Bilim Ve Tekno

Genetik Mühendisliği Harikaları

Genetik Mühendisliği Harikaları

Genetik Biliminin Babası: Mendel

İlk önce genetiğin hangi temellere dayalı olduğundan bahsedelim ve Mendel genetiğinin ilkelerini inceleyelim;

Mendel, çalışmaları sırasında; çok çabuk üreyebildikleri ve kendi kendilerini dölleyebildikleri için bezelyeleri tercih etmiştir. Bu tercihi yaparken farkında olmasa da, seçtiği bütün karakterler bağımsız genlerle kalıtıldığından bugün bilinen kanunları bulabilmiştir.

  1. Karakterlerin nesillere aktarılmasını sağlayan birim faktörler (gen) vardır.
  2. Bir bireydeki karakterin farklı özelliklerinin geni birbirinin aynısı ya da birbirinden farklı bir çift alel gen bulunur.
  3. Bir çift genden her biri eşit olasılıkla birbirinden ayrılarak farklı gametlere geçer, oluşan gametler her alel çiftinden sadece bir alel geni taşı. (ayrılma ilkesi)
  4. Eğer bir karakterin farklı özelliklerinin geni bir bireyde bulunursa yalnız biri tam olarak etkisini gösterir. (dominantlık ilkesi)
  5. bir özellik bakımından farklı iki arı döl çaprazlanırsa (AA x aa) F1 dölündeki bireylerin hepsi birbirine benzer. (benzerlik yasası)
  6. Melezlerin kendi aralarında çaprazlanması ile belirli özelliklerin önceden tahmin edilen oranlarda ortaya çıkması gametlerin rastgele birleşmesi ile ilgilidir. (bağımsız dağılım ilkesi)

Fakat bu mendel yasaları, belirtilen özelliklerin genlerinin bağımsız olması durumunda geçerlidir. Mendelin yasalarında; bağlı gen, krossing over (mayozda homolog kromozomlar arasındaki parça değişimi), eş baskınlık (kodominantlık), eksik baskınlık (ekivalentlik), çok allellilik (multipli allelizm) yoktur.

Pluripotent Kök Hücre ile Hastalık Tedavisi: Öfeni

Kök hücrelerin yeri çok özeldir çünkü bunlar alyuvardan tutun da beyin hücresine kadar, vücuttaki herhangi bir hücreye dönüşebilirler. Yaşam ve büyüme için kök hücreler elzemdir çünkü dokuları onarır, ölü hücrelerin yerine yenilerini koyarlar. Örneğin; derimiz, deri kök hücreleri tarafından hiç durmaksızın yenilenir.

Kök hücreler yaşam döngülerine dokuya özgü yapılar içermeyen jenerik, vasıfsız hücreler olarak başlar. “Farklılaşma” denen bir süreçle uzmanlaşırlar. Bu süreç hücrenin içindeki ve dışındaki sinyaller tarafından tetiklenir. İç sinyal tüm hücresel yapıların bilgisini taşıyan DNA sarmallarından gelirken, dış sinyaller civardaki hücrelerin kimyasallarını içerir. Kök hücreler çoğalma denen bir süreçte üst üste çoğalabilirler. Oysa bazı hücreler örneğin sinir hücreleri hiç bölünmez çünkü hücre siklusunda G1 safhasını geçemez ve bölünme yeteneklerini kaybederler. Gelişen embriyolarda görülen pluripotent kök hücreler insan vücudunu oluşturan tahminen 210 tür hücreden istediği birine dönüşebilir.

Kendini yenileyebilmefarklılaşmamış kök hücreler farklılaşma sürecine girmeksizin sayılarını korumak üzere bir çok kez çoğalabilirler.
Pluripotensi (çoklu yetkinlik) bir çok hücre tipine dönüşebilme yetkinliği anlamına gelmektedir.
İnsan embriyonik kök hücreleri embriyonun blastosist (segmentasyon basamağı) aşamasındaki iç hücre kitlesinden elde edilir. Kendi kendilerini sınırsız yenileyebilme özelliklerinin yanında pluripotent olmaları, yani üç farklı embriyonik tabakadan köken alan hücre tiplerine farklılaşabilme potansiyelleri ile hücre tedavisine yönelik büyük ışığıdır. Özellik kazandırılan bu tip kök hücreler indüklenmiş (uyarılmış) pluripotent kök hücreler olarak tanımlanmış olsa da, henüz mekanizması tam olarak açıklanamamıştır. Yine de, indüklenmiş pluripotent kök hücre teknolojisi, insan hastalık modellerinin çalışılması, yeni ilaç geliştirilmedi ve hücre tedavisine yönelik yeni yaklaşımlar önermesi açısından oldukça önemlidir. Kendi kendilerini yenileyebilmeleri ve insan vücudundaki tüm hücre tiplerine farklılaşabilme potansiyellerinin yanında embriyonik kök hücrelerin neden olduğu etik kaygılardan uzak olmaları ve olası hücre tedavisi uygulamalarında hastaya özgü tasarlanabilecek olmaları bilim dünyasında ilgi uyandırmaktadır.

İnsan Genom Projesi

Tüm insan genetik kodunun haritalamak için yola çıkan İnsan Genom Projesi 1990’da başlayıp 2003’te sona erdi. 3.2 milyar baz çifti dizisi, yaklaşık 150.000 baz çifti uzunluğunda parçalara bölündü ve her birindeki dizi tanımlandı. sonra bunlar birleştirildi ve her birinde hangi genlerin hangi sırada bulunduğuna kara vermek için kromozomlarla karşılaştırıldı.

İnsan Genom Projesi tüm insan genomunu haritalamayı hedeflemektedir. Bu harita, bir insan yapmak için gereken plan sayılabilir. Genetik kodumuzda gizli bilgi sayesinde bilim insanları, farklı hastalıklara yol açan genleri bulabilmektedir. İnsan popülasyonundaki yaygın genetik çeşitliliğin kaydını tutan araştırmacılar, meme kanserinden Alzheimer’a kadar birçok hastalıkta payı olan 1.800’den fazla geni tespit edebilmişlerdir.

İnsan Genom Projesi, ilk tahmininden çok daha az gen keşfedilmiştir. Aslını isterseniz, genomumuzun ancak %2’si protein kodluyor (ekzon kısımlar). DNA’nın geri kalanı %98’lik kısım “protein kodlamayan (intron)” DNA olarak geçiyor ve başka işlevlere sahip. Birçok insan geninde kodlama yapmayan intron adlı bölgeler ve genler arasında interjenik DNA (total DNA miktarının büyük bir kısmını oluşturan, fakat fonksiyonu tam olarak bilinmeyen ve transkripsiyonu yapılmayan DNA) var. Bu diziler için tahmin edilen işlevlerden biri, önemli genetik bilgileri mutasyondan koruyan birer tampon olduklarıdır. Kodlama yapmayan bir kısım DNA da anahtar görevi üstlenerek genlerin doğru zamanda devreye girip çıkmasını sağlamaktadır.

Genetik mutasyonlar tüm organizmalarda genetik çeşitliliğin kaynağıdır. Çoğu genetik mutasyon, DNA’nın kopyalanması sırasında hücre bölünmeye hazırlanırken meydana geliyor. DNA’yı kopyalamaktan sorumlu moleküler mekanizma hatalara açık, çoğu zaman da hata yaparak DNA dizisinde değişikliklere yol açıyor. Bunlar kazara bir bazın yerine bir başkasının konması gibi küçük veya baz ekleyip silmek gibi büyük hatalar olabiliyor. Hücrelerin hataları ortaya çıktıkça onaran mekanizmaları mevcut. Hatta bu mekanizmalar hata büyükse hücreyi öldürebiliyor da ama buna rağmen bazı hatalar aradan kaçabiliyor.

Hayatınız boyunca siz de birçok hücre mutasyonu geçireceksiniz. Bunların birçoğu zararsız; ya DNA’nın kodlama yapmayan kısımlarında meydana gelecek ya da deni o kadar az değiştirecek ki ortaya çıkan protein neredeyse hiç etkilenmeyecek. Ne var ki bazı mutasyonlar hastalıklara yol açabiliyor.

Mutasyonlar sperm ve yumurta hücrelerinde meydana gelirse bir sonraki nesle aktarılabilir. Ancak her mutasyon kötü değil ve DNA dizisinde gerçekleşen bu gelişigüzel değişimlerin Darwin’in evrim kuramını destekleyen biyolojik temelleri var. Mutasyonlar hayvanlarda en rahat gözlemlenebiliyor. Örneğin; biberli güveye bakalım. Sanayi Devrimi öncesinde bu güvelerin çoğu beyaz kanatlıydı ve açık renk ağaçların, likenlerin arasında kolayca saklanabiliyordu. Bir azınlığınsa siyah kanat veren mutant geni vardı. O yüzden de yırtıcılara kolayca yakalanıyorlardı. Sanayi Devrimi ile birlikte fabrikalardan yayılan iş, ağaçları siyaha boyamaya başlayınca açık renkli güveler koyu arka plan önünde saklamakta zorluk çektiler ve siyah güvelerin sayısı arttı. Çok daha uzun yaşadılar ve mutasyonlarını sonraki nesillere aktararak gen havuzunu değiştirdiler.

Genetik Yapımız Başka Canlılardakine Kıyasla Nasıl?

Zebra balığı
Balıkla memeliler arasındaki ayrım, evrimin çok erken aşamalarında gerçekleşmiş olmalı. O yüzden de genlerimiz arasındaki benerlikler bölük pörçük.

Tavuk
Kuşlarla yakın akraba olmasak bile tavukta hala bizim DNA’mıza çok benzeyen bölgeler var.

Köpek
Köpek genomumun bazı bölgeleri bizimkinden çok farklı.

Sıçan
Fareyle sıçan genomları benzer desenlere sahip. O da bu kemirgenlerin evrimsel akrabalığını ortaya koyuyor.

Fare
İnsanla fare arasındaki ortaklık daha az (&90). Ama yeteri kadar benzediğimizden, fareler insan hastalıklarını araştırmada iyi birer bilimsel model oluşturuyor.

Şempaze
Yaşayan en yakın akrabalarımızdan biri. Kesintisiz şeritler genetik bilgimizin büyük kısmının (yani %98’inin) ortak olduğunu gösteriyor.

Yapılan Yapay DNA Mucizesi

Yakın zamana ait çalışmada Çinli bilim insanları, kromozomlara müdahale ederek yeni bir maya suşu yarattırlar ve bu suşun genetik bilgisi, alışılagelmiş 6 kromozom yerine tek bir kromozomda birleştirilmiştir.
Çinli bilim insanlarının  bu çalışmasında, ilk kez normal çok sayıda kromozoma sahip organizmalar, yapay olarak tek- kromozomlu bir hale dönüştürülmüş olup bu değişikliğe uğramış organizmaların yaşamsal işlevleri ile doğa benzerlerinin işlevleri arasında en ufak bir fark tespitine rastlanmamıştır.

Telomerlerin gizi aydınlatılacak, Şanghanylı araştırmacılar, bu devrim yaratacak buluşun etkilerinin özellikle telomerler üzerinde görüleceğini bildirmektedirler. Kromozomların iki ucunda telomer adı verilen bu koruyucu kısımlar; yaşlanma, hastalık ve ilaç etkileşimleri ile yakından bağlantılıdır.

Hayvan ve bitkilerin de aralarında bulunduğu pek çok organizmanın genomları, kromozomlara bölünür ve kromozom sayısı her tür için değişiktir. Örneğin; insanda 23 çift kromozom varken, farelerde 20, meyve sineklerinde(drosophila melanogaster) 4 tane kromozom bulunur.

Mayada doğa olarak 16 kromozom bulunur.  Bilim insanları, mayanın tek-kromozom içeren bir türünü yaratmayı başardılar. Bilim adamlarına göre bu çalışma sentetik biyolojide bir dönüm noktası olarak değerlendiriliyor.

dolly-2

Dünyada Çığır Açan Klon Koyun: Dolly

İskoç bilim adamları  23 Şubat 1997 tarhinde ilk kez bir koyunu kopyaladıklarını açıkladılar. İskoçya’daki Edinburg Üniversitesi’ne bağlı Roslin Enstitüsü’nden bilim insanı Wilmut ve arkadaşları, yetişkin koyunun memesinden aldıkları beden hücresinin çekirdeğini, çekirdeği çıkarılmış bir yumurta hücresine aktardılar.  Ortaya çıkarılan embriyo, dişi bir koyunun rahmine yerleştirilmiş yavru normal doğumla 1996 yılında dünyaya gelmişti.

İşveçli araştırmacılar bunu açıklamak içim, “Dolly” olarak adlandırdıkları koyunun sağlıklı bir şekilde geliştiğinden emin olmak istemişlerdi. Dolly’nin sağlıklı olarak gelişimini sürdürdüğünü gördükten sonra bu gelişmeyi 23 Şubat 1997 tarihinde ilim dünyasıyla paylaştılar. Dünya çapında ki tüm mahşetleri süslemişti.

İlk kopya canlı Dolly değildi, 1958 doğumlu bir iri baş yani kurbağa yavrusu klonlanmış ve ardından 1963 yılında bir sazan balığı klonlanmıştır.

Modern tıp hızla gelişiyordu ancak insanoğlunun çözüm bulamadığı sorunlar barındırıyordu. Hastalığından dolayı evladını kaydetmek üzere olan bir anne onun klonlanmasını hayal ederken bilim adamları, bu hayale giden yolun somatik hücre nükleer transferi ile başlayacağını keşfetti.

Doku kaybı gibi bir takım küçük fiziksel eksikliklerin de işlev dışı kalmış dokulara da çözümün yolu hücre klonlama yönteminden geçiyordu. Bilim adamları bu yöntemi tam olarak ne yaptıklarının farkında olmadan çözeceklerdi.

Bir embriyolog olan Dr. Wilmut başarılı bir klonlamanın sanş işi olduğunu söylediğinde Dolly için laboratuvarında 226 deney yapmıştır. Bunlar sonucunda, ekiple birlikte gerçekleştirilen deney 227. deneme de başarıya ulaşmıştır.  Yetişkin bir koyun bedeninden aldıkları somatik bir hücre çekirdeğini mikronbirim boyuttaki bir enjektörün de yardımıyla başka bir koyuna ait çekirdeği alınmış bir yumurtaya yerleştirmişlerdi. Dişi koyundan alınıp enjekte edilen yumurta bir erkek koyun hücresiydi. Sonrasında bu melez hücreye bölünebilmesi için belli aralıklarla elektrik şoku verildi bu şekilde oluşan suni hücrede taşıyıcı anne görevi görecek olan dişi bir koyunun rahmine yerleştirildi ve böylece tüp bebek yöntemine benzer şekilde yeni bir koyun yavrusunun doğması gerçekleştirildi.

5 Temmuz 1996 gününe kadar ekip heyecanla hayatı bir deney tüpünde başlayan Dolly’nin dünyaya gelmesini bekledi. Başarıyla sonuçlanan deney sonucu genetik olarak 6 yaşında olan bir yavru doğmuştu. Dolly’nin varlığı 22 Şubat 1997 tarihinde dünyaya duyurulduğunda dünyada yankı uyandırdı. Science dergisi tarafından  “Yılın Buluşu” seçildi.

Dolly, bir dağ koçu ile çiftleştirilerek 1998 nisanında olmak üzere 6 kuzu dünyaya getirdi. 2001 sonbaharında ise artık 4 yaşındaydı ve vücudunda bir takın hastalıklar baş göstermeye başlamıştı. ilerleyen bir akciğer hastalığına yakalanmıştı. Dolly daha fazla zarar ve acı çekmemesi için, Ötenazi uygulayarak hayatına son verildi.

Bugün Dolly hakkında tartışmalı konular bulunsa da, genetik bilimde çığır açtığı göz ardı edilemez.

Aynı bedende farklı DNA’lar: Kimera

Kimerizm ismi Yunan mitolojisinde birden fazla hayvan uzuvlarının tek bir de beden de birleştiği kimera adlı mitolojik yaratıktan üretilmiştir. Mitolojide antik çağda bugünkü Güney Anadolu bölgesinde yaşamış olan Likya uygarlığına ait mitolojik bir figür.

Birden fazla genotipe sahip hücrenin veya dokunun bir arada canlılıklarını devam ettirebilmeleri
durumu kimera olarak tanımlanmaktadır. Kimeralar fizyolojik, histolojik, biyoteknolojik, genotipik ve anatomik araştırmalar için uygun çalışma materyalleri oluşturmaktadırlar.

Kimerizm, aynı bedende birbirinden tamamen farklı iki genomun bulunması durumudur. Bunun sonucunda tek bedende dişi ve erkek organların oluşması, iki çeşit kan grubu ya da buna benzer çeşitlikler oluşabilir. Hayvanlarda kimerizm birden fazla döllenmiş yumurtanın ya da zigotun birleşmesiyle meydana gelebileceği gibi organ nakli de, iki genomdan oluşmuş birinden normal bireye doku verilmesinin, diğer bir yoldur. Örneğin kemik iliği nakli kişinin kan grubunu değiştirebilir. Eğer farklı hücreler aynı zigotla birleşmişlerse, oluşan organizma ‘mozaik’ olarak adlandırılır.

Kimerizm kalıtsal yolla ya da allojenik kan hücrelerinin organ ya da kan nakli sırasında karışmasıyla meydana gelir. Örneğin çift yumurta ikizlerinde kan damarlarının birleşmesiyle ortaya çıkması gibi.

Kimeralar genellikle yavru döl verebilirler ama bu döllenme ve yavrunun cinsi hangi hücre hattının verildiğine, ovaryum ya da testise bağlıdır. Yavrulardan bir tanesi genetik olarak dişi olabilirken diğeri erkek olabilir.

X inaktivasyonu

Memelilerde, erkek ve dişilerde cinsiyet kromozomları birbirlerinden farklıdır. Dişiler iki adet X kromozomu taşırlarken (XX), erkekler bir X bir Y kromozomuna sahiptirler (XY).

Genden fakir Y kromozomunun aksine, X kromozomunda her iki cinsiyetin de hücre gelişmesinde anahtar rol üstlenen binden fazla gen mevcuttur. Ancak iki set X kromozomu hücre fonksiyonları için  gerekli değildir. Bu nedenle, dişilerde X kromozomlarından biri inaktif hale getirilir ve paketli bir halde hücre çekirdeğinin bir köşesinde durur.  Bu paketlenmiş X kromozomuna Barr Cismi adı verilir.

Keselilerde genelde babadan gelen X kromozomu inaktif hale getirilirken, memelilerde anne ve babadan gelen X kromozomları hücreden hücreye değişiklik gösterecek şekilde rastgele inaktive olurlar. Kediler de memeli hayvanlardır, bu nedenle aynı insanlardaki gibi dişi kedilerde de, hücreler içindeki X kromozomlarından biri rastgele inaktif hale gelir ve Barr cismi oluşturur.

Kedilerde, tüy rengini belirleyen genlerden bir tanesi X kromozmunda yer alır. Bu genin iki varyasyonu vardır. Bir tanesi (XB), kedi tüylerinin sarı olmasını sağlarken, diğeri (Xb) siyah tüyleri kodlar. Sarı tüyleri kodlayan gen, siyah tüy genine göre daha baskındır. Normalde, bu durumda, ebeveynlerinden farklı genleri alan kedilerin (genotip XBXb) tüylerinin sarı olması beklenir. Ancak,  bu şekilde heterozigot genlere sahip olan dişi kediler (XBXb), gövdelerinin farklı yerlerinde hücrelerdeki X kromozomlarından birinin rastgele inaktif olması nedeniyle sarı ve siyah lekeli olarak doğarlar. Lekeleri yama şeklinde dağınık olan bu tip kedilere tortoiseshell kediler denir. Bu renk bir kedi gördüğünüzde, o kedinin çok yüksek ihtimalle dişi olduğunu söyleyebilirsiniz.

ZİYARETÇİ YORUMLARI

Henüz yorum yapılmamış. İlk yorumu aşağıdaki form aracılığıyla siz yapabilirsiniz.

BİR YORUM YAZ