Genetik Mühendisliği

Genetik Mühendisliği, Genetik Mühendisliği Hakkında Bilgi

Genler bir organizmanın özelliklerini belirleyen kimyasal bilgiyi taşır. O halde genler değiştirilerek bir organizmaya istenilen özellikler kazandırılabilir. İşte genetik mühendisliği, bilim adamlarının genleri bir organizmadan alıp diğerine aktarmalarına olanak sağlayan bir teknolojidir. Bu teknoloji, rekombinant DNA ve hücre kültürü gibi pek çok teknik içerir. Bunlardan en başarılı ve yaygın olan rekombinant DNA tekniği; özel enzimler kullanarak "gene splicing" de denilen DNA'nın istenilen bölgesinin kesilip çıkarılması ve kesilen parçanın ligaz enzimi kullanılarak taşıyıcı bakterinin plazmidine yapıştırılması işlemlerini içerir. Daha sonra plasmid bakteri içine yerleştirilerek rekombinant DNA'nın normal hücresel aktivitesine devam etmesi sağlanır.

Biyoteknoloji, pek çok bilimin kesişim yeri; yeni bir ürün elde edebilmek için kullanılan teknolojiler bütünüdür. Genetik mühendisliği ise biyoteknolojide kullanılan bu teknolojilerden sadece biridir. Genetik mühendisliği, genetiği değiştirilmiş organizmalar üretilmesini, canlıların klonlanmasını sağlarken; biyoteknoloji bu yöntemler sayesinde bitki ve hayvan ıslahını gerçekleştirebilmektedir.

Bubble Boy, gen mutasyonu sonucu ADA (adenosin deaminaz) eksikliği ile oluşan bir hastalıktır ve bağışıklık sistemi hücrelerinin yok olmasına neden olur. Hastalığın tedavisi önceleri, hastalara ADA ve kemik iliği transplantasyonu ile yapılmaktaydı. Ancak 1990'da kopyalanmış ADA enzimleri etkisiz hale getirilmiş virüse verildi. Virüs, hastanın T - hücrelerine yerleşip, çoğaldı.Bu tedavide başarı sağlandı.

Genetik mühendisliğindeki gelişmeler sayesinde hayvandan insana organ aktarımı gerçekleştirilebilecektir. Bu konuda genetik mühendisleri, domuzların organlarının insan için daha uygun olması açısından bunlar üzerinde çalışmalar yapmaktadır. Reddetme reaksiyonları başarılı bir şekilde kontrol altına alındığı zaman belki de domuzlar ekonomik organ vericileri olacaklardır.

Beyin tümörlerinin öldürülme çalışmalarında da genetik mühendisliği görev almaktadır. Gen terapisi denilen bir yöntemle, özel bazı genleri taşıyan tümör hücreleriyle tümörler ortadan kaldırılmaktadır.

Kan yoluyla bulaşan bir virüs olan Hepatit B virüsüne karşı üretilen ilk aşı, kronik hastaların kanından alınan özel maddelerden elde edilmişti. Oysa bugün maya hücreleri kullanılarak üretilebilmektedir.

Kara humma, verem, veba, çiçek gibi hastalıklar geçmişte büyük kitle ölümlerine ya da sakatlıklara neden olmuştur. Günümüzde bu hastalıklar, uygulanan koruyucu sağlık hizmetleriyle hemen hemen yok edilmiştir.

DNA zincirlerinin kırılması ve farklı DNA parçalarının birbirine bağlanması sonucu yeni bir DNA molekülü (REKOMBİNANT DNA) elde etme yöntemi olan rekombinasyon ile büyüme ve insülin hormonu gibi geçmişte çok pahalı elde edilen maddeler ,bakterilerden elde edilerek çok ucuza sağlanabilmektedir.

Farklı hücre tiplerine dönüşebilme potansiyeline sahip, kendisini hızla yenileyebilen hücreler olan kök hücreler tespit edilmiştir. Bu sayede vücutta ölen ya da hastalanan hücrelerin yerine yeni hücreler ya da organlar üretilebilecektir. Kök hücrelerde büyüme sınırsızdır.

İngiliz araştırmacıların bulguları, bazı kalıtsal hastalıkların ortadan kaldırılabileceği sinyallerini vermektedir. Bu bilim adamları insan spermi ve yumurtasından, zararlı genlerin nasıl ayrılabileceğini saptadılar. Böylece daha döllenme olayı gerçekleşmeden, döllenmeye katılacak olan yumurta ve spermin genetik yapısı taranarak, hastalıklı genlerin değiştirilmesi ve yeni jenerasyonun sağlıklı olabilmesi sağlanabilecektir.

Bir grup bilim adamının, sirke sineği (Drosophila) üzerinde yaptığı çalışmalar, genlerin değiştirilerek, ömrün uzatılabileceğini göstermiştir. Sirke sineğinde başarılı olan bu yöntem diğer bazı hayvanlar üzerinde de denenmektedir.

20.yy'nin sonlarına doğru (1997) Rusya'da ilk yapay insan derisi üretilmiştir. Böylece yara ya da yanıklar iz kalmadan tedavi edilebilecektir.

Günümüzde kısırlık hemen hemen bir problem olmaktan çıkmıştır. Gelişen mikroenjeksiyon gibi yöntemlerle çiftlerin bebek sahibi olması sağlanmaktadır.  Keçilerle yapılan deneylerde normal olarak 20 haftada doğması gereken yavru 17. haftada anneden alınıp yapay rahim içine konulmuş ve burada gelişimini tamamlaması sağlanmıştır.

1997 yılında Dr.Wilmut ve ekibi başarıya ulaşan ilk klonlamayı yapmışlardır. Bunun için bir koyunun meme hücresinden alınan çekirdek, bir başka koyundan alınmış ve çekirdeği çıkarılmış yumurta hücresine aktarılmıştır.

Dolly'nin üretimi insanın da kopyalanabileceğinin göstergesidir. Gen transferi yardımıyla mikroorganizmalardan insan için gerekli bazı enzimler ve aşılar üretilebilmektedir. Ancak bu olay büyük bir tartışma yaratmıştır. Şöyle ki; bir taraftan bu yöntemin tedavi olaylarında önemli bir yer teşkil edeceği savunulurken diğer yandan olayın etik olmayacağı belirtilmektedir. Bu yöntemle hastalıklı doku ya da organın yerine kopyalama sonucu oluşan canlıdan alınan doku ya da organ kullanılabilecektir. Çünkü genetik yapıları birbirinin aynısı olduğu için (tek yumurta ikizleri gibi) herhangi bir problem yaşanmayacaktır. Ancak dokusu ya da organı alınan kopyalama sonucu oluşmuş canlının yaşama şansı yoktur. İşte tartışılan olay, bir canlının yaşamını devam ettirebilmek ya da sağlığını kazandırabilmek için bir başka canlının ölümüne neden olmanın ne derece ahlaki olduğudur.

Gelişen yeni tekniklerle embriyo, anne karnında ameliyat edilip sağ-lığına kavuşturulabilmektedir.

Vücuda herhangi bir mikroorganizma verilmesine gerek kalmaksızın vücudun antikor üretmesi sağlanabilmektedir.

  

Dünya nüfusu her geçen gün hızla artmakta, besin kaynakları ise hızla azalmaktadır. Bu durumda bitkisel ve hayvansal besin kaynaklarının iyileştirilmesi yönünde yapılması gerekenleri önceki başlıklarımızda inceledik. Bütün bunların dışında, yapılan çalışmalarla tek hücre proteini sentezlenmiştir.

Tek hücre proteini alg, bakteri, maya, küf gibi canlıların çok miktarda üretilip kurutulması sonucu meydana gelen kütledir. Hazır yemek ve çorbalarda katkı maddesi olarak kullanılmaktadır.

Peynir üretiminde de biyolojik gelişmeler kendini göstermiştir. Önceleri sadece buzağıların midesinden elde edilen ve peynir yapımında kullanılan renin enzimi günümüzde gen transferi yöntemiyle çeşitli mikroorganizmalardan sağlanabilmektedir. - içme sularının temizliğinde de biyoteknolojik yöntemler ile farklı yeni teknikler kullanılmaktadır.

Genetiği değiştirilerek kabak, maya, patates, soya fasulyesi, domates, mısır gibi bitkiler daha dayanıklı ve verimli hale getirildi. Örneğin soğuğa çok hassas olan domates ve çilek gibi bitkilere dil balığından izole edilen "anti-freeze" geni aktarıIdı.  Ayrıca bakterilerde bulunan ve böcekleri öldüren toksin geni mısır ve pamuğa verildi. Ağaç kurtları mısır bitkisini içeriden kemirerek ekinlerin %7'sini yok eder. Genetik mühendisliği yardımıyla mısır bitkisi hücrelerine böcek zehiri üreten gen nakledildi. Bu sayede ağaç kurtları zehirlenerek, ortadan kalkar. (Gerçekte, genetik mühendisliği teknikleri işlenmiş yiyeceklerin % 60'ında kullanılmaktadır.)

Gelişmekte olan ülkelerdeki milyonlarca insan tek yönlü beslenme nedeniyle vitamin yetersizliği çekmektedir. Taze meyveler yerine pirinç başlıca besindir. Pirinç ise vitamin A içermez. Bu vitaminin eksikliği ise çocuklarda en yaygın hastalıklardan biri olan körlüğe yol açar. Genetik mühendisliği kullanılarak bu pirincin besin değerini arttırmak için kalıtımsal materyali değiştirilmektedir. Bu sayede pirinçte daha çok vitamin A öncüsü bulunur.

Cips ve patatesler bünyelerinde çok fazla yağ barındırırlar. Dolayısıyla oldukça kalorili yiyeceklerdir. Ancak bilim adamlarının patatese nişasta üretimini arttıran geni başarılı bir şekilde aktarmaları sonucu meydana gelen değişim, patatesleri kızartıldıkları zaman daha çok nişastalı yapmakta ve böylece vücuda daha az yağ alınmaktadır.

  

Canlıların yaşadıkları çevreyle olan ilişkilerini biyolojinin alt bilim dallarından biri olan ekoloji incelemektedir. Geçmiş yıllarda yaşanan teknolojik gelişme ve sanayi devrimi, günümüzde ekolojik dengenin bozulmasına neden olmuştur. Bu dengenin yeniden kurulabilmesi için yapılan başlıca çalışmalar aşağıda verilmiştir.

Şeker kamışı gibi bazı bitkilerden yakıt elde edilmesi sonucu insanların petrol ihtiyacı karşılanmış olacaktır. Böylece fosil yakıtlardan çıkan hem havayı hem de asit yağmurları halinde toprağı ve suyu kirleten bazı kimyasal maddelerden (örn. kükürt bileşikleri) kurtulunacaktır. Bu konuda ülkemizde yeni yetiştirilen bir bitki olan tatlı sorgundan elde edilen odun hem yüksek kalorili olmakta hem de çevreye daha az zarar vermektedir.

Önceki yıllarda tarım zararlılarının yok edilmesinde kullanılan kimya-sal maddeler, besin zinciri yoluyla aktarılarak canlılara büyük zarar vermiştir. Oysa bugün zararlı organizmalara karşı başka bir canlı kullanılarak mücadele edilmektedir (Biyolojik mücadele). Bu sayede zararlılarla hem daha kolay mücadele edilebilmekte, hem ekonomik açıdan daha az harcama yapılmakta hem de çevreye zarar verilmemektedir. - Sanayi tesislerinin artıkları, biyolojik arıtma yöntemiyle temizlenerek çevreye bırakılmaktadır. Bu sayede su kirliliğinin önüne geçilebilmektedir.

Eskiden tekstil sanayiinde, jeanleri boyamadan önce kullanılan beyazlatıcıların yıkanması için çok fazla suya ve enerjiye gereksinim duyuluyordu. Bugün genetiği değiştirilmiş bakteriler kullanılarak bu beyazlatıcılar nötralize edilir. Böylece su, enerji ve zamandan %10 tasarruf sağlandığı gibi çevre de korunmuş olur.

Bilim adamları, Kanada dil balığında bulunan "anti-freeze" genini somon balığına aktardılar. Bu sayede soğukta kültür balıkçılığı yapılabildi.

Genler, sığır etindeki yağ oranının azaltılmasında kullanıldı. Ayrıca, hastalıklara karşı koruyucu olan bir gen sığırlara aktarılarak anti-kor kullanmadan sağlıklı kalabilmeleri sağlandı.