Genom Projesi

Genetik bilimciler için heyecan verici günlerin yaşandığı bir dönemde bulunmaktayız. Bunun en önemli nedeni kuşkusuz İnsan genom Projesinin tamamlanmasına tanık olmamızdır. DOE (Amerikan Enerji Dairesi) ve NIH (Ulusal Sağlık Örgütü) gibi Amerikan kurumları tarafından resmi olarak 1990’da başlatılan projeye bu kurumların dışında çeşitli ülkeler (Avustralya, Brezilya, Kanada, Çin, Danimarka, Fransa, Almanya, İngiltere, İsrail, İtalya, Japonya, Hollanda, Kore, Meksika, Rusya, İsveç) ve Celera, IBM, Compaq, Dupond gibi firmalar da katılmış ve ortalama yılda 200 milyon dolarlık bir bütçe ile desteklenmiştir.
İnsan Genom Projesi 100.000 olduğu tahmin edilen insan genlerinin yapılarının, genomdaki yerlerinin ve fonksiyonlarının anlaşılabilmesi için insan genomunu oluşturan 3 milyar bazın diziliminin belirlenmesi için başlatılmıştır. Bu proje ile gerçekleştirilmek istenen temel hedefler insan genomunun ayrıntılı analizinin yapılmasının yanısıra;

  • Çeşitli model organizmaların (Drosophila melanogaster - meyva sineği, Caenorbabditis elegans - bir nematod, Escherichia coli - bakteri, Saccharomyces cerevisiae- maya, Arabidopsis thaliana - tere bitkisi) genetik haritalarının ve nükleotid diziliminin yapılması,
  • 4000’den fazla genetik hastalığın moleküler temelinin anlaşılması ve tedavisi,
  • Genom bilgilerinin toplanması ve dağıtımı,
  • Konunun etik, yasal, ve sosyal yanlarının ortaya konması ve gerekli tedbirlerin alınması,
  • Genom haritalamaları için gerekli teknolojinin geliştirilmesi ve transferi olarak belirlenmiştir.
Projenin gelişim süreci içinde, 22. insan kromozomunun haritalanmasının Aralık 1999’da, Drosophila melanogaster’in Mart 2000’de, Nisan 2000’de 5., 16.,19. ve Mayıs 2000’de 21. insan kromozomlarının haritalanmasının tamamlanması izlemiştir. Haziran 2000’de dönemin ABD başkanı Clinton’un insan genom haritasının %90’ından fazlasının tamamlandığını duyurmasını takiben içinde yaşadığımız günlerde, planlandığından iki yıl önce insan genomunun kaba haritasının tamamen yapıldığı açıklanmıştır. Böylece insanın saç renginden, boy uzunluğuna, çeşitli hastalıklara yatkınlığından, zeka düzeyine kadar tüm özelliklerinin şifresini taşıyan kalıtsal materyalindeki (DNA) genetik bilginin temelini oluşturan nükleotidlerinin dizilimi belirlenmiştir. Bu temel bilginin ortaya konulmasını takiben tamamlanacak aşamalar şöyle sıralanabilir:
1) İnsan genomundaki bireysel farklılıkların bulunması: Elde edilen veriler DNA bilgisinin %99’undan fazlasının tüm insanlar için ortak olduğunu ortaya koymuştur. DNA’nın nükleotid dizilimindeki çeşitliliğin belirlenmesi ile bireyler arasındaki farklılıklar, kanser, diyabet, çeşitli dolaşım ve mental hastalıklar gibi birden fazla genin etkili olduğu hastalıkların genetik temelleri anlaşılabilecektir.
2) Halihazırda DNA tanısı yapılabilen Alzheimer, Kistik fibroziz, Duchenne kas erimesi, hemofili, fenilketonüri, orak hücre anemisi, Akdeniz anemisi, çeşitli kanser türleri (meme, kolon, ovaryum) gibi hastalıklara ilaveten 4000’den fazla olduğu düşünülen genetik hastalığın tanısı için test sistemlerinin oluşturulması.
3) Haritalanan genlerin fonksiyonlarının anlaşılabilmesi: Kullanılmaya başlanmış olan DNA çipleri yoluyla gen ürünlerinden (mRNA, proteinler) yararlanarak genomda fonksiyonu bilinmeyen gen dizilerine fonksiyon bulunmasına olanak veren mikrodizilim (microarray) teknolojisinin hız kazanması.
4) Farklı canlı grupları arasında genomun nükleotid diziliminin karşılaştırılması: İnsanda gen ve gen karşılığı olmayan DNA dizilerinin anlaşılması için farklı canlı gruplarının genom haritalarının karşılaştırılmasından yararlanılır. Ayrıca farklı türlerin gen ve gen olmayan dizilerinin karşılaştırılması evolüsyon çalışmalarında da türlerin evrimi açısından son derece belirleyici olacaktır.
5) Genom bilgisinden yararlanarak kişiye özel ilaç geliştirilmesi, hastalık yatkınlığının ve ilaçlara olan duyarlılığının belirlenmesi.
6) Elde edilen genom bilgilerinin kötü amaçlar için kullanılması, ayrımcılığa neden olmaması için etik, sosyal ve yasal düzenlemelerin oluşturulması.
7) Genom karşılaştırılması ve genlerin fonksiyonlarının anlaşılması çalışmaları için etkin bilgi ağlarının (biyoinformatik) kurulması.
Bu projeden ortaya çıkan teknolojilerin ve bilgilerin, özel sektöre lisansla transfer edilerek, biyoteknoloji endüstrisinin gelişmesini hızlandırmada, yeni ve orijinal tıbbî uygulamaların kullanıma geçirilmesinde alt yapı olacağı tahmin edilmektedir. Projeyi Amerika Birleşik Devletleri adına yürüten kurum, Milli Sağlık Enstitüsü İnsan Genomu Araştırma Enstitüsü'dür.

Bu projenin tamamlanmasıyla ortaya çıkması muhtemel faydalar
Moleküler Tıpta
5.000 kadar olduğu bilinen genetik hastalıkların teşhisinde oldukça yüksek seviyelerde iyileşmelere yol açılabilecek, genetik bakımdan belli hastalıklara meyilli olanların daha erken safhada tespiti mümkün hâle gelebilecektir.
Daha hususî ve yan tesirleri az olan, hedefe yönlenmiş ilâç üretimi mümkün hâle gelecek, gen tedavisi bir çok hastalık için kullanılabilir hâle gelecektir.
Her biri başlı başına birer sanat eseri olan bakteri, mantar, tek hücreli hayvanlar gibi mikroorganizmaların genomlarının deşifre edilmesiyle, yeni alternatif biyoyakıt kaynakları keşfedilebilecektir. Çevredeki kirleticileri belirlemek için genom dizi tayinleri tam olarak tespit edilmiş model mikroorganizmaların genomları değiştirilerek, çevre kirliliğini gösteren ikaz lâmbaları olarak kullanılabilecektir. Toksik (zehirli) atıkların, genetik yapısı, hususî olarak plânlanıp dizilmiş mikroorganizmalar tarafından; emniyetli, ucuz ve hızlı bir şekilde temizlenebilecektir. Biyolojik ve kimyevî silahlara karşı mikroorganizmaların kullanılması söz konusu olabilecektir.
Doku ve organ nakillerinde, doku uygunluğunun tespit edilmesinde iyileşmeler sağlanacaktır. Tahılların, sebze ve meyvelerin, evcil hayvanların, soyağaçlarını çıkarmada ve iyi vasıflara sahip damızlık fertleri belirlemede kullanışlı yeni usûller ortaya konulacaktır. Yenilen gıdaların kalitesini belirlemede de yine bu genom bilgisinden istifade edilebilecektir.
Risk değerlendirmesine katkı
Düşük dozda radyasyona maruz kalmanın ve gıdalarda kansere sebep olan kimyevî toksinlerin insan sağlığına olan mutasyon yapıcı tesirlerini değerlendirmede gelişmeler sağlanacaktır. Ayrıca nesilden nesile geçen (kalıtılabilir) mutasyonların ebeveynlerden yavrulara geçme riskini azaltmak mümkün hâle gelecektir.
Biyoarkeoloji, ve İnsan Göçleri konusunda yapılan çalışmalara faydası
Değişik sülâlelerin cinsiyet hücrelerindeki mutasyonları takip ederek soy ağacı kütükleri daha sağlıklı şekilde yapılabilecektir. Mitokondrilerin DNA'larındaki belli gen gruplarının dağılım desenlerini esas alarak, insan ve hayvan topluluklarının ilk yaratıldıkları odak noktaları ve tarih içindeki göçlerini araştırma çalışmaları ciddi şekilde çözüme yaklaşabilecektir. İnsanın soyağacını çıkarmada erkeklerdeki Y kromozomunda bulunan mutasyonların veya tek nükleotid değişimine bağlı çeşitleri incelemek de mümkün hâle gelecektir.
Adlî tıpta kullanılması
Her türlü cinayetlerde ve adlî vakalarda, failin geride bıraktığı hücre örneklerinden, herkesin kendine has olarak yaratılmış DNA programını kullanarak gerçek suçluyu belirleme imkânında büyük ilerlemeler olacaktır. Analık-babalık, velâyet ve miras davalarındaki ihtilafların çözümünde inkârı mümkün olmayan sağlam deliller ortaya konulacağı için, büyük kolaylıklar yaşanacaktır.
Hayvancılık, ziraat ve biyo-endüstri sahasında yapacağı katkılar
Hastalıklara, zararlı böceklere, kuraklığa ve tuzluluğa dirençli bitki türleri geliştirmek.
Daha sağlıklı, daha verimli ve hastalıklara dirençli çiftlik hayvanları elde etmek.
Gıda değeri yüksek sebze, meyve ve süt üretmek.
Ziraî zararlılara karşı, seçilmiş model organizmalara biyopestisid (tabiî böcek öldürücüler) ürettirerek, tabiatı zehirlemeden mücadele etmek.
Bugün yenilmeyen değişik sebze ve meyvelere müdahale edilerek, onları da insanlık için yenilebilir bitkiler hâline getirmek.
Koyun ve inek gibi, hayvanların süt miktarı artırılabileceği gibi, etlerinin ve yünlerinin hususiyetleri değiştirilebilir. Çevre temizliğinde kullanılacak şekilde, çeşitli bitkileri genetik olarak değiştirmek mümkün olabilir; havayı, suyu ve toprağı, dolayısıyla gıdaları kirletebilen bakteri ve diğer organizmaların erken dönemde daha sağlıklı şekilde tespiti mümkün hâle gelebilir.
Bütün bu beklenen faydaların ortaya çıkması, büyük bir ekonomik faaliyet alanının ve endüstrinin doğmasıyla mümkün olduğundan, bundan böyle 21. yüzyılın kritik teknolojisi, demir ve metale bağlı gri teknolojiler değil, canlıların genom bilgisini kullanmaya bağlı model organizmaların, birer fabrika olarak kullanılacağı gen teknolojileri olacak denilebilir.
Düşünülen sayısız faydalarının yanında, tıpkı nükleer santraller ile atom bombasının, maddenin aynı özelliğinden istifade edilerek icat edilmesi gibi, genlerle oynamanın çok korkunç bedelleriyle karşılaşılması ihtimalini de unutmamak gerekir. İnsanın veya kullandığımız hayvan ve bitki genlerinin şifreleriyle oynarken, sonumuzu getirebilecek, hiçbir ilâcın tesir edemediği korkunç virüsler, bakteriler veya mantarlar üreterek, büyük felâketlere de sebep olabiliriz.
İnsanlık için faydalı hususların geliştirilmesi yolunda bugün için büyük bir mesafe katedilmiştir.Bu büyük başarıya imza atan bilim adamlarının bir kısmı ise, korkuların yersiz olduğunu düşünüyorlar. Onlara göre "hayat kitabı", genler üzerinde müdahale etmeyi kolaylaştırmıyor, aksine engelliyor. Millî İnsan Genom Araştırmaları Enstitüsü'nden Dr. Francis Collins, genler tarafından üretilen bir milyon civarındaki protein hakkında çok az şey bilindiğini belirtiyor. Bu yüzden genlerle oynamaya kalkışmayı çok tehlikeli bularak, "Genlere müdahâle şu safhada düşünülebilecek bir şey değil. Hem etik olarak, hem de güvenlik açısından, böyle bir müdahâle çok büyük sakıncalar ve tehlikeler doğurur" diyor. Celera Genomics'in Başkanı Dr. Craig Venter da aynı fikirde olduğunu; "Biyolojik mekanizmanın nasıl çalıştığını tam olarak anlamadan, kimse böyle bir işe kalkışmayacaktır." diyerek gösteriyor.

Genom Projesi ile ilgili cevap bekleyen sorular
İnsan Genomunun deşifre edilmesiyle birlikte ortaya çıkması muhtemel etik, sosyal ve kanuni problemler her insana ait genetik bilginin, sigorta şirketleri, işverenler, mahkemeler, okullar, çocuk edinme büroları, polis ve askeriye gibi kanun uygulayıcıları tarafından adilce kullanılmasının sağlanması, en azından şahsî hakları ihlâl etmeden bir düzenlenme yapılması gerekecektir:
1) Bunun için de kimler kişilere ait özel programı bilebilecek ve bu bilgiyi nasıl ve ne şekilde kullanacak?
2) Genetik programımızın gizliliği ne ölçüde korunabilecektir?
3) Bir kişiye ait özel bilgilere kimler sahip olacak ve kimler kontrol edilebilecek?
4) Ferdî genetik farklılıkların deşifre edilmesinin fert ve aile üzerindeki psikolojik tesirleri nasıl azaltılabilecek ve kişilerin belli genetik hastalıklara yatkınlıklarına bağlı olarak damgalanmalarının menfî tesirleri nasıl azaltılabilecek?
5) Ailenin özgeçmişine bağlı olarak belli bir hastalığının olup olmadığını tespit etmek için; bir genetik testin yapılması, isteğe mi bağlı olacak, yoksa herkes buna mecbur mu bırakılacak?
6) Belli toplulukların veya meslek gruplarının, belli genetik testlerden geçirilmesi ve ona göre plânlamaların yapılması ne kadar etik, ne kadar normal bir muamele sayılacak?
7) Hiçbir tedavi imkânının olmadığı hastalıklar için de, genetik test yapılması ve kişinin önceden bu hastalığını bilmesi doğru bir yaklaşım olacak mı?
8) Çocuk sahibi olup olmama veya çocuğun cinsiyetini seçme gibi, üremeyle ilgili problemler hangi ahlâkî ve insanî ölçülere göre çözümlenecek?
9) Gelecekte genetik hastalıkları tedavide ve önlemede kullanılabilecek gen tedavisinin uygulanma kriterleri neler olacak?
10) Gen tedavisini kullanarak genetik bakımdan iyileşme sağlandığını söylemek (boyu uzatmak, zekâyı, güzelliği geliştirmek gibi) etik açıdan kabul edilebilir mi?
11) Bu işi yaparken çok daha kötü neticeler ortaya çıkarsa bunun mesuliyetini kim taşıyacak?
12) Bu teknolojiyi kullanmanın mâliyetini kimler ödeyecek?
13) Sadece zenginler ve güçlüler mi bu teknolojilere erişim ve kullanım hakkına sahip olabilecek?
14) İnsan genomunun ham bilgileri üzerinden üretilecek yeni ilâçlar ve teşhis metotlarının mülkiyet hakları (patentler, ticarî sırlar, kopya hakları vs.) dahil ticarî kazanç ortamı olarak kullanılmasının ölçüleri neler olacak?
15) Gen dizilerine ve diğer canlıların DNA dizilerine ham, işlenmiş veya ayarlanmış şekillerde kimler sahip olabilecek ve müdahale edebilecek?

Kaynak:
İstanbul Üniversitesi Rektörlüğü Biyoteknoloji ve Genetik Mühendisliği, Araştırma ve Uygulama Merkezi
Mesut Darendeli
NCBI Genome
NCBI HomePage


GENOM PROJESİ



Bilim dünyası, yaşamı alt üst edecek yeni bir gelişmeye daha imza atarak insan DNA'sının şifresini çözmeyi başardı. Çıkarılan "gen haritası" sayesinde kalp ve kanser hastalığı tarihe karışacak ve insan yaşamının kalitesi artarak uzayacak. Bilim tarihinde yeni bir dönüm noktası olan gelişme, bilim adamlarının on yıla yakın süredir üzerinde çalıştıkları insan genlerinin biokimyasal şifresinin çözülmesiyle elde edildi.
ABD Başkanı Bill Clinton ve İngiltere Başbakanı Tony Blair yaptıkları ortak açıklama ile insanın genetik haritasının çözülmesi için yürütülen ''Human Genome Projesi''nin ilk aşaması tamamlandığını bildirdiler. Genlerin deşifre edilmesiyle Alzheimer'den kansere değin bugüne kadar başedilemeyen birçok hastalığa çare bulunacak. Yaşam kalitesi artacak, insan ömrü uzayacak.
ABD Başkanı Bill Clinton, uluslararası çalışmalar sonucu insanların genlerinin haritasının ortaya çıkarılmasını, tarihin en büyük buluşlarından biri olarak nitelendirerek "Tanrı'nın yaşamı yarattığı dili bugün öğreniyoruz" dedi.
Clinton, konuşmasında, genlerin haritasının çıkarılmasının, büyük İtalyan matematikçi, astronom ve fizikçi Galileo Galilei'nin buluşlarıyla eşit öneme sahip olduğunu belirterek, bu buluşla kanser, şeker, Parkinson ve Alzheimer hastalığının tedavisinde yeni bir devir açılacağını anlattı. İnsan genlerinin haritasının çıkarılmasının, antibiyotiklerin bulunuşundan daha büyük bir başarı olduğunu anlatan "Bu, 21'inci yüzyılın ilk dev teknolojik zaferi" diye konuştu.
Gen haritasının ortaya çıkarılması özellikle Amerikan, İngiliz, Alman ve Japon bilim kuruluşlarının uzun yıllar süren çalışmaları sonucunda sağlandı. Fransız ve Çinli bilim adamları da bu çalışmaya katkıda bulundu.
Herşey 1953 yılında iki bilim adamının canlı hücresinde bir çeşit genetik şifre olan DNA'yı bulmasıyla başladı. İngiliz bilim adamları Francis Crick ve Amerikalı meslektaşı James Watson, DNA'yı bulduklarında ''yaşamın sırrını keşfettikleri'' söylüyorlardı. Herkes onlara şüpheyle bakıyordu ama yüzde yüz haklıydılar. Hücre çekirdeğinde yer alan DNA, bir insanın göz renginden ten rengine, vücut yapısından boyuna kadar çeşitli fiziksel özelliklerini belirlemenin yanı sıra, sağlığı ve yaşam süresi konusunda da önemli rol oynuyordu.

Human Genome Projesi nedir
18 ülkenin destek verdiği proje, 1990 yılının ekim ayında başladı. Projenin amacı insanın gen haritasının, yani genetik şifresinin çözülmesi.
Gen haritası nedir
Her insanda trilyonlarca hücre var. Hücre çekirdeğinde ise insanın fiziksel ve sağlık durumunu belirleyen kromozomlar, kromozomlarda da DNA'lar var. Buna bilimde ‘‘genetik şifre’’ deniyor.
DNA ne işe yarıyor
Kendi ekseninde dönen ve iplerle bağlanan bir asma merdiveni andıran DNA sarmalında anne ve babadan alınan 23'er kromozom bulunuyor. Kromozomların taşıdığı yaklaşık 100 bin gen, DNA sarmalının üzerinde yer alıyor. Genler DNA'nın küçük bir bölümünü oluşturuyor.
Genler ne işe yarıyor
Genler insanın saç renginden, boyuna, ayak numarasından yakalanacağı hastalıklara kadar kişinin hayatını belirleyen kimyasal madde olan proteinlerin salgılanmasını sağlıyor.
Gen haritasının ne kadarı tamamlandı
DNA'nın şimdiye kadar yüzde 99'u deşifre edildi. Ancak şimdiye kadar bunun sadece yüzde 21.1'inin ne işe yaradığı çözümlendi. Yüzde 65.7'si ise ham halde. Bu kısımda kalan DNA alt ünitelerinin sıralanması ve tüm genlerin tamamen deşifre edilmesinin 2003 yılında tamamlanması bekleniyor.
Bu keşif nasıl işimize yarayacak
Hastalıkların teşhis ve tedavisi kolaylaşacak. Şeker, kalp, kanser gibi her yıl milyonlarca insanın ölümüne neden olan hastalıklar çok önceden teşhis edilip önlenebilecek.
Gen terapisi nedir
Hastalığa neden olan değişime uğramış gen onarılarak hastalık önlenmeye çalışılıyor. Hatalı genin yerine sağlıklısı enjekte ediliyor. Human Genome Projesi sayesinde araştırmacılar, şimdiye kadar Alzheimer, ırsi bağırsak ve meme kanseri gibi birçok hastalık konusunda önemli genetik bilgi sahibi oldular.
Hayvanların genetik haritaları niye çıkarılıyor
Fare ve meyve sineklerinin genetik işleyişiyle insanınki arasında büyük benzerlikler bulunuyor. Onların genetik yapısının deşifre edilmesi, insanın anlaşılmasını kolaylaştıracak.
Sağlık dışında gen haritası ne işe yarayacak
Gen haritası, biyoarkeoloji, antropoloji, evrim süreci ve tarihi göçlerin anlaşılmasını kolaylaştıracak. Bu sayede insanların ne zaman, nereden göç ettiğini, kimlerle akraba olduğumuzu öğrenebileceğiz. Genetik sözlük
Genetik şifre: Hücre çekirdeğindeki kimyasal dille yazılmış formül. Dioksiribo Nükleik Asit (DNA) denen bu şifre fosfat ve şekerden oluşuyor. Tek yumurta ikizleri dışında iki kişinin aynı genetik şifreye sahip olma olasılığı 2 milyonda birdir.
Gen: Yunanca doğum ya da başlangıç anlamındaki ‘genos’tan geliyor. Yaşamı belirleyen genler, DNA sarmalında yer alıyor. Ancak genler DNA'nın % 2 ile % 4'ünü oluşturuyor. Geri kalanına ise ‘boş’ DNA deniyor. 28 bin ile 140 bin arasında gen olduğu sanılıyor.
Kromozom: İnsanlarda genleri taşıyan 23 çift kromozom bulunuyor. Döllenme sırasında çocuk anneden 23 kromozom, babadan 23 kromozom alıyor. Döllenme XX olarak gerçekleştiğinde bebeğin cinsiyeti kız, XY olduğunda ise erkek oluyor. Kromozomlar birbirine eklense 160 milyar kilometrelik şerit oluşur.
DNA sıralaması: DNA mikroskop altında dört renkte görünür. Bunlar A, T, C ve G harfleriyle adlandırılır. Tüm canlılar bu harflerin yan yana dizilmesinden oluşur. Bu dizinlerin 3 milyar farklı kombinasyonu vardır.
Gen terapisi: İnsana gen nakledilmesi ya da hatalı genin onarılarak hastalığın tedavi edilmesine gen terapisi deniyor.
DNA alfabesi A, C, G ve T harflerinden oluşuyor. Harflerin dizilişi tıpkı yan yana gelen harflerin bir kelimeyi oluşturması gibi gen kodlarını meydana getiriyor. Her üç harften oluşan kod bir
amino asiti temsil ediyor İnsandaki proteinleri 20 farklı amino asit blokunun kombinasyonu üretiyor. Farklı kombinasyonlar ise proteinleri, keratin ya da hemoglobin gibi farklı formlara sokuyor. Bilindiği üzere keratin saçın, hemoglobin ise kanın ana proteinini teşkil ediyor.

İnsanlar arasındaki farklılıkları oluşturan DNA'ların
oranı binde 2. Yani bu orandaki genler de aynı olsa, bütün insanlar birbirine tek yumurta ikizleri gibi birebir benzeyecek.

Bir kişi gününün her saniyesini gen haritasının bir harfini ezberlemekle geçirecek olsa, haritanın tümünü ezberlemek için yüz yıl gerekli olur.

İnsanın gen yapısı şempanzeninkine yüzde 98 oranında uyuyor.

İnsanın her bir hücresinde 0.0001 santimlik bir yapının içinde yaklaşık iki metre uzunluğunda DNA sıkıştırılmış vaziyette ve hepsi bir toplu iğnenin başına sığacak büyüklükte.

Her hücredeki DNA kodu içinde tam 3 milyar gen harfi var. Vücutta ise 100 trilyon hücre bulunuyor.

Vücuttaki DNA'lar art arda getirildiğinde Güneş'le Dünya arasındaki mesafenin 600 katına ulaşılıyor. (Yaklaşık 160 milyar kilometre.)