

GENETİK VE KANSER

İnsan yaşamı boyunca çevresi ile sürekli olarak ilişki içindedir Bu uyum devam edegeldiği sürece de ayakta kalabilmektedir Embriyo döneminde anne karnında kan dolaşımı yolu ile başlayan etkileşim, daha sonraları yerini daha geniş alanlara bırakır Beslenme,solunum ve sosyal ilişkiler gibi geniş çerçevede devam eden etkileşim, ölüm zamanı gelinceye kadar devam eder Etkileşimde, uyumun uyumsuzluğa dönüşümü ölüm olarak adlandırılır
Hücre, çevresi ile ilişkisini hücre zarı vasıtasıyla sağlar Hücreler; doğrudan temas, salgıladıkları kimyasal maddeler (hormonlar,enzimler) ya da elektriksel impulslar yoluyla, komşu hücreler veya uzaktaki hücre ve hücre gruplarıyla iletişim halindedir Hücre zarlarına yerleşmiş, protein yapılı alıcılar, gelen mesajları hücrelere iletirler Hücrenin bir nevi anten vazifesini gören zardaki alıcı proteinler (reseptörler) ile gelen mesajlar, hücre tarafından değerlendirilir, ardından kendine uygun olan davranışı sergiler Hücrenin çevresi ile ilişkisi, hem çevrede ortaya çıkan değişimlere ayak uydurması hem de günlük yaşamı yönüyle gereklidir

Embriyonik gelişim süresince farklılaşmada rol oynayan faktörlerden birisi, kontrollü hücre ölümleridir Apoptosis olarak adlandırılan önceden programlanmış ölüm işlevi, bir hücreden bir bedenin oluşturulması (gelişim) noktasında temeldir Sürekli düzenlenmesi gereken çoğalma-farklılaşma-ölüm programları, hücrenin kaderini belirleyen genlerin ürünü olan proteinler tarafından organize edilir Sayıları yüzün üstünde olan proteinler, hücrenin çoğalmasını durdurup, bir çeşit kırmızı ışık görevi yaparak onu ölüme sürüklerler Bu ölüm, insandaki hücre sayısının dengesinin sağlanması noktasında da önem arz etmektedir Her hücrenin bünyesinde nasıl çoğal-çoğalma/ proteinini sentezle-sentezleme gibi hassas dengeler mevcutsa, aynı şekilde öl-yaşa dengesini ayarlayan bir denge de mevcuttur Hücre her an ölmeye hazır durumda beklemektedir Bir grup gen, hücreye büyüyüp bölünmesi gerektiğini söylerken, diğer bir grup gen de artık büyümenin yeterli olduğunu ve hücrenin büyümesini durdurarak kendi işlevini yerine getirmesini söylüyor Kanser büyük ölçüde bu iki grup gen arasında dengesizlikten oluyor Büyümeyi söyleyen genler normalden fazla çalışırlarsa veya büyümeyi frenleyen genler gerekenden az çalışır ya da herhangi bir nedenden ötürü bozulursa, hücre devamlı bölünüp büyüyor, yani kanserli hücre haline geliyor Bugüne kadar bu görevi icra eden on kadar gen keşfedilmiştir

Bu şekildeki hücre ölümlerine hücre intiharı programı denilir Ölüm programı uygulanan hücre, önce içe doğru büzülür daha sonra da hücre çekirdeğinde bulunan DNA zincirini parçalar Parçalanan hücre, komşu hücreler ya da makrofajlar (özel parçalayıcı hücreler) tarafından fagosite edilir
Son araştırmalar ışığında P53 geninin, kanserin oluşumunda durdurucu bir role sahip olduğunu söyleyebiliyoruz Sigaranın kanser yapmasının en önemli mekanizmalarından biri, dumanındaki kimyasalların P53’ü çalışmaz hale getirmesidir Kanserde gen tedavisinin amacı, bozulan bu dengeyi yerine koymak yani çalışmayarak kanserleşmeye engel olmayan genleri tekrar çalışır hale getirmek

Bilinen bütün kanser olgularının ortak bir yanı ya da ortak bir nedeni vardır: İnsan bedenini oluşturan sayısız hücrenin her birinin çekirdeğinde değerli bir hazine gibi saklanan deoksiribonükleik asit (DNA) zincirinin kimyasal yapısının değişmesi, daha bilimsel bir deyimle DNA'nın mutasyona uğramasıdır Kanser hastalığının başlangıcı, apoptosis işlevini var kılan genlerin, mutasyon neticesinde bozulması (mutasyona uğraması) esasına dayanmaktadır Bazı kişilerde ise bu, kalıtım yolu ile geçen bir hastalık olarak kendini göstermektedir Aynı genlerin yapısının bozulmasına yol açan kimyasal maddeler kanser hücrelerinin oluşumuna sebep olur Yaşlanma ile hücrelerde biriken toksik maddeler de zamanla aynı genleri tahrip edip hücreleri tümör hücrelerine dönüştürebilmektedir

Kansere yol açan bozuklukları taşıyan genler ilk bulunduğu zaman onkogenler (kanser genleri) diye adlandırılmıştı Onkogenler, hücre çoğalmasına itici görev yapan genlerdir Onkogenlerin aslında proto-onkogenlerin (onkogen olmaya aday gen) mutasyona uğraması sonucu ortaya çıktığı fikri, yetmişli yılların sonunda sahiplerine Nobel Ödülünü getirmiş ve bu buluş kanser araştırmalarında bir dönüm noktası oluşturmuştur Bu genlerin yanı sıra proto-onkogenlerin tersi işlevi ortaya koyan genler, hücrenin tümör hücresi olmasına mani olur Bu gen gruplarının etkinliklerini kaybetmesi de kansere yol açar

Kanser hücrelerinin diğer tüm hücrelerden farkı, bölünmeyi durdurucu sinyallerin hücreler arası iletişimle iletilememesidir Bölünmeyi durdurucu görevi yapan genlerin, protein sentezi sonucunda oluşan kimyasal sinyalleri, hücreler arası mevcut bağlar (neksus) aracılığı ile tüm hücrelere yayılması gerekir Kanser hücrelerinde hücrelerin temas noktaları olan hücre zarlarında iletişimi sağlayacak köprüler mevcut değildir Bu nedenle bir hücredeki sinyalin diğer hücreye geçişi mümkün olamamaktadır Bu da durmaksızın hücrelerin kontrolsuzca üremesi anlamına gelmektedir
İkinci sınıf kanser tipi de çoğalmayı durdurucu görevi yapan genlerdeki mutasyonlar, etkinlikleri az ya da çok değişmiş proteinlerin yapımına neden olur Genlerdeki bozukluklar, genellikle gen kaybı biçiminde gerçekleşir Bu durumda protein sentezi durma noktasına gelir Bu durum da hücrenin komşu veya uzaktaki her bir hücre ile iletişiminin kesilmesi olarak değerlendirilebilir

DNA sentezi ya da protein sentezi aşamalarını denetleyen ve onaran mekanizmalar mevcuttur Mutasyonların sonucunda, geni şifreleyen çift zincirli DNA molekülünün bir sarmalında gelişen değişiklikler, onarım mekanizmasıyla orijinaline sadık kalınarak tamir edilir Mutasyonların etkisi beklenenden daha fazla tahrip edici olması söz konusu olduğunda, tamir mekanizması DNA zincirinde aslına yakın düzeltmeler gerçekleştirir Duplikasyon (parça eksilmesi) şeklinde gelişen mutasyonların onarımı ise mümkün olamamaktadır RNA moleküllerinin tek zincirli olması dolayısıyla mevcut onarım sistemlerin aslına uygun düzeltme yapabilmesi mümkün değildir Hücre çekirdeğindeki ana DNA’dan aldığı bilgiyi ribozoma taşıyan m-RNA, (mesaj ileten) mutasyonlara son derece açıktır Oluşabilecek mutant m RNAlar, sentezi durdurucu ya da yönünü değiştirici etkiler oluşturur
Kanserli hücrelerde ortaya çıkan mutasyonlar rasgele değildir Özellikle tamir mekanizmalarında, farklılaşmada, programlı hücre ölümü ve hücre çoğalmasında rol alan proteinleri şifreleyen genlerde mutasyonlar gelişir
2003 yılında tamamlanması beklenen insan genomu projesi,son verilere göre sayıları 30-40 bin kadar olan genin DNA dizilerinin tamamının belirlenmesini amaçlamaktadır Bunu takip eden evrede , bu genlerin hangilerinin hangi tip insan hastalığında rol aldığının saptanması gündeme gelecektir Onkoloji açısından bu çalışmalar hastalık etiolojisi ile genetik mutasyonlar ilişkilerinin belirlenmesi, hastalığın tedavisinde gen tedavisi dahil, yeni tedavi yöntemlerinin denenmesi gibi konuları karşımıza çıkaracaktır
__________________