Sağlık teknolojilerinin gelişmesiyle birlikte, eskiden tedavisi imkânsız olarak nitelendirilen hastalıklar için artık çözüm var. Dünya Ekonomik Forumu’na bağlı Küresel Gelecek Konseyi’nin “Sağlık ve Sağlık Hizmetlerinin Geleceği” üzerine yayımladığı yeni rapor, sağlıktaki paradigma değişimini haber veriyor.

Sağlık teknolojilerinde büyük bir paradigma değişimi yaşanıyor. Geldiğimiz noktada yapay zekâ içeren kimi sağlık teknolojileri, doktorların hata payını azaltıyor. Kimindeyse kendini yenileyen vücut parçaları gibi bugüne kadar sadece bilim kurgu filmlerinde gördüğümüz teknolojilerin artık mümkün olduğunu görüyoruz.

Örneğin 1970’lerin ünlü TV şovu Altı Milyon Dolarlık Adam’da ciddi yaralanmanın ardından vücudunun parçaları kendini yenileyen bir “süper insan” vardı. Bu da bize daha o günden tıbbın geleceğini göstermişti. “Biyonik bir adam” fikri, bugün bilim kurgu olarak anılmaya devam ediyor, ancak tıptaki hızlı teknolojik ilerlemeler şaşırtıcı sonuçlar veriyor. Dolayısıyla o TV şovundaki, “Onu yeniden yapabiliriz, çünkü o teknolojiye sahibiz” ifadesi artık bir zamanlar göründüğü kadar imkânsız değil.

Gen mühendisliğini kullanarak vücudun kanseri yenmesi, nakil için yapay organlar üretilmesi ve ihtiyacınıza tam olarak karşılık verebilecek haplar… Bunların hepsi Endüstri 4.0’ın fiziksel, dijital ve biyolojik unsurlar arasındaki çizgileri bulanıklaştırarak tıbbi tedavilerin nasıl radikal bir şekilde değiştireceğini gösteriyor. Yani büyük bir paradigma değişiminin içinde olduğumuzu gösteriyor.

Dünya Ekonomik Forumu’na bağlı Küresel Gelecek Konseyi’nin “Sağlık ve Sağlık Hizmetlerinin Geleceği” üzerine yayımladığı yeni raporda, Endüstri 4.0 için genom ve genetik mühendisliği, sentetik biyoloji, nanoteknoloji, veri bilimi, yapay zekâ ve robotik gibi alanlarda yıldırım hızında yaşanan gelişmelerin “sağlığımızı ve tıbbı dönüştürdüğü” belirtildi. Raporun bazı önemli kısımlarını özet olarak sunuyoruz.

1. Hasar gören vücut parçalarının yenilenmesi (Rejeneratif tıp)

Dizimizdeki eklemlerin düzgün hareket etmesine yardımcı olan bağ dokusu (kıkırdak) yaş aldıkça harap olur ve maalesef yenilenemez, bu durumda sadece iki seçenek vardır: ağrı kesiciler veya eklemi değiştirmek için cerrahi bir işlem. İyi haber şu ki kök hücre teknolojisi sayesinde yakın gelecekte kıkırdak ve vücudun diğer kısımlarının yenilenmesi mümkün olabilir. Bu, çok sayıda insana yardımcı olabilir. Zira 2030 yılına kadar şiddetli kireçlenmenin yetişkin nüfusun % 25’inden fazlasını etkilemesi bekleniyor.

Rejeneratif tıp, hasar görmüş veya hastalıklı hücreleri, organları veya dokuları yeniden büyütme, onarma veya değiştirme yöntemleri geliştiren tıp dalını ifade ediyor. Bu alanın geniş bir uygulama alanı var. Bu da rejeneratif tıp alanını, hasarlı doku ve organları tamamen iyileştirme potansiyeli olan “çığır açıcı bir alan” haline getiriyor. Bu alan aynı zamanda kriz sebebiyle hasar gören kalplerin onarımına yardımcı olabilir ve vücut dokularının veya nakil organlarının laboratuvarlarda yetiştirilebileceği anlamına geliyor.

2. Akıllı ilaçlar

Düzenli ilaç kullanan hastalar doğru dozu doğru zamanda alıp almadıklarını hatırlamakta zorlanabilirler. Üretilen yeni akıllı haplar, mikro sensörleri sayesinde, vücuda alındığında kayıt yapıyor ve bu bilgi, akıllı telefonunuza gönderiliyor. Bu da doğal olarak hasta ve doktorların, ilacı gerektiği gibi kullanmalarını sağlıyor. Şizofreni ve diğer akıl hastalıklarının tedavisinde zaten bir yenilik olarak kullanılan bu teknoloji, Tıbbi Nesnelerin İnterneti (IoMT) olarak biliniyor. Yani, hayati verileri gerçek zamanlı olarak algılamak için bağlı cihazların ağını kullanan bir teknoloji.

Bu konudaki diğer uygulamalar arasında “teletıp” var. Bir başka deyişle, telefon ve bilişim (IT) aracılığıyla sağlık hizmetlerinin artık uzaktan sağlanabilmesi. Hastalar, kan basıncını ölçmek, glikoz seviyelerini izlemek ve kan örneklerinden anlık durumlarını test etmek için cihazları kullanabiliyor ve sonuçları doktorlarına gerçek zamanlı olarak gönderebiliyorlar. IoMT sayesinde artık kişisel dijital cihazlar ile bağlı tıbbi cihazlar, implantlar ve diğer sensörler arasında iletişim kurmak mümkün.

3. Yapay zekâ cilt kanserini bir doktordan daha iyi tespit edebiliyor

Melanom cilt kanserleri, çıplak gözle kolayca tanımlanamaz ve yüksek eğitimli klinisyenler bile bazen hata yapabilir. Annals of Oncology’de yayımlanan bir araştırmaya göre, cilt kanseri görüntüleri ve ilgili teşhisler kullanılarak eğitilen bir bilgisayar, bu konuda %87 başarı sağlayan doktorlara karşın % 95’lik bir başarılı tespit oranı elde etti.

Dünya Sağlık Örgütü’ne (WHO) göre, her yıl küresel olarak 2 ila 3 milyon melanom olmayan cilt kanseri ve 132.000 melanom cilt kanseri ortaya çıkıyor. WHO, tanımlanan her üç kanserden birinin cilt kanseri olduğunu söylerken Cilt Kanserigenom  Vakfı istatistiklerine göre her beş kişiden biri, yaşamları boyunca cilt kanseri geliştiriyor. Raporda yer alan ifade göre, “büyük miktarda bilgiyi eleme yeteneği sayesinde” yapay zekâ, sağlık uzmanlarına karar verme konusunda yardımcı olabilir ve kaçırmış olabilecekleri klinik nüansları gösterebilir.

4. Telefonunuz depresyonda olup olmadığınızı bilecek

Kaliforniya merkezli bir şirket, akıllı telefonların, insanların bilişsel özellikleri ve ruh hali durumlarını tahmin edebilen dokunma, kaydırma ve tıklama davranışlarını analiz ederek zihinsel sağlık sorunlarını teşhis edebileceğini söylüyor. Telefonlar ayrıca uygulamalar aracılığıyla akıl hastalarına destek de sağlayabiliyor.

Dünya Sağlık Örgütü’ne göre dünya genelinde 300 milyondan fazla insan, depresyondan muzdarip ve her yıl yaklaşık 800.000 insan intihar nedeniyle ölüyor. Buna karşın depresyondan etkilenenlerin yarısından daha azı tedavi görüyor. Hatta bu rakam birçok ülkede % 10’dan daha az. Yapay zekâ, depresyonu tespit etmenin yanı sıra onu hafifletmeye de yardımcı olabiliyor. Raporda, bilişsel davranışçı terapi ilkelerine göre tasarlanmış bir sohbet uygulaması olan Woebot’un kullanıldığı bir çalışma, depresyonun tedavisinde etkili olduğunu gösterdi.

5. Bağışıklık sisteminin kanserle savaşmasına yardımcı olmak

İmmünoterapi, kanser tedavisinde bir sonraki büyük atılım olarak gösteriliyor. Rapora göre bu teknoloji, “onkolojinin temel taşı olacak” ve etkileyici bir şekilde neredeyse tüm kanser türleri için geçerli olacak. Bu terapi yoluyla bağışıklık tepkisini uyararak veya baskılayarak hastalıkla savaşmak için vücudun kendi bağışıklık sistemi kullanılıyor. Bu sayede lenfoma ve lösemi, kanser hücreleri üzerindeki belirli proteinlere bağlanan antikorlar kullanılarak tedavi ediliyor. Bu da bağışıklık sisteminin bu hücreleri daha kolay tanımasını ve yok etmesini sağlıyor.

Raporda, “Hücre biyolojisi ve kanserinin anlaşılmasındaki ilerleme, bağışıklık sisteminde doğal olarak meydana gelen kanser hücrelerini immüno-gözetim adı verilen bir fenomenle ortadan kaldırma yeteneğini açıkça göstermiştir.” ifadeleri kullanıldı.

6. Hassas tıp

Kişilerin genetik ve biyolojik özelliklerini temel alan “hassas” veya “kişiselleştirilmiş” tıp, her bireyin çevresini ve yaşam tarzını göz önünde bulunduracak şekilde tasarlanarak aynı ilaçların aynı miktarlarda olduğu terapilerin (tek beden herkese uyar) anlayışının yerini alıyor. Bu, özellikle genetik yapısını büyük ölçüde değiştiren kanserlerin tedavisinde umut verici bir nitelik taşıyor.

Genom haritalamasındaki hızlı ilerlemeler, tıbbi tedavilerin her hastanın genetik yapısına uyacak şekilde uyarlanabileceği anlamına geliyor. Raporda, “Teknolojik gelişmeler genom haritalamasının süresini (birkaç saat içinde mümkün) ve maliyetini (genom başına 1.000 dolardan az) önemli ölçüde azalttı.” ifadeleri yer aldı.

7. Hatalı genetik bilgilerin düzeltilmesi (Gen terapisi)

Genetik mutasyonlar, insanlarda 10.000’den fazla hastalığın nedeni olarak biliniyor. Bu nedenle de hatalı genetik bilgileri düzeltmek için kullanılan teknikler, daha önce tedavi edilemez olduğu düşünülen hastalıklarla başa çıkmanın önemli bir yolu olabilir.

Kırmızı kan hücrelerinin içindeki genetik bir mutasyonun, kan hücrelerinin dolaşımını önlediği (bu sebeple inmeye ve hatta ölüme neden olabilecek) orak hücreli anemi, bu tür gen terapisiyle tedavi edilebilen bir hastalık olarak biliniyor. Bu yaklaşım, bir hastanın kök hücrelerini almayı, onları laboratuvarda genetik olarak değiştirmeyi ve daha sonra sağlıklı kan hücreleri oluşturmak için onları vücuda geri koymayı içeriyor. Gen terapisi, dünyada milyonlarca kişiyi etkileyen bu hastalığı tedavi edebilir. Öyle ki her yıl 300.000’den fazla bebek Sahra altı Afrika’da bu hastalıkla doğuyor.

Raporda, “Şu anda devam etmekte olan üçüncü faz klinik araştırmalar, gen terapisini klinik uygulamaya doğru ilerletmek için fayda/risk/maliyet oranlarının belirlenmesine yardımcı olmalıdır.” ifadeleri kullanıldı.

Batuhan Sarıcan / batusarican@gmail.com

Kaynak: https://www.weforum.org/agenda/2019/05/healthcare-technology-precision-medicine-breakthroughs

*Bu yazı HBT Dergi 225. sayıda yayınlanmıştır.

Heyecan verici 7 sağlık gelişmesi yazısı ilk önce Herkese Bilim Teknoloji üzerinde ortaya çıktı.

İnsan Genom Projesi’nin (İGP) (Human Genome Project) ilk taslağı 20 yıl önce 25 Temmuz 2000 tarihinde tamamlandı. Bilim dünyasının en büyük başarılarından biri olarak değerlendirilen bu projenin ilk taslak sonuçlarını ABD eski Başkanı Bill Clinton, projeyi gerçekleştiren uluslararası bilim ekibi ile birlikte “Bilim insanları yaşamın şifresini çözdü” sözleriyle dünya kamuoyu ile paylaştı. Genomun bütünüyle çözülmesi 2003 yılında tamamlandı. O günden bugüne tam genom dizileme teknikleri geliştiriliyor. Bu sayede genetik biliminde köklü gelişmeler yaşanıyor. Ve yarattığı ekonomik değer en az 800 milyar dolar.

20 yıl önce 25 Temmuz tarihinde dönemin ABD Başkanı Bill Clinton ve İngiltere Başbakanı Tony Blair, projeyi gerçekleştiren uluslararası bilim ekibi ile birlikte insanın genetik haritasının ilk taslağının tamamlandığını açıkladı.

Resmi olarak 1990 yılında başlayan bu çalışma tam 10 yıl sürmüştü. Atlantik’in iki yakasında binlerce bilim insanından oluşan ekip, insan genomunu oluşturan 3 milyar DNA bazını büyük bir doğruluk payı ile tanımlayabildi.

2.7 milyar dolara mal olan İnsan Genom Projesi bilimin en büyük başarılarından biri. Bu geniş kapsamlı projenin yürütülmesi için oldukça büyük bir finansmana ihtiyaç vardı. Mali desteğin büyük bir kısmı Amerikan Enerji Bakanlığı, Amerikan Ulusal Sağlık Enstitüsü (NIH) ve daha sonraları İngiliz Tıbbi Araştırma Konseyi ve Wellcome Trust tarafından karşılandı. Bu kurumların laboratuvarlarında başlayan çalışmalara 6 ülkeden destek grupları katıldı. HGP’nin ABD’de yürütülen kısmının öncüsü James Watson ve Francis Collins’ti. Wellcome Trust Sanger Enstitüsü’nün yöneticisi John Sulston projenin İngiltere ayağını temsil ediyordu.

Hastalıklar tek bir gene bağlı değil

Sonuçta bilim dünyası eşsiz bir biyolojik haritaya kavuşmuş oldu. Bu harita sayesinde bilim insanları, boy, göz rengi, zekâ gibi çeşitli insan niteliklerini belirleyen genleri ayrıştırabileceklerini düşündüler. Ancak bu hedefin düşündükleri kadar basit olmadığını kısa zamanda anladılar. Zira çok sayıda insan özelliğinin tek bir gene değil, onlarca, hatta yüzlerce genin bir araya gelmesine bağlı olduğu ortaya çıktı. İnsanın, basite indirgenemeyecek kadar karmaşık bir yapıya sahip olduğu artık kabul görüyor.

Tıp dünyası da bir anlamda hayal kırıklığı yaşadı. Tek bir gendeki mutasyonun ölümcül hastalıklara neden olduğu beklentisi ileri araştırmalarda duvara tosladı. Tam tersi birçok ölümcül hastalık çok sayıda gendeki mutasyonun birleşmesinden kaynaklanabiliyor. Bunlar birbirleriyle ve çevresel koşullarla etkileşim içine girerek genlerdeki protein üretimini değiştiriyor. Ayrıca insan vücudunda yaşayan çok sayıda mikrop da bu sürece dahil oluyor. Özetle bu kadar kompleks bir olayda tek bir geni sorumlu tutmak gerçeklerle bağdaşmıyor.

Biyolojik devrim

İnsan vücudunun bunca karmaşıklığına karşın İGP, pek çok açıdan biyolojik bir devrim olarak değerlendiriliyor. 25 Temmuz 2000 tarihli o ilk taslak, o tarihten sonra her geçen gün biraz daha geliştirildi ve hataları giderildi. Proje 2003 yılında tam genom haritası olarak yayımlandı. O günden bugüne gen dizileme çalışmalarında (DNA dizileme, bir DNA ipliğindeki bazların
-Adenin, Timin, Guanin, Sitozin- sıralamasını çözme işlemi) çok önemli keşifler yapıldı.

Örneğin DNA çalışmaları sayesinde

* Kendi türümüzün Neandertallerle eşleştiği,

* Mutasyon geçiren genlerin kanserlere ve melanomlara yol açtığı bulundu. (Başka çalışmalar kistik fibrozdan astıma kadar çok sayıda hastalık için yeni ilaçların geliştirilmesine ışık tuttu).

* Gen dizileme sayesinde elde edilen bu başarılar zaman içinde otomatikleşerek kolaylaştı ve ucuzladı. Wellcome Sanger Enstitüsü’nden Cordelia Langford, “Bugün haftada 3.000 tam genom taraması yapıyoruz. Son derece kolay ve basit bir süreç” diyor.

Hayvan genomları

Tüm bu dizilemeler insanlara ait değil. Bazıları hayvanlara ve mikroplara da ait. İnsaların ölümcül düşmanları olan sıtma ve koleraya neden olan organizmalar bugün SARS-CoV-2 virüsüne dek uzandı. Bu minik genomların dizilemelerini yaparak, doktorlara ve kamu yetkililerine hastalıkla mücadelede kritik bilgiler sağlanmış oluyor.

“Farklı kaynaklardan elde ettiğimiz SARS-CoV-2’yi dizilemekle virüsün mutasyon geçirip geçirmediğini görebiliyoruz” diye konuşan Oxford Üniversitesi Küresel Sağlık ve Genomik Merkezi’nden Dominic Kwiatkowski, “Aynı zamanda farklı bölgelerden gelen çeşitli örneklerdeki minik varyasyonları da tespit ederek yeni salgınların nerede baş göstereceğini önceden saptama şansına kavuşmuş oluyoruz” diyor.

Çok güçlü ve yararlı bir teknik

Farklı bir dizileme teknolojisinden yararlanan İnsan Hücre Atlası projesi lideri Sarah Teichmann ise geldikleri noktayı şöyle açıklıyor:

“Cihazlar artık o kadar hassas ki, tek bir hücreden aldığımız DNA’yı analiz edebiliyoruz ve aynı zamanda bu bulguyu milyonlarca hücreden aldığımız DNA’larla karşılaştırabiliyoruz. Bu bize ne söylüyor? Vücudumuzdaki hücrelerin spesifik bir zamanda ne yaptığını keşfediyoruz. Böylece bağışıklık sisteminde ve çeşitli dokulardaki yeni hücre tiplerini tanımaya başladık. Bu sayede vücudumuzdaki hücreleri ve bunların nasıl örgütlendikleri daha iyi anlıyoruz. Hastalıklı dokuyu sağlıklı doku ile karşılaştırdığımızda hastalıkların mekanizmaları ortaya çıkıyor” diyor.

Patent fırsatçılığı

İGP’si biyolojide ve tıbbi araştırmalarda çok önemli gelişmelere kapı açmakla birlikte bazı fırsatçılara da yeni kâr alanları sağlıyor. 1990 yılında başlayan gen dizileme yarışının devam ettiğine dikkat çeken Langford, “Şimdi farklı merkezlerde dizilenen insan DNA’sına patent almak isteyenlerle mücadele ediyoruz” diyor.

Girişimci ve bilim insanı Craig Venter de sahibi olduğu Celera şirketi üzerinden bu mücadeleye katılıyor: “İnsanlar keşettikleri DNA’ya patent alarak el koymak istiyorlar. Oysa her dizilemede elde ettiğimiz verileri kamuya açık domain’lere koyuyoruz. Kimsenin genomu özelleştirmeye hakkı yok. Galiba sonunda bunu başardık.”

İnsan genomu kimin mülkiyetinde sorusu bu noktada önem kazanıyor. İGP tarafından dizilenen genomun her parçası anında kamuoyu ile paylaşılıyor ve genomla ilgili yeni bilgiler hemen hemen her gün ücretsiz erişimi olan veritabanlarında veya bilimsel dergilerde yayınlanıyor.

Kaldı ki 2013 yılında ABD’de Yüksek Mahkeme doğal olarak oluşmuş insan genlerinin bir icat olmadığını ve patent talebinin söz konusu olmayacağına karar verdi.

Ne var ki özel şirketler edit edilmiş sentetik genler üzerinde patent talebinde bulunabiliyorlar. Çünkü bunlar doğal versiyonlarından belirgin biçimde farklı oldukları için yeni bir icat olarak değerlendiriliyor.

İnsan Genom Projesi’nin ekonomik etkisi 800 milyar $

Kamu fonlarıyla finanse edilen bilimsel Ar-Ge çalışmalarının geniş anlamda ekonomiye çok olumlu etkileri vardır. Ancak bu etkinin parasal miktarını hesaplamak oldukça zordur.

Battelle Technology Partnership Practice adında bir araştırma şirketinin tahmini hesaplarına göre, 1988 ile 2010 arasında ABD yönetiminin genomik araştırmalara yatırımı yaklaşık 796 milyar dolarlık ekonomik etki yaratmış bulunuyor. Oysa İGP için 1990-2003 arasında harcanan miktar 3.8 milyar dolar civarındaydı. Bu değerler göz önüne alındığında yatırım getirisi (return on investment-ROI) 141:1’dir. Bu ne anlama geliyor? ABD yönetiminin yatırdığı bir dolar 141 dolarlık ekonomik faaliyet yaratmış oluyor.

Bu çalışmaya göre İGP’nin ekonomik etkisi çok geniş bir kitleye fayda sağlamakla kalmıyor, zaman içinde de giderek artıyor. İGP 3.8 milyon istihdam iş-yıl üretti. Veya yatırılan her 1.000 dolar için bir iş-yıl sağladı. İGP tarafından yaratılan personel ücreti (maaşlar+maaş dışı haklar) bu zaman çerçevesinde 244 milyar doları aştı.

Projenin 2003 yılında tamamlanmasından sonra genomik araştırmalara ayrılan kamu harcamaları arttı. 2010 yılı doları itibariyle NIH’in ve Enerji Bakanlığı’nın HGP için harcamaları 5.6 milyar doları buldu. Bunu izleyen 7 yıl boyunca genomik alanına kamu harcamaları 7.2 milyar doları aştı.

Yalnızca 2010 yılında genom alanında 51.000 kişiye iş yaratıldı. Dolaylı olarak 310.000 kişi de projeden yararlandı. Bunun da sonucunda 20 milyar personel ücreti yaratıldı ve buna ilave olarak ABD ekonomisine 67 milyar dolar kazandırdı.

Hükümet HGP için harcadıklarını çoktan geri kazanmış durumda. Geçen yıl federal, eyalet ve yerel yönetimlere ödenen vergi gelirleri HGP’ye yatırılan 13 yıllık miktarın toplamına eşitlendi.

Dahası HGP’ye yapılan yatırımın bilimsel ve ekonomik yararları giderek büyüyor.Tıp, tarım, enerji ve çevre üzerindeki etkileri henüz daha tam olarak görülmüş değil.

Soru ve yanıtlarla İnsan Genom Projesi

Genom nedir?

Genom bir organizmanın deoksiribonükleik asit (DNA) moleküllerinin tamamıdır. Bu kimyasal bileşik her organizmanın faaliyetlerini geliştirmek ve yönetmek için gerekli olan genetik talimatları içerir. DNA molekülleri iki bükülmüş iplikçikten ve her bir iplikçik nükleotid bazları denilen dört kimyasal üniteden oluşur. Bu bazlar Adenin, Timin, Guanin, Sitozin’dir.

İnsan genomu yaklaşık 3 milyar baz çifti içerir. Bunlar hücrelerimizin çekirdekleri içindeki 23 çift kromozom üzerinde bulunur. Her bir kromozom yüzlerce, binlerce gen içerir. Bu genler protein üretimi için talimatlar taşır. İnsan genomundaki 30.000 genin her biri ortalama üç protein üretir.

Genom tabanlı araştırmalar tıp bilimini nasıl etkileyecek?

Genoma dayalı araştırmalar zaman içerisinde teşhisi kolaylaştıracağı gibi hastanın genetik yapısına uygun tedavi yöntemlerine de yol açacak. Ayrıca hastanın genetik yatkınlıkları bilineceğinden önleyici ve koruyucu tıp hız kazanacak. Konsültasyon sürecinde doktorlar, genetikçiler, moleküler biyologlar bir arada çalışacak. Bu bütünsel yaklaşımda kişinin beslenme düzeni, yaşam şekli ve tedavi yöntemleri yeniden gözden geçirilecek.

Genom tabanlı araştırmalar biyolojiyi nasıl etkileyecek?

Geleneksel olarak bağımsız çalışan biyologlar, HGP’nin sunduğu yeni olasılıkların zorlamasıyla artık araştırmalarını disiplinlerarası ekip çalışması şeklinde yürütecekler. Başka bir deyişle biyologlar bundan böyle mühendisler, yazılımcılar, bilgisayar tasarımcıları, otomasyon uzmanları gibi farklı alanlarda uzmanlaşmış kişilerle işbirliği yapacak. Ayrıca uluslararası geniş katılımlı çalışmalar ekonomik açıdan da herkes için daha kârlı olacak.

İnsanlardaki tüm genler farklı mı?

Her insanda her genin iki kopyası bulunur; biri anneden , diğeri babadan gelir. Genlerin çoğunluğu her insanda aynıdır, fakat küçük bir miktarı (yaklaşık %1’den azı) herkeste farklıdır. Aleller küçük farklılıklar gösteren aynı genlerdir.

Kardeşler aynı DNA’ya mı sahiptir?

Kardeşler aynı DNA’nın ortalama %50’sini paylaşırlar. Biyolojik kardeşler aynı soy ağacına sahip olmakla birlikte genetik kodları en az bir noktada farklıdır.

DNA’nız değişir mi?

DNA, mutasyon yoluyla sürekli olarak değişir. DNA dinamik ve uyum sağlayabilen moleküldür.Bu durumda içinde bulunan nükleotid dizilimler mutasyon adı verilen süreç üzerinden değişir. Bazen bir mutasyon dramatik değişikliklere yol açabilir.

İnsan Genom Projesi’nin kronolojisi

İnsanın genetik ve genomik alanlarındaki araştırmalarının öyküsü Mendel’in 1800’lü yıllarda bezelyeler üzerindeki araştırmalarıyla başlıyor. Bu öykü 2003 yılında insan genom haritasının çıkartılmasıyla son budu. Aslında son bulmadı; bu eşsiz bilgi hazinesinin yardımıyla genetik araştırmalar bugünkü düzeyine ulaştı.

Resmi olarak 1990’da başlayan proje aslında çok daha eski tarihlere dayanıyor.

• 1970’ler: Fred Sanger DNA dizileme tekniğini buldu.
• 1985: Santa Cruz’daki California Üniversitesi’nden Robert Sinsheimer, Amerikan Enerji Bakanlığı, Ulusal Sağlık Enstitüsü (NIH) ve İngiliz Tıbbı Araştırmalar Konseyi (MRC) gibi potansiyel destekçilerle insan genomunu bütün olarak dizileme projesini gerçekleştirmek için bir araya geldi.
• 1986: Amerikan Enerji Bakanlığı ve NIH projeyi destekleme kararı aldı.
• 1988: İnsan Genom Örgütü (Human Genome Organization-HUGO) kuruldu.
• 1989: İngiliz MRC sponsor olmayı kabul etti.
• 1990: HGP resmi olarak James Watson’ın girişimleriyle başlatıldı.
• 1993: Wellcome Trust Enstitüsü John Sulston’ın liderliğinde projeye katıldı.
• 1997: Ulusal İnsan Genom Araştırmaları Enstitüsü (NHGRI) kuruldu.
• 1998: Craig Venter HGP’ projesini bağımsız olarak yürütmek için Celera Genomics isimli özel şirketi kurdu.
• 1999: İlk olarak insanın kromozom 22’nin dizilemesi yapıldı.
• 2000: İlk taslak tamamlandı.
• 2001: HGP ve Celera Genomics genom taslaklarını aynı anda Nature ve Science dergilerinde yayımladı.
• 2003: HGP resmi olarak %99.99 doğruluk payı ile tamamlandı.

*Bu yazı, 17 Temmuz 2020 tarihli 225. sayıda yayınlanmıştır.

Reyhan Oksay

Kaynaklar:

https://www.theguardian.com/science/2020/jun/21/human-genome-project-unlocking-dna-covid-19-cystic-fibrosis-molecular-scientists

https://www.genome.gov/human-genome-project/Completion-FAQ

https://www.genome.gov/human-genome-project/Timeline-of-Events

https://www.yourgenome.org/stories/when-was-the-human-genome-project-completed

https://www.genome.gov/27544383/calculating-the-economic-impact-of-the-human-genome-project

Genetikte dönüm noktası: İnsan Genom Projesi’nde 20. yıl yazısı ilk önce Herkese Bilim Teknoloji üzerinde ortaya çıktı.

Max-Planck Moleküler Hücre Biyolojisi Enstitüsü bilim insanları, heyecan verici bir keşif yaptı: Bu gendeki tek bir baz çiftinin değişmesi daha büyük bir beynin gerekliliği olan daha fazla beyin kök hücresinin oluşmasına yol açmış. Evrim sürecinde belli başlı genler, beynin gelişimi sırasında daha fazla sinir hücresi oluşturacak şekilde değişmiş ve büyük beyin genişlemeye başlamış. Bu durum insanlara konuşma veya düşünce gibi daha yüksek bilişsel yetiler kazandırmış. Wieland Huttner ve ekibi daha önceleri de beynimizin büyümesinden ARHGAP11B geninin sorumlu olduğunu göstermişti.

Araştırmacılar, bu genin sadece insanda ve Denisova ve Neandertal gibi soyları tükenmiş olan en yakın akrabalarımızda bulunduğunu kanıtlamışlar. Bu gen beyin kök hücrelerini çoğalmaları için uyararak, daha fazla sinir hücresi oluşturmalarını sağlıyor.

İnsana özgü ARHGAP11B geni her yerde bulunan ARHGAP11A geninin beş milyon yıl kadar önce, iki evrim çizgisinin birbirinden ayrılmasından sonra kısmen kopyalanması sonucunda oluşmuş: Bunlardan biri modern insanın, Neandertal ve Denisova insanının, diğeriyse şempanzeninkiydi. Fakat beynin hızla büyümesi daha sonra yaklaşık 1,5 milyon yıl önce başlamış.

Peki bu süreçte ARHGAP11B genin nasıl katkısı oldu? Bu gen sadece insana özgü olmakla kalmayıp, ARHGAP11A geninde bulunmayan ve yalnızca insanda bulunan 47 aminoasidin bir sekansını da sahip. Bu özel sekans ARHGAP11B-DNA’sının ARHGAP11B proteinine çevrilmesi sırasında kodonun (üçlü nükleotid) kayması sonucunda oluşur. Bu, ARHGAP11B’nin mesajcı-RNA’sında, ARHGAP11A’dan 55 daha az nükleotide sahip olmasıyla ilgilidir.

Eksik olan 55 nükleotidin beş milyon yıl önceki kısmi gen kopyalanması sırasında kaybolduğuna dayanan eski tahminin aksine, Huttner ve ekibi, bu 55 nükleotidin ARHGAP11B geninde bulunduğunu ve ARHGAP11B’nin mesajcı-RNA’sının oluşumu sırasında ARHGAP11B’den çıkarıldığını tespit etmiş.

Bunun nedeni minik bir ayrıntıda gizli: ARHGAP11A’dan farklı olarak ARHGAP11B-DNA’sının belli bir bölgesinde tek bir baz çifti değişmiş. Bu çok küçük bir değişim sayılır, sonuçta insan kalıtımında üç milyarı aşkın baz çifti var. C bir G’ye dönüşmüş ve bu değişim eninde sonunda çok büyük sonuçlar doğurmuş. Bu değişim sayesinde 55 nükleotidin, ARHGAP11B’nin mesajcı RNA’sından çıkaran ve insana özgü sekansının, ARHGAP11B proteinindeki 47 aminoasitle oluşmasını sağlayan bir sinyal oluşmuş.

İşte bu değişim çok daha sonra, tahminlere göre insana giden çizgide yaklaşık 1,5 milyon – 500.000 yıl önce meydana gelmiş. Beyin kök hücrelerinin çoğalışını incelemek isteyen araştırmacılar ARHGAP11B’nin beş milyon yıl önceki varyantını geliştirmişler. Bu şekilde bu gen varyantının G yerine C’nin bulunduğu istisnası dışında modern insandaki gen varyantıyla özdeş olduğu görülmüş.

Ve sonuç: İlkel ARHGAP11 B proteininde, beyin kök hücrelerinin çoğalmasını sağlayan, insana özgü sekansta bulunan 47 aminoasit eksik. Bununla birlikte tek bir baz çiftindeki değişimin beyin kök hücrelerinin farklı davranışına ve büyük beynin önemli ölçüde büyümesine neden olmuş olması araştırmacılar için bile sürpriz olmuş.

Kaynak

Büyük beynimizi minik bir mutasyona borçluyuz yazısı ilk önce Herkese Bilim Teknoloji üzerinde ortaya çıktı.

Bilim dünyası kaynıyor 

Hiçbirimiz farkında değiliz, Türkiye ve dünya kamuoyunun umurunda değil, ama bilim dünyası kaynıyor, bilimin etik komisyonları tartışıyor, bu müdahalenin ahlaki sorunlar yaratacağı ve izin verilmemesi gerektiği söyleniyor, bu tür müdahalelerin kesin kurallara bağlanmasını söyleyenler de var…

Çünkü bu olayla birlikte ‘Tasarlanmış İnsan Çağı’ da başlamış oluyor.

Fakat siyaset de dini kurumlar da yakında duruma müdahil olurlar, kamuoyu da evet – hayır diye bölünür ve tartışmalar alevlenir. Şimdi bir adım geriye gidelim ve belleğimizi tazeleyelim, çünkü eylem yeni ama tartışma yeni değil.

‘Mavi gözlü bebek istiyorum’

Yıllarca yayın yaptık, insan genlerinin laboratuvarda çoğaltılması (klonlanması), İnsan Genom Projesi ile neredeyse tüm genlerin haritalanması, yerlerinin belirlenmesi ve fonksiyonlarının da bilinmeye başlanması ile yeni bir çağ başlamıştı. Öncelikle kalıtsal hastalıklara neden olan genlerin keşfedilmesi, bu genlere müdahale edilerek kalıtsal hastalıkların giderilmesi olasılığını da gündeme taşıdı (gen tedavisi). Denemeler başlamış, ancak tedavi yöntemlerinin zaman içinde öyle kolay sonuç vermeyeceği görülmüştü. Böylece genetikçiler için yeni bir öğrenme dönemine girilmişti.

‘Ismarlama bebekler’ konusunu anımsarsınız. Ailelerin ‘mavi gözlü, uzun boylu’ vb. niteliklere sahip bebekler ısmarlayabileceği döneme giriliyor diye az yazıp çizmedik. Şüphesiz bu olasılıkların ne kadar etik olacağı da tartışıldı. İnsan genomuna müdahalelerin sonuçlarının bilinmezliği ve insan nesline hayrı dokunmayacağı görüşü de gündemden eksik olmadı. Yani fikir olarak, bilim, politika, toplum ve hatta dini kurumlar bu konuya aşılıdır. Ailelere ‘Çeşitli hastalıklardan arınmış, iyi huylu, boyu posu yerinde, akıllı bir çocuğunuz mu olsun istersiniz, yoksa rastgele, artık nasıl doğarsa bir bebek mi?’ diye sorsanız, çoğunluğun ne yanıt vereceğini sormuyorum bile.

Yani genlerine müdahale edilmiş doğumların en azından bugün popüler bir ‘evet’ alacağı düşünülebilir.

Fakat konu o kadar basit değil, çünkü bilim bu tür müdahalelerin yol açacağı sorunlar açısından henüz bilinmezlikler içinde. Evet, belki hedeflenen ilk amaca ulaşılabilir, ama hedeflenmeyen ve istenmeyen sorunların ne olacağını söyleyebilir miyiz?

Farklı insan nesilleri bir arada

Genlerdeki değişim bir tür mutasyondur (genin değişime uğraması ve eski fonksiyonu yerine yeni fonksiyonlar üstlenmesi veya devre dışı kalması). Bu mutasyon doğal olarak insan ve tüm diğer canlılarda her an işliyor. Ama rastgele olarak… 

Evrim bu değişinimlerin üzerine kurulu olarak ilerliyor 

Şimdi ise insan eliyle genleri (noktasal ve amaçlı müdahale ile) değiştirme ile, insan neslinde doğal olmayan mutasyon dönemine girildi. Bu değişinim, o insan tarafından soyuna, nesilden nesile aktarılacak. Böylece doğal (mutasyonlu) insan nesline paralel olarak, genleriyle bilinçli oynanmış insan nesli üremeye başlayacak. Üstelik bir değil, belki de ileride binlerce paralel farklı farklı nesiller…

Orhan Bursalı

‘Tasarlanmış İnsan Çağı’ başlarken – 2 yazısı ilk önce Herkese Bilim Teknoloji üzerinde ortaya çıktı.

Bir araştırma ekibi şimdi kalıtsal meme kanserini bir kemik genini bloke ederek önlemeye başardı. Verena Sigl’ın keşfi 2010 yılındaki bir incelemenin sonuçlarına dayanıyor. O zamanlar Avusturya Bilimler Akademisi’ne bağlı Moleküler Biyoteknoloji Enstitüsü’nde Josef Penninger ile çalışan ekip (Sigl da bu ekipteydi) cinsellik hormonlarının meme kanserini tetikleyebileceğini kanıtlamıştı.

Bu çalışma sırasında araştırmacılar RANK ve RANKL olarak isimlendirilen iki kemik metabolizması proteini tespit etmişti. İki protein de cinsellik hormonlarının bilgilerini çeviriyor ve meme hücrelerine büyümelerine uyaran bir sinyal gönderiyor. Bu süreç her kadında hem hamilelik hem de regl döneminde yaşanmakta. Ancak bu sinyal gereğinden fazla güçlendiğinde meme hücreleri kontrolsüz olarak çoğalabiliyor. Sigl, kalıtsal meme kanserinde de mutasyona uğramış BRCA1 geninin kanserin oluşumunda en önemli faktör olduğunu keşfedince, mutasyona uğramış BRCA1 genini taşıyan fareleri karşılaştırmış.

Sonuçlara göre RANK ve RANKL proteinlerinin etkin olduğu farelerde karsinom ve bunların öncülerini saptanmış. Oysa RANK proteininin bloke edildiği farelerin hiçbirinde tek bir karsinom dahi gelişmemiş. Ayrıca bu hayvanlarda kanserin ön evresi de çok ender görülmekte. Bu sonuçların insanlar için de geçerli olup olmadığını kontrol etmek isteyen araştırmacılar, Toronto’lu bilim insanlarıyla birlikte BRCA1 mutasyonu nedeniyle meme kanserinden korunmak için memelerini aldıran kadınların meme dokusu hücrelerini incelemişler. RANK bloke edildikten sonra, hücre kültüründe meme dokusu hücrelerinin büyümesi ve yayılması önemli ölçüde azalmış. Bu gözlem anti-RANKL tedavisinin meme kanseri için potansiyel bir koruyucu olduğunu kanıtlamakta.

Kaynak: http://www.imba.oeaw.ac.at/news-events/news/news/?tx_news_pi1%5Bnews%5D=594&tx_news_pi1%5Bcontroller%5D=News&tx_news_pi1%5Baction%5D=detail&cHash=c4b160cc48b24748e1edfd0386c565b5

Kalıtsal meme kanseri, ilaçla önlenebilecek yazısı ilk önce Herkese Bilim Teknoloji üzerinde ortaya çıktı.

Derginin kapağında mutasyona uğramış bir farenin stilize edilmiş el iskeletinin görüntüsü yer alıyor. Haberde ise yüzgeci parmağa dönüştüren Hoxa 11 geninin, bugünkü dört ayaklılarda 5 parmağı nasıl oluşturduğu açıklanıyor.

Şu anda yaşamakta olan dört ayaklıların -dört ayaklı kara omurgalıları- el ve ayaklarında 5 parmak bulunur. Eğer canlıda bu sayı mutasyon yoluyla değişirse genellikle doğal 5 parmakta azalma görülür. Pentadaktil denilen 5 parmaklı olma durumu her zaman genlerimizde kayıtlı değildi. Erken dört ayaklıların her bir ekstremitesinde 6, 7 ve hatta 8 parmağı olabiliyordu. Bu duruma da polidaktil deniyor. Polidaktilizm günümüzde çok nadir mutasyonlarda ortaya çıkar.

Pentadaktizm nasıl ortaya çıkmış olabilir? Marie Kmita ve meslektaşlarına göre beş parmaklı ekstremitelerin ortaya çıkması için birbirlerinden bağımsız olarak faaliyete geçen Hoxa 11 ve Hoxa 13 genlerin ifadelerinin eksiksiz olması gerekir. Bilim insanlarına göre Hoxa 11 geninin evrimi polidaktilizmden pentadaktilizme geçişi gerçekleştiriyor.

Dört ayaklılarda 5 parmağın evrimini gerçekleştiren gen keşfedildi yazısı ilk önce Herkese Bilim Teknoloji üzerinde ortaya çıktı.

Kolon ve meme kanserine yakalanma riski olan kişilerin “Genetik Dizilenme Testi” sayesinde belirlenmesi ve uygulanacak önleyici tedavi ile hem risk faktörünün ortadan kaldırılması, hem de tedavide başarı şansının yükseltilmesi hedefleniyor.

İTÜ Genomik Laboratuvarı (GLAB)’nın gerçekleştirdiği proje, genetik faktörler nedeniyle ortaya çıkan ve toplumda sıkça görülen kolon ve meme kanserine yakalananlar ve yakınları için uygulanabilecek.

GLAB’dan yapılan açıklamada “Test sayesinde, halka kolon ve meme kanserinde önleyici tedavi sunabileceğiz. Çalışmalarımız kapsamında bugüne dek 4000 kanser hastasından kan alındı ve 300 hastanın ‘Genetik Dizilenme Testi’ tamamlandı. Test sürecinde, risk grubuna giren kişilerin bu hastalıklar yönünden kritik genlerine bakılıyor ve bu genlerin mutasyon durumunu inceleniyor” denildi.

Türkiye’nin mutasyon haritası

Elde edilen verilerle Türkiye’nin ‘mutasyon haritası’ çıkarılacak. Ümraniye Eğitim Araştırma ve Göztepe Eğitim Araştırma Hastanelerine meme ve kolon kanseri sebebiyle başvuran bütün hastalar, GLAB tarama ağına dâhil ediliyor. Klinisyenler bu ağ üzerinden hastalarla iletişime geçiyor ve mevcut bilgilere göre hastaların profilleri inceleniyor.

Sağlık Bakanlığı ve Kalkınma Bakanlığı’nın öncülüğünde başlatılan ‘Bireye Özgü Ailesel Kanser Sendromlarını Taramaya Yönelik İleri Düzey Genetik Analiz Laboratuvarı Projesi’, İTÜ ve İstanbul Anadolu Kuzey Kamu Hastaneleri Birliği işbirliği ve İstanbul Kalkınma Ajansı (İSTKA)’nın desteği ile gerçekleşiyor.

Kanserle mücadelede önemli bir adım! yazısı ilk önce Herkese Bilim Teknoloji üzerinde ortaya çıktı.