Günümüzde gen aktarımı yöntemleri sayesinde, genomlarında yabancı bir türün genlerini taşıyan ve bu özellikleri fenotipinde sergileyen hayvanlar; “transgenik canlılar” olarak isimlendirilir. Genetiği değiştirilmiş bu hayvanları, “biyofabrikalar” olarak da görebiliriz.
Transgenik hayvanların başlıca üretim nedenleri arasında, rekombinant protein üretimi, hastalık modellerinin oluşturulması, yüksek verimli ırkların geliştirilmesi ve ksenotransplantasyon çalışmaları sıralanmaktadır. 1980’li yıllarda günümüze başta genetiği uzun yıllardır bilinen fare olmak üzere keçilerden domuzlara hatta balıklara varan bir yelpazedeki türlerde gen aktarım çalışmaları yapıldı.
Gen aktarımı çeşitli yöntemlerle, mesela DNA mikroenjeksiyonu, elektroporasyon, gamet hücreleri aracılığı ile transfer ve embriyonik kök hücre enjeksiyonu olarak yapılabiliyor. Bu uygulamalar yüksek maliyetlidir, oldukça zordur ve büyük emek gerektirir. Biyoteknoloji alanında gelişmiş ülkeleri yakalamak ve bilimsel rekabeti sürdürebilmek için başka da çare yoktur.
Transgenik hayvanlarla ilgili bir diğer kritik aşama da biyoetiktir. Hayvan Deneyleri ve uygulamaları için gereken etik izinler ve mevzuatların dışında transgenik hayvanların bakım ve yetiştirilmesinden tıbbi atıklarının imhasına kadar uyulması kurallar ve yönetmelikler bulunmaktadır.
Doğada var olmayan bu türlerin herhangi bir kontaminasyona yol açmadan barındırılmaları, üretimleri ve bakımları için bariyerli sistemler ve özel korumalı alanlar gerekir. Avrupa ülkelerinde çeşitli çalışma grupları, aynı transgenik hayvanların üretilmemesi ve farklı ülkelerde gen transferi üzerine çalışan ekiplerin birbirleri ile iletişime geçmeleri adına, çeşitli topluluklar oluşturmuşlardır (International Society for Transgenic Technologies). Yine çeşitli kuruluşların internet üzerinden doğru hastalık modeli hayvanları bulmaya yarayan web siteleri vardır (Mouse genome informatics). Bu hayvanlara GA pasaport denilen ve hayvanın tüm yaşamsal, üretim ve modelleri ile ilgili bilgilerinin verilmesinin zorunlu olduğu evraklar hazırlanır. Birçok uluslararası bilimsel toplantıda bu konuların etiği ve güncel problemleri tartışılmaktadır (SALAAM ve TTMeetings).
Kullanım alanları ve tıptaki önemi
Hayvansal üretimin arttırılmasından türler arası organ transferine, rekombinant protein üretiminden pet hayvanı balıklara kadar birçok alandaki transgenik hayvan kullanımının yanı sıra insan hastalık modellerinin hayvanlarda oluşturulabilmesiyle birlikte tıbbi araştırma amaçlı hastalıklarının moleküler mekanizmalarının ve genlerin işlevlerinin anlaşılmasına olanak sağlamaları nedeniyle bilimsel önemleri giderek artmaktadır. Transgenik hayvanlar arasında fareler, genomlarının % 90’ı bilinmesi nedeniyle en sık kullanılan tür durumundadır. İnsan hastalık modellerine örnek olarak; Otoimmün bir hastalık olan Ankilozan spondilit (AS) ve artrit modeli HLA-B27 transgenik fare, Gen hedefleme teknolojisiyle 17.kromozomundaki P53 geni susturulmuş, Li-Fraumeni sendromu modeli P53 knockout fare verilebilir.
Günümüzde fare genomundaki 20.000 genden 10.000 kadarının susturulması ve 500 farklı knockout fare modeli geliştirmek mümkün olabilmiştir. Son yıllarda klasik gen hedefleme yöntemlerini iyileştirmek amacıyla geliştirilen gen düzenleme teknolojileri arasında CRISPR-Cas9 sistemi en hızlı, ucuz ve güvenilir sistem olarak öne çıkmaktadır.
Transgenik ve knockout fareler; Alzheimer, kanser, obezite, hipertansiyon, kardiyovasküler ve nörodejeneratif hastalıklar, kistik fibroz, huntington hastalığı ve Parkinson vb. hastalıkların karmaşık moleküler mekanizmalarının aydınlatılması ve modellenmesinde, gen tedavisi araştırmalarında kullanılmaktadır.
Tıptaki bir diğer transgenik hayvan kullanım nedeni; bu hayvanlardan, istenilen proteinleri, başta sütlerden olmak üzere üretilmesidir. Başta pıhtılaşma faktörleri olmak üzere fibrinojen, antitrombin 3, hemoglobin, serum albumini, laktoferrin, lizozim gibi birçok molekül üretimi ve ticari olarak satışı gerçekleşmiştir.
Son yıllarda biyoteknoloji alanındaki bu gelişmelerin; transgenik uygulamalar ve bunlardan elde edilen ürünlerinin kullanımında olduğu kadar, gerekli biyogüvenlik önlemlerinin alınması bakımından da insanlara, etik ilke ve değerler çerçevesinde önemli sorumluluklar yüklediği de açıktır.
Türkiye’deki durum
Türkiye’nin ilk klon canlıları olan Oyalı ve Zarife’yi 2007 yılında üreten İstanbul Üniversitesi Veteriner Fakültesi Öğretim Üyesi Prof. Dr. Sema Birler başkanlığındaki ekip, 2013 yılında Hawaii Üniversitesi araştırıcılarıyla ortaklaşa bir çalışma gerçekleştirerek yine ülkemizin ilk transgenik tavşanlarını ve kuzusunu üretmeyi başarmıştır. TÜBİTAK destekli bir COST projesi aracılığı 2013 yılında üretilen transgenik tavşanlar için hem intrasitoplazmik hem de pronükleer enjeksiyon yöntemleri kullanılarak gen transferi sağlanmış, doğan yavrularda yeşil floresan ışıma görüntüleri elde edilmiştir.
Çimen adı verilen ilk transgenik koyun çalışmasında ise Prof. Dr. Stefan Moisyadi tarafından geliştirilmiş hiperaktif plazmid (piggyBac transposaz bazlı, kendini inaktive edebilen, hem transposaz hem transpozon içeren tekli konstraktlı plazmidler, pmGENIE-3) kullanılarak intrasitoplazmik gen enjeksiyonu (ICSI) yöntemiyle in vitro ortamda koyun embriyolarına transfer edilmiştir. İlk transgenik tavşanlarını ve kuzusunun üretilmesi transgenik hayvan sütünden değerli ilaçların üretimi için yapılan bilimsel çalışmalarda önemli bir basamağın atlanmasını sağlamıştır.
Ülkemizin 2007-2013 hedefler arasında belirlenmiş olan ve TÜBİTAK tarafından hazırlanan “Vizyon 2023” Ulusal Bilim ve Teknoloji Politikaları 2003-2023 Strateji Belgesi ve TC Başbakanlık Devlet Planlama Teşkilatı Dokuzuncu Kalkınma Planı İlaç Sanayii Özel İhtisas Komisyonu Raporu’nda “Transgenik Teknoloji ile İlaç Üretilmesi” stratejik amaç olarak belirtilmiştir.
Son yıllarda ülkemizde transgenik hayvanlar ile çalışma yapan birçok merkez ve araştırma kuruluşu açılmış ve faaliyete geçmiştir.
Aziz Sancar Deneysel Tıp Araştırma Enstitüsü bünyesinde, 1994 yılında kurulan Laboratuvar Hayvanları Bilimi Anabilim Dalı; ülkemizde kendi alanının öncü anabilim dallarından biri olarak eğitim ve öğretim faaliyetlerini başarıyla yürütmektedir. Anabilim Dalı, araştırma projelerine sunduğu hizmetleri daha da geliştirebilmek amacıyla ulusal ve uluslararası bilimsel kuruluşlarla işbirliklerini de sürdürmektedir.
Aziz Sancar Deneysel Tıp Araştırma Enstitüsü’ne bağlı olarak faaliyet gösteren Laboratuvar Hayvanları Bilimi Anabilim Dalı; yakın zamanda Transgenik Hayvan Araştırma Ruhsatı alınması ve kullanım laboratuvarının açılması ile birlikte araştırmacılara uluslararası kabul edilirliği yüksek projeler üretme olanağı sağlanmayı ve bu canlıların doku ve embriyolarının saklanmasıyla iyi bir çalışma arşivi oluşturmayı hedeflemektedir.
Yrd. Doç. Dr. Mutlu Küçük
İstanbul Üniversitesi, Aziz Sancar Deneysel Tıp Araştırma Enstitü, Laboratuvar Hayvanları Bilimi Anabilim Dalı
Kaynaklar
Birler S., Pabuccuoğlu S., Demir K., Cirit Ü., Karaman E. , Bacinoğlu S., Özdaş Ö.B., Evecen M., Alkan S., Baran A., Bakırer G., Özcan C., Koçak Ö., Kiliçarslan M.R., Kaşikçi G., Toydemir T.F., Dinç H., Koban E., Togan İ., İeri İ.K., Ak K., “Production Of Cloned Lambs: Transfer Of Early Cleavage Stage Embryos To Final Recipients”, İstanbul Üniversitesi Veteriner Fakültesi Dergisi (2010) cilt.36, ss.1-8.
Can A., Yağcıoğlu S., Coşkun N., Arici R., Bakirer Öztürk G., Yilmaz Ö., et al.,”Compairing Efficiency of Microinjection Methods on Transgenic Rabbit Embryo Production”, WG/MC/Scientific Meeting of COST Action BM1308 Sharing Advances on Large Animal Models – SALAAM, Poznan, Polonya, 13-16 Aralık 2015, pp.13-13.
Cooper C.A., Maga E.A., Murray J.D., Production of human lactoferrin and lysozyme in the milk of transgenic dairy animals: past, present, and future, Transgenic Res (2015) 24:605-614.
Küçük M., Çevik A., “ İstanbul Üniversitesi Deneysel Tıp Araştırma Enstitüsü Tarihçesi”. DETAE Deneysel Tıp Dergisi (2011) 1; 2-6.
Üstün Ç., Demirci N., “Biyoteknoloji, Tıp ve Etik” Ege Tıp Dergisi / Ege Journal of Medicine 2016;55(3):158-162.
Bu yazı HBT'nin 90. sayısında yayınlanmıştır.
