Genetik Mühendisliği ve Biyoteknoloji Uygulamalarının İnsan Hayatına Etkisi
Genetik mühendisliği ve biyoteknoloji uygulamaları insanların hayatını sosyo-ekonomik ve kültürel anlamda etkilemektedir.
Sağlık Alanındaki Uygulamalar
Yapay doku ve organ üretimi, aşı üretimi, antibiyotik üretimi, insülin hormonu üretimi, interferon üretimi ve gen terapisi gibiçalışmalar genetik mühendisliği ve biyoteknolojinin sağlık alanındaki uygulamalarındandır.
Canlı Klonlama
• Bir hücrenin veya organizmanın genetik olarak özdeş kopyasına klon denir. Gen, hücre, doku ve hatta koyun gibi tümorganizmalar dâhil pek çok biyolojik materyal klonlanmıştır.
• Klonlama 1900’lerin başında semender, 1952’de iribaşlar, 1958’de Afrika pençeli kurbağa, 1984’te koyun, 1986’dainek embriyolarında yapılmıştır.
• Klonlama kavramı, 1997 yılında İskoç bilim insanı Dr.Ian Wilmut (İyan Vilmut) ve ekibinin koyun Dolly’yi (Doli) somatikhücre nükleer transferi (SCNT) ile üretmeleri sonucunda geniş kitlelerce duyulmuştur.Dolly’nin klonlanma aşamaları aşağıda verilmiştir.
1. Finn Dorset koyununun meme hücresi alınır. Bu somatik hücre, genetik olarak bir koyunun oluşması için gerekli bütüngenleri içermektedir. Fakat bu genlerden sadece bir kısmı aktif durumdadır.
2. Finn Dorset koyununun meme hücresi besin bakımından fakir bir ortama alınarak hücre döngüsü durdurulur. G0 evresinegiren hücrenin bütün genleri aktifleşmiş durumdayken çekirdeği çıkarılır.
3. Yetişkin İskoç Blackface koyunundan alınan yumurta hücresinin çekirdeği çıkarılır.
4. Finn Dorset koyunundan alınan meme hücresinin çekirdeği, yetişkin İskoç Blackface koyununun sadece çekirdeğiçıkarılmış yumurta hücresinin içine yerleştirilip elektrik akımı yardımıyla kaynaştırılır.
5. Elektrik akımı aynı zamanda yumurta hücresinin bölünmeye başlamasını sağlar. Hücre füzyonundan sonra nükleertransfer yapılmış embriyolar 6 gün süreyle in vitro kültür ortamında kültüre edilir.
6. Embriyo taşıyıcı anne görevini yapacak olan farklı bir yetişkin İskoç Blackface koyununun uterusuna yerleştirilir.
7. Embriyonik gelişimin tamamlanması ile bir kuzu dünyaya gelir. Bu kuzu, genetik olarak meme hücresinin çekirdeğininkullanıldığı Finn Dorset koyunuyla özdeştir.
Yapay Doku ve Organ Üretimi
Uygun laboratuvar ortamında canlı hücrelerden oluşturulan dokulara yapay doku denir. Hasarlı veya işlevini yitirmiş birorganın yerine tasarlanan organlara ise yapay organ denir. Son dönemde üzerinde en çok çalışılan konulardan biri kökhücre teknolojileriyle yapay doku ve organ üretimidir.
Aşı
• Enfeksiyon hastalıklarına karşı bağışıklık sistemimize mikroorganizmaları tanıtmak için kullanılan biyolojik ürünler aşıolarak tanımlanır.
• Aşıların üretiminde mikroorganizmaların hastalığa neden olan genleri kullanılır. Bu genler, mikroorganizmalardan izole edilerek taşıyıcı bir hücreye aktarılır. Aktarılan genin ifadesi olan protein, taşıyıcı hücrede bol miktarda üretilir ve buproteinler aşı yapımında kullanılır.
Antibiyotik
• Antibiyotikler; bakteri üremesini engelleyen veya bakterileri öldüren biyosentetik kökenlerine göre doğal, yarı sentetikveya sentetik biyoteknolojik ürünlerdir. Genellikle bakteri popülasyonunun gelişmesini önlemek için mantar veyarekabetçi bakteri gibi mikroorganizmalar tarafından doğal olarak üretilir.
• Antibiyotiklerin kimyasal yolla üretimi zor ve pahalıdır. Rekombinant DNA teknolojisi ile daha ucuz ve fazla miktardaantibiyotik üretimi mümkün olmaktadır.
• Antibiyotiklerin elde edilmesinde mikroorganizmaların antibiyotik üretiminden sorumlu geni izole edilir ve bu geninsentezlediği protein taşıcıyı bir hücrede bol miktarda üretilir. Rekombinant DNA teknolojisi yöntemi ile üretilen antibiyotiklerinetkinliğini artırmak için birçok çalışma yapılmaktadır.
İnsülin
• Pankreasın beta hücreleri tarafından üretilir ve vücuttaki karbonhidrat ve yağ metabolizmasının düzenlenmesinde roloynar.
• Sağlıklı bireylerden izole edilen insülin üreten genler, E. coli bakterilerinin genomuna aktarılır. Bakteride üretilen insülin,ilaç şekline getirilir. Rekombinant insan insülini çabuk ve etkili cevap verir. Ayrıca rekombinant insan insülininin immünsistemle ilgili yan etkileri daha azdır. Bu hormon, 1980’li yıllara kadar domuz ve sığırdan elde edilmiştir.
İnterferon
• Bakteri, virüs, parazit ve tümör hücrelerine karşı bağışıklık sistemi tarafından oluşturulan doğal proteinlerdir.
• İnterferon, kandan izole edilerek viral kökenli hastalıkların tedavisinde kullanılmaktadır. İnsanda interferon üreten genE. coli bakterisine aktarılmakta ve böylece bakterinin interferon üretmesi sağlanmaktadır.
• İlaç firmaları, rekombinant DNA teknolojisi ile interferonların seri şekilde üretimini gerçekleştirmektedir. İnterferonlardankanser tedavilerinde de yararlanılmaktadır.
Gen Terapisi
• İşlev ve yapı bakımından bozuk bir genin fonksiyonunun düzenlenmesi veya gen aktarımı yoluyla bu genlerin sağlıklıolanlarıyla değiştirilmesini amaçlar. Kalıtsal hastalıklar, kalp-damar hastalıkları, kanser, Parkinson hastalığı ve Alzheimer(alzaymır) gibi hastalıklar gen terapisi ile tedavi edilmeye çalışılmaktadır.
• Gen ilavesi, gen değişimi, gen ifadesinin baskılanması ve özgün hücrelerin öldürülmesi gen terapisinin tedavi şekilleridir.Bozuk bir genden dolayı yaşam için gerekli bir enzimi üretemeyen kemik iliği hücreleri gen değişimi ile tedaviedilebilir. Kemik iliği hücrelerinden bazıları hastadan alınır, bir virüs aracılığı ile bu hücrelere normal gen eklenerekhücreler hastaya geri verilir. Eğer bu işlemde başarı sağlanırsa bu hücreler hastanın yaşamı boyunca çoğalacak veeksik enzimi üreterek hastanın sağlığına kavuşmasını sağlayacaktır.
Kanser Tedavisi
• Kemoterapi, radyoterapi ve ameliyat gibi yöntemlerin yanında son yıllarda farklı kanser türlerinin tedavisi için genterapisi yöntemi kullanılmaya başlanmıştır. Ayrıca kanser hastalarında kişiye özgü tedavi önem kazanmaktadır.
• Gen bazlı araştırmalara dayanarak doğru ilaç ve dozaj belirlenebilmektedir. Genetik mühendisliği ve biyoteknolojiuygulamaları ile elde edilen aşılar, bazı kanser türlerinin tedavisinde kullanılmaktadır.
Genetik Danışmanlık
• Bir ailedeki genetik bir bozukluğun araştırılması, tanısı, testleri ve tedavisini içeren danışanlar ve genetik danışmanarasında sürdürülen kapsamlı bir iletişim sürecidir. Ailenin soyağacı çıkarılarak varsa kalıtsal hastalıklarının incelenmesive genetik testlerin yapılması genetik danışmanlık sürecinde kullanılan uygulamalardandır.
Tarım ve Hayvancılık Alanındaki Uygulamalar
Genetik mühendisliği ve biyoteknolojinin tarım alanındaki uygulamalarının amacı; bitkileri zararlı canlılara karşı dirençlihâle getirmek, ürünlerin besin değerlerini artırmak, üretim maliyetlerini azaltmak ve bitkilerin dayanıklılığını artırarak ürünkalitesini yükseltmektir.
Genetiği Değiştirilmiş Organizmalar (GDO)
• Yeni genetik özelliklerin rekombinant DNA teknolojisiyle aktarılması sonucu oluşan canlılara transgenik canlılar veyagenetiği değiştirilmiş organizmalar (GDO) denir.
• Genetik değişim, DNA’daki özelliklerin değiştirilmesiyle yapılmaktadır. Genetik değişim, canlıya başka bir organizmadangen aktarılmasıyla veya DNA’da bulunan genin biyoteknolojik uygulamalarla farklılaştırılarak organizmaya yenibir özellik kazandırılması şeklinde yapılabilmektedir.
• Rekombinant DNA teknolojisi sayesinde yaşamsal öneme sahip birçok ilaç ve aşı ekonomik olarak üretilmektedir.Besinler istenilen özelliklere kavuşmakta ve daha dayanıklı hâle gelebilmektedir. Ürünlerin verimleri artırılmakta veaçlıkla mücadelede etkili rol oynayabileceği düşünülmektedir. Tarımsal ürünlerde hastalıklar ve zararlılar ile mücadeleedilebilmektedir.
• Organizmaların genetiğinin değiştirilmesinin potansiyel riskleri de vardır. Gıda alerjisi olan kişiler, günlük besin maddelerineeklenen yabancı proteinlerden zarar görebilirler. Gen aktarımında seleksiyon amacıyla aktarılan özelliklerdenbiri, antibiyotik direncidir. Antibiyotik direncinin insan ve hayvan bünyesindeki bakterilere yatay olarak geçişiyle sağlıkaçısından risklerin ortaya çıkması söz konusudur. Rekombinant DNA teknolojisi ile genetiği değiştirilmiş polenler rüzgâr,kuşlar ve böcekler tarafından hem organik hem de klasik tarımın yapıldığı alanlara taşınmakta ve genetik kirliliğeneden olabilmektedir.Endüstri Alanındaki UygulamalarRekombinant DNA teknolojisiyle endüstriyel enzimler üretilir. Bu yöntemlerle üretilen enzimler; tıp, tekstil, dericilik, gıdaendüstrisi, kâğıt endüstrisi ve temizlik sanayisinde kullanılmaktadır. Vitaminler ve bazı deterjanlar biyoteknolojik çalışmalarsonucu üretilmiş endüstriyel ürünlerdendir.
Çevre Alanındaki Uygulamalar
• Transgenik mikroorganizmalar, çevreyi kirleten faktörlerin yok edilmesinde veya bu faktörlerin azaltılmasında kullanılmaktadır.Bazı bakteriler ağır metallerin kirletici özelliğini azaltmaktadır. Atık suların ve kanalizasyon sularınınarıtılmasında, evsel atıkların zararlarının ortadan kaldırılıp yeni ürünlerin elde edilmesinde, petrol ve maden atıklarınınzararlarının ortadan kaldırılmasında transgenik mikroorganizmalar kullanılmaktadır.
• Biyoürün, canlıların oluşturduğu maddelerin işlenmesi ile elde edilen üründür. Biyoürünlerin yarılanma ömrü, petrolürünlerine göre oldukça kısa olduğu için biyoürünler doğaya daha az zarar verir. Organik asitler, çözücü maddeler,esterler, selüloz ve kitosan gibi polimerler, gübre, biyoplastik, biyogaz ve biyodizel biyoürünlerdendir.
Biyogüvenlik ve Biyoetik
• Biyogüvenlik, modern biyoteknolojinin insan sağlığı ve çevreye zarar vermeden uygulanmasını sağlamak için alınmasıgereken politik ve işlevsel önlemlerin tümü olarak tanımlanabilir.
• Biyoetik; biyoloji, tıp ve sağlık alanındaki gelişmelerin meydana getirdiği tartışmalı konuları ve etik konularını inceleyenözel bir disiplindir. Biyoetik kavramı, hızlı değişimlerin ahlaki değerlere uygun olması gerektiği düşüncesindendoğmuştur.
• Artan dünya nüfusu ve gıda ihtiyacından dolayı transgenik ürünlerin kullanımınınartması ile biyogüvenlik konusunda yapılan yasal düzenlemelerson dönemde büyük bir önem kazanmıştır.
• Sosyoekonomik ve Kültürel Bağlamın, Biyolojinin Gelişimine Etkisi;
Toplumun ihtiyaç algısının zamanla değişmesi bilimde ve bilimin odaklandığı çalışmalarda değişime neden olmuştur. Biyoloji biliminin gelişmesinde toplumun ihtiyaçları önemli rol oynamıştır. Teknolojik gelişmeler de biyolojinin gelişimini hızlandırmıştır. Mikroskobun icadı, hücrenin ve DNA’nın keşfine zemin hazırlamıştır. Bu çalışmalarla insan genomu ve birçok organizmaya ait genom dizileri belirlenebilmiştir.
