Rekombinant DNA Teknolojisi Ve Transgenik Hayvanlar
DNA’nın enzimlerle değiştirilebilmesi, plazmid gibi kromozom dışı DNA elemanların ve bakteriyofajların keşfi rekombinant DNA teknolojisinin de önünü açmıştır. Rekombinant DNA (rDNA) teknolojisi bir organizmadan diğerine genetik materyal aktarımını kapsayan, bir dizi işlemler bütünüdür. Rekombinant DNA aktarımı sonucu üretilen proteine rekombinant protein, aktarımın yapıldığı organizmaya ise transgenik organizma adı verilmektedir. rDNA birçok yöntemle oluşturulabilmektedir ancak genel olarak aşağıdaki sıra takip edilir:
• Hedef DNA parçasının verici organizmadan elde edilmesi,
• Hedef DNA’nın restriksiyon enzimleriyle kesilmesi,
• Kesilen parçanın farklı bir organizmanın DNA’sı ile birleştirilmesi,
• Oluşan yeni DNA’nın direk olarak ya da vektör aracılığıyla bakteri gibi bir konak hücreye aktarılması (Şekil 10.11.).
Rekombinant DNA teknolojisinde en önemli unsur çift zincirli DNA’nın bazı bölgelerini tanıyarak kesen restriksiyon enzimlerinin ve kırık DNA parçalarının uçlarını birleştiren ligaz enziminin varlığıdır.
Transgenik organizma elde edilmesinde, kesilip- yapıştırılan DNA parçasını taşıyan ve aracı olarak kullanılan canlılara vektör adı verilmektedir. Klonlamada; plazmid, faj, virus ve bakteri olmak üzere başlıca 4 temel vektörden yararlanılmaktadır. Vektörler amaca yönelik olarak seçilmektedirler. Hangisinin kullanılacağı ile ilgili olarak seçim yapılması sırasında, baz dizilimleri, hangi enzimlerle kesim için uygun oldukları (restriksiyon haritaları), gen fonksiyonları, replikasyon mekanizmaları gibi özelliklerinin iyi bilinmesi gerekmektedir. Plazmid vektörleri, bazı prokaryotlarda (bakteriler) ve maya, flamentöz mantar, mavi algler gibi ökaryotik organizmalarda bulunmaktadırlar. Bunlar genellikle kromozomdan ayrı olarak sitoplazmda bulunurlar ve kendi kendilerini eşleyebilme özelliğine sahiptirler. Plazmidler, çok sayıda, kolay ve ucuz elde edilmeleri, çift iplikçikli, sarmal ve sirküler bir yapıya sahip olmaları, hastalık yapıcı etkiye sahip olmamaları, gibi nedenlerle tercih edilmektedirler. Ancak taşıyabilecekleri DNA parçası yaklaşık 3 kilobazdır. Bakteriyofaj da denilen fajlar ise bakterilerin içerisine giren, üreyen ve genetik taşıyıcı olarak görev yapan viruslardır. Fajların bazıları bakterinin ölümüne neden olurken bazıları da kendi genomunu bakterinin genomuna aktararak onunla beraber replikasyona uğramaktadırlar. Kozmid ve lambda fajları en sık kullanılan faj vektörleridir. Örneğin lambda fajı 50 kilobaz uzunluğundaki DNA parçalarını taşıyabilme kapasitesine sahiptir. Kullanım alanlarının artmasıyla birlikte rekombinant DNA teknolojisi daha fazla önem kazanmaktadır. Rekombinant hayvan aşılarının üretimi, hayvanlardan rekombinant hormon eldesi gibi alanlar bunlardan başlıcalarıdır. Hayvanlardan rekombinant ürünler elde edilebilmesi için, yine farklı bir genetik materyalin, alıcı bir hayvana aktarılması gerekmektedir ve böyle hayvanlara da transgenik hayvan adı verilmektedir. Özellikle transgenik fareler, çeşitli insan hastalıklarında biyomedikal araştırmalar ve ilaç denemeleri için model hayvan olarak kullanılabilmektedir. Transgenik çiftlik hayvanlarının kullanım amacı ise model olmalarının yanı sıra çok miktarda süt üretebilmeleri ve böylece süt üretimi sırasında çok miktarda da rekombinant protein üretmeleri gibi verim özellikleridir. Bu amaçla kullanılan hayvanlara biyoreaktör hayvanlar adı verilmektedir.
Rekombinant protein eldesine yönelik transgenik hayvan üretiminde en sık kullanılan yöntem mikroenjeksiyondur. Mikroenjeksiyon yoluyla üretilen ve bilinen en meşhur hayvan Dolly’dir. Dolly, 1.bölümden de hatırlayacağınız gibi verici bir bireyin meme epitelinden alınan DNA’nın başka bir bireyden alınan yumurta hücresine aktarılmasıyla üretilmiştir. Mikroenjeksiyon yönteminde izlenen temel aşamalar; (1) oositlerin elde edilmesi (örneğin kesimhanedeki hayvanlardan), (2) oositlerin in vitro olgunlaştırılması; (3) boğa sperması kullanılarak in vitro döllenme; (4) döllenmiş yumurtaların (zigotların) santrifüj yoluyla toplanması; (5) erkek pronükleusu içerisine istenilen DNA’nın (transgenin) cam mikropipet yardımıyla enjeksiyonu; (6) embriyoların in vitro geliştirilmesi; (7) her bir embriyonun taşıyıcı annelere aktarılması; (8) transgenin varlığının yavrularda kontrolüdür. Biyoreaktör amaçlı üretilen transgenik hayvanların en sık kullanıldığı alan eczacılıkla ilgili kimyasalların üretimidir. Özellikle bazı insan proteinlerinin çiftlik hayvanlarının meme bezi yoluyla, diğer bir deyişle süt içerisinde, rekombinant protein şeklinde hayvanlardan elde edilmesi bazı hastalıkların tedavisinde çığır açıcı gelişmeler sağlamıştır (Tablo 10.2.).
