GENETİK TEKNOLOJİSİNİN TARİHSEL GELİŞİMİ

... konulu sunumlar: "GENETİK TEKNOLOJİSİNİN TARİHSEL GELİŞİMİ"— Sunum transkripti:

1 GENETİK TEKNOLOJİSİNİN TARİHSEL GELİŞİMİ
Yirminci yüzyılın en önemli gelişmelerinden birisi, canlıların özelliklerinin nasıl meydana geldiği ve bu özelliklerin yavru döllere nasıl aktarıldıklarının aydınlatılması olmuştur.

2 Bir bireyin morfolojik ve anatomik özelliklerini nasıl kazandığını, neden kendi türüne ait bireylere diğerlerinden daha çok benzediğini, bu özelliklerini yavru döllerine nasıl aktardığını, bu özelliklerin aktarılışındaki kuralları, doğadaki biyolojik çeşitlenmenin ve dolayısıyla bu gün mevcut olan yaklaşık 3 milyon türün nasıl meydana geldiğini inceleyen bilim dalı ’genetik’tir

3 Evrim teorisi kabaca, yeryüzündeki tüm canlıların milyonlarca yıl süren bir tesadüfler zinciri ile, basitten mükemmele doğru gelişerek var olduğunu iddia eder. Yani bizler, evrim teorisine göre milyonlarca yıl önce bir su birikintisi içerisinde kıpırdanan tek hücreli canlıların, kıpırdana kıpırdana gelişmesinin ‘natürel’ bir sonucu olarak bu hâle gelmişizdir.

4 19. Yüzyılda Charles Darwin adındaki bir biyoloji bilgininin meşhur ettiği ve Türlerin Kökeni adındaki kitabıyla kendince delillendirdiği evrim teorisi, bilim tarihindeki hiçbir teorinin görmediği kadar itibar gördü ve bilim adamlarınca teori olarak değil de, tıpkı yerçekimi kanunu gibi/kadar gerçek kabûl edildi. Yaratılış görüşü evrenin Tanrının koyduğu kurallar çerçevesinde belirli bir düzene göre işlediğini ve bu düzenin tesadüfen ve kendiliğinden oluşmayacağını belirtir. Bu görüşe göre evrendeki her bir varlık bir amaca yönelik olarak yaratılmıştır. Bu amacı belirleyen de Tanrı’nın kendisidir.

5 Çağımızda en akıl almaz gelişmelerin yer aldığı çağdaş genetik bilimi, bundan tam 100 yıl önce (1900 de) ortaya çıkmış ve hızla gelişimini sürdürmektedir. Şu günlerde genetik biliminin babası sayıla Gregor Mendel’i anımsamak hem bilim hem de insanlık adına bir görevdir.

6 Biyolojik düşünme devrimini gerçekleştiren bu din görevlisi bilim dünyasında KOPERNİK,NEWTON ve DARWİN ile birlikte anılmaktadır.bulguları (1866’da) yayınlandıktan 34yıl, ölümünden 16 yıl sonra (1900’de) “yeniden keşfedilmiş” ve bilim tarihindeki yüce yerini almıştır. Mendel’in o dönemde bilim adamlarının düşünce ve deney kalıplarını kırarak getirdiği yenilikleri ve adıyla anılan Mendel yasalarını bugün de okutarak genetik derslerine başlıyoruz.

7 1900 yıllarda Mendel’in çalışmalarının yeniden keşfinden sonra genin doğası hakkında büyük bir bilgi patlaması olmuştur. Biyoloji alanında çalışan bilim adamları, hücredeki çekirdek ve kromozomun önemi üzerinde durdular. Çünkü gözlemlerde, kromozomlar yumurta ve polen/spermi oluşturmak üzere mayoz esnasında sayısını yarıya indiriyor ve sadece bölünme sırasında görülüyordu. Bu sebeple DNA moleküllerinin nasıl faaliyete geçerek organizmaları ürettiklerini anlamak için birçok çaba sarf edildi. Amerikalı James Watson ve İngiliz Francis Crick birkaç biyolog araştırmacıyla 1953 yılında DNA’nın çift heliks yapısını incelediler..

8 DNA kavramı yaşamın geleneksel dili olduğu bakterilerde, mantarlarda, bitki ve hayvanlarda yapılan çalışmalarla ortaya konuldu. Yaşayan organizmalar arasında yer alan bu ilişki biyoteknoloji ve genetik mühendislik biliminin gelişimine neden olmuştur. Mühendislik teknolojisi, bitki ve hayvanları geliştirmek için yaşayan diğer organizmaları ve canlıların kısımlarını kullanmıştır yıllarında, araştırmacılar DNA'nın bir canlıdan kesilerek diğer canlıya yerleştirebileceklerini böylece rekombinant DNA teknolojisini buldular. Bu şekilde insülin, hormon, interferon ve TPA (doku plasminogen aktifleştirici) gibi ilaçları tıp dünyasına sundular.

9 İnsan gen terapisi yöntemiyle genleri hasarlı olan veya eksik olan fertlere gen nakli gerçekleştirilmiştir. Üreme teknolojisinin gelişimiyle üremenin artırılmasına çalışılmıştır. İnsan üreme teknolojiyle uğraşan araştırmacılar insan embriyosunu in vitro koşullarda elde etti ve daha sonra kullanılmak üzere dondurdular. Anne ebeveynler kendilerine ait olmayan genetik döller vermişlerdir de, l, George Üniversitesinde çalışmakta olan Dr Robert Stillman ve Jerry Hall insan embriyosunu klonladı ve 6 gün bunları yaşatmayı başardı.

10 Klonlama ya da genetik olarak benzer organizmanın üretimi ilk kez havuç bitkisinde başarılmıştır. Klonlama işleminde havuç kök hücreleri yeni bitki oluşturmak üzere kullanılmıştır. Bitki klonlama teknolojisindeki bu başarılar 1952 de kurbağalardaki klonlamaya kadar devam etmiştir lerde fare, 1973 de sığır ve 1979 da koyun klonlaması olmuştur. Bu çalışmalar, hızlı çoğalan iyi bir sürü daha iyi süt üretimi amacıyla insanlık yararına gerçekleştirilmiştir. Gen teknolojisiyle biyoteknolojideki ilerlemeler zararlılara ve soğuğa dayanıklı bitki türleri, daha çok üreyebilen ve gelişkin çiftlik hayvanları üretimine başarılı olmuştur.

11 KLONLAMA SÜPERSTARI: DOLLY
1997 YILINDA, İngiltere’de ki Roslin Enstitüsü’nden lan Wilmut ve arkadaşları, klonlanmış bir koyunun 1996 yılında dünyaya gelmiş olduğunu açıkladılar. Araştırmacılar bunu açıklamak için ‘’Dolly’’ olarak adlandırdıkları koyunun sağlıklı bir biçimde geliştiğinden emin olmak istemişlerdi. Dolly, yetişkin bir memeli canlının kalıtsal malzemesinin, yeni ve onunla eş bir canlı yaratmada kullanılmasının ilk örneğiydi. Bu gelişmelerden sonra bir daha hiçbir şey eskisi gibi olmadı.

12 Dolly’ den bu yana, klonlama dünyasında birçok ilerleme gerçekleşti
Dolly’ den bu yana, klonlama dünyasında birçok ilerleme gerçekleşti. Dünyanın farklı yerlerindeki laboratuvarlarda araştırmacılar koyunun yanı sıra fare, inek, keçi, maymun, kedi gibi başka canlıları da klonlamayı başardılar. Ancak, klonlanan canlıların sağlığı, patent hakları, genetik çeşitlilik, insan klonlama konularındaki tartışmalı konularda hala çözümler geliştirilebilmiş değil.

13 Kurbağalardan Memeli Canlılara
Aslında, canlıların klonlanması Dolly’yle başlamadı. İlk kez 1950’li yıllarda araştırmacılar iri başların klonlanabileceğini göstermişlerdi yılında John gurdon adlı araştırmacı, yetişkin bir kurbağanın deri hücresinden aldığı çekirdeği, birbaşka kurbağadan aldığı, hücre çekirdeği yok edilmiş döllenmemiş yumurta hücresine aktarmıştı Bu yumurta hücresinin gelişimi sonucu ortaya çıkan iribaş, hücre çekirdeğinin alındığı kurbağanın genetik özelliklerini taşıyordu. Gurdon nun iribaşları gelişimlerini sürdüremeden öldü. Ancak, kullandığı yöntem daha sonraki klonlama deneylerinin şablonunu oluşturdu. Gurdon un deneyi, yetişkin hücrelerinin, yepyeni bir canlı yaratmak için gerekli kalıtsal bilgileri saklamaya devam ettiğini gösteriyordu.

14 Embriyo klonlama Gurdon nun yönteminin memeli canlılarda da işe yarayabileceği, 1996 yılına kadar kimse tarafından kanıtlanamadı. 1970’li yıllarda araştırmacılar, fare, inek, koyun gibi canlıların embriyolarını klonlayabiliyorlardı. Bu deneylerde, embriyolar birbirine eş parçalara bölünüyor ve tek yumurta ikizleri oluşturuyorlardı. Bu embriyolar, bir sperm tarafından döllenmiş bir yumurta hücresinden oluştuğu için, yavrular hem anneden hem de babadan gelen kalıtsal özelliklere sahip oluyorlardı Bir kez özelleştikten sonra, yetişkin hücrelerinin rollerinin değiştirilemeyeceği, bu hücrelerin embriyo aşamasına döndürülemeyeceği düşünülüyordu. Dolly bu düşüncenin yanlış olduğunu kanıtladı. Araştırmacılar, ‘’ bedensel hücre çekirdeği aktarımı’’ yöntemiyle, 6 yaşındaki bir koyundan alınan beden hücresini, yepyeni bir canlı yaratmak için kullanmışlardı.

15 İyileştirme Amaçlı Klonlama
Konlama üzerinde çalışan araştırmacıların bazılarının amacı da, kök hücre araştırmalarında kullanılmak üzere kök hücre kaynağı sağlamak. Klonlama yoluyla oluşturulan embriyolardaki kök hücreler alındıktan sonra bu embriyoların yok edildiği bu çalışmalara ’’ iyileştirme amaçlı klonlama’’ adı veriliyor. İyileştirme amaçlı klonlamada, çekirdek transferi yöntemiyle klonlanmış embriyolardaki kök hücreler yalıtılarak, doku ve organ nakillerinde kullanılmak üzere malzeme sağlanacak. Ancak, kök hücrelerin aktarılacağı bölgelerdeki hücrelere nasıl dönüşeceği konusunda daha pek çok çalışmaya gereksinim var.

16 Belli bölgelerdeki özelleşmeleri oluşturacak kök hücrelerin nasıl tetikleneceği ya da belli işlevleri gerçekleştirmelerinin nasıl sağlanacağı henüz tam anlaşılmış değil. Araştırmacılara göre, klonlama teknolojisinin iyileştirme amaçlı olarak kullanılmasının olumlu yönü, insanların kendi hücrelerinden dokular ya da organlar elde edilmesini sağlayacak olması. Böylece, aktarılan dokuların ya da organların reddedilmesi sorunu ortadan kalkacak.

17 Soyu tükenmekte olan canlıları klonlamak
Kimi araştırmacılar, klonlama teknolojisinin soyu tükenmekte olan hayvan türlerinin yok olmaktan kurtulmak üzere kullanılabileceğini düşünüyorlar. Klonlama alanında ki ilerlemeler, yaşam alanları onarılana ve yeniden doğaya dönene kadar hayvanat bahçelerinde üretilmeye çalışılan soyu tükenmekte olan hayvanları çoğalmak için de kullanılabilir. Ancak,klonlamanın asıl önemi, araştırmacılara, çok az sayıda bireyi kalmış hayvan populasyonlarının gen konusuna yeni genler katma olanağını vermesi olacak.

18 Birçok hayvanat bahçesinde, spermleri toplayıp saklayacak donanım bulunmuyor. Yumurta hücreleri de hem güç elde ediliyor, hem de donduruldukların da zarar görüyor. Ancak, araştırmacılar beden hücreleri saklanmış hayvanları klonlayarak, onların genlerini yaşamda tutacaklar ve soyu tükenmekte olan türlerin genetik çeşitliliğini korumuş olacaklar.

19 KÖK HÜCRE Henüz işlevsel olarak farklılaşmamış, ancak uygun büyüme ortamına yerleşebilen, çoğalma yeteneği olan çok sayıda farklılaşmış ve devam niteliğinde hücreler üretebilen, kendini yenileyebilen veya kendi populasyonunun devamlılığını sağlayabilen , zedelenmeyi izleyerek işlevsel dokuyu tamir edebilen hücrelerdir. Kök hücre ve hücresel tedaviler geçtiğimiz yüzyılda organ nakilleriyle gerçekleşen tıbbi atılıma benzer bir atılım potansiyeli taşıyor. Bu nedenle son yıllarda kök hücre araştırmaları deneysel aşamadan tedavi uygulamalarına doğru hızla ilerliyor.

20 BÖBREK HASTALIKLARINDA KÖK HÜCRE TEDAVİSİ
Böbrek nakli yapılan hastalara kök hücre enjekte edilmesinin, böbrek reddini önlemek için kullanılan ilaçlara ihtiyacı ortadan kaldırabileceği açıklandı. ABD'deki Louisville Üniversitesi Hastahanesi ile Northwestern Memorial Hastahanesi'nde yapılan denemelerde, bir dizi hastada başarı sağlandığı açıklandı. Araştırma sonuçları, hastaların büyük bölümünün yeni tedavi sonrası böbrek reddi (rejeksiyon) ilaçlarını düzenli olarak almasına gerek kalmadığını gösteriyor. Araştırmacılar, bunun organ naklinde büyük önem taşıdığı görüşünde. Organ nakli sırasında yaşanan en büyük sorunların başında vücudun, yabancı olarak algıladığı yeni organa karşı savaşma riski geliyor. Bunu önlemek için hastalar, hayat boyu bağışıklık sistemlerini baskılayan güçlü ilaçlar içmek zorunda kalıyor. Bu ilaçlar, hasta vücudunun organı reddetmesini engelliyor ama yüksek tansiyon, diyabet ve ciddi enfeksiyon riskini de beraberinde getiriyor.

21 HAREKET SİSTEMİNE YÖNELİK KÖK HÜCRE UYGULAMALARI
Hücresel tedavi öncesi seansta problemli olan hastanın kendisinden alınan kemik grefti ile düzeldikten sonra hücresel tedaviye hazır hale getirilmesi Hücresel tedaviden 12 ay sonra ki MRG de kemik ve kıkırdak hasarının düzelmiş hali Tedaviden 4 yıl sonra kıkırdak yapının düzelmesinin NMR görüntüsü ve ilaçlı ölçümle hastalıklı alanın canlılık belirtilerinin izlenmesi

22 GÖZ HASTALIKLARINDA KÖK HÜCRE NAKLİ
İnsanlarda kök hücre kullanılarak göz hastalıklarının tedavisiyle ilgili çok sayıda çalışma bulunuyor * Almanya da Stargardt hastalığının (ciddi görme kaybına neden olan bir retina distrofisi tipi) tedavisi içinde kök hücre kullanımına ilişkin bir çalışma yürütülüyor. Ancak çalışma kayıtlı olmadığı için detayları bilinmiyor.

23 * Northwestern Üniversitesi’nin (ABD) yürüttüğü çalışmada otoimmün retinopatisi olan ve kanser geçmişi bulunmayan hastalarda kök hücre naklinin retina üzerine etkileri incelenmektedir. * Nanjing Üniversitesi’nin (ÇİN) yürüttüğü çalışmada allojenik mezanşimal kök hücrelerinin intravenöz yolla verilmesinin Sjogren sendromlu hastalarda göz ve mukoza kuruluğu gibi parametrelere etkilerine bakılmaktadır.

24 İnsan Genom Projesi İnsan Genom Projesi “tüm çağların en özel günü” ifadesi ile 26 Haziran 2000 tarihinde ABD Başkanı Bill Clinton, İngiltere Başbakanı Tony Blair ve özel şirketleri temsilen CelereGenomics yetkilileri, projenin ilk ayağını tamamladıklarını dünyaya ilan ettiler. Proje sonuçları 2001 yılında açıklanmış olsa da eksikler ancak 2003 yılında bitirilebildi. Geçen süre içinde yeni bilgiler ortaya çıktıkça insan genomu sürekli güncellendi, son olarak insan genomunun 36.2nci kurumu ve sürümü NCBI tarafından yapıldı. Teknik nedenlerle dizisi belirlenemeyen 302 boşluk bulunan bu son sürümün gen kodlayan bölgelerin yaklaşık %99’unu kapsadığına inanılıyor. Bu proje sayesinde ilaç ve kimya sanayii uzmanlarına, Alzheimer’den vereme, kalp hastalıklarından astıma kadar her türlü hastalığı tedavi olanağı sağlayacak. Proje sayesinde tıp biliminin ciddi biçimde değişikliğe uğrayacağı, ayrıca uluslararası iş dünyasının bundan önemli kazanç sağlayacağı belirtiliyor. Proje, kanserden depresyona ve hatta yaşlılığa kadar tüm hastalıkların teşhis ve tedavisinde devrim yaratacak.

25 İnsanın saç renginden, boy uzunluğuna, çeşitli hastalıklara yatkınlığından, zeka düzeyine kadar tüm özelliklerinin şifresini taşıyan kalıtsal materyalindeki (DNA) genetik bilginin temelini oluşturan nükleotidlerinin dizilimi belirlenmiştir. Bu temel bilginin ortaya konulmasını takiben tamamlanacak aşamalar şöyle sıralanabilir: 1) İnsan genomundaki bireysel farklılıkların bulunması: Elde edilen veriler DNA bilgisinin %99’undan fazlasının tüm insanlar için ortak olduğunu ortaya koymuştur. DNA’nın nükleotid dizilimindeki çeşitliliğin belirlenmesi ile bireyler arasındaki farklılıklar, kanser, diyabet, çeşitli dolaşım ve mental hastalıklar gibi birden fazla genin etkili olduğu hastalıkların genetik temelleri anlaşılabilecektir. 2) Halihazırda DNA tanısı yapılabilen Alzheimer, Kistik fibroziz, Duchenne kas erimesi, hemofili, fenilketonüri, orak hücre anemisi, Akdeniz anemisi, çeşitli kanser türleri (meme, kolon, ovaryum) gibi hastalıklara ilaveten 4000’den fazla olduğu düşünülen genetik hastalığın tanısı için test sistemlerinin oluşturulması. 3) Haritalanan genlerin fonksiyonlarının anlaşılabilmesi: Kullanılmaya başlanmış olan DNA çipleri yoluyla gen ürünlerinden (mRNA, proteinler) yararlanarak genomda fonksiyonu bilinmeyen gen dizilerine fonksiyon bulunmasına olanak veren mikrodizilim (microarray) teknolojisinin hız kazanması.

26 4) Farklı canlı grupları arasında genomun nükleotid diziliminin karşılaştırılması: İnsanda gen ve gen karşılığı olmayan DNA dizilerinin anlaşılması için farklı canlı gruplarının genom haritalarının karşılaştırılmasından yararlanılır. Ayrıca farklı türlerin gen ve gen olmayan dizilerinin karşılaştırılması evolüsyon çalışmalarında da türlerin evrimi açısından son derece belirleyici olacaktır. 5) Genom bilgisinden yararlanarak kişiye özel ilaç geliştirilmesi, hastalık yatkınlığının ve ilaçlara olan duyarlılığının belirlenmesi. 6) Elde edilen genom bilgilerinin kötü amaçlar için kullanılması, ayrımcılığa neden olmaması için etik, sosyal ve yasal düzenlemelerin oluşturulması. 7) Genom karşılaştırılması ve genlerin fonksiyonlarının anlaşılması çalışmaları için etkin bilgi ağlarının (biyoinformatik) kurulması.

27 Bu projeden ortaya çıkan teknolojilerin ve bilgilerin, özel sektöre lisansla transfer edilerek, biyoteknoloji endüstrisinin gelişmesini hızlandırmada, yeni ve orijinal tıbbî uygulamaların kullanıma geçirilmesinde alt yapı olacağı tahmin edilmektedir. Projeyi Amerika Birleşik Devletleri adına yürüten kurum, Milli Sağlık Enstitüsü İnsan Genomu Araştırma Enstitüsü'dür.

28 BİYOLOJİK SİLAHLAR Biyolojik silahlar diğer canlılar üzerinde zararlı etkiler yaratmak  maksadıyla kullanılan bakteri, virüs, mikrobiyal toksinler, vb. ajanlardır. Bu tanım genellikle biyolojik olarak elde edilen toksinleri ve zehirleri de kapsayacak şekilde genişletilir. Biyolojik savaş araçları, yaşayan mikroorganizmaları (bakteri, protozoa, riketsia, virüs ve mantar) içerdiği  gibi mikroorganizmalar, bitkiler ve hayvanlar tarafından üretilen toksinleri (kimyasallar) de kapsar.

29 Literatürde çok sayıda biyolojik savaş ajanı belirtilmektedirler
Literatürde  çok sayıda biyolojik savaş ajanı belirtilmektedirler. Bunların arasında; Bacillus anthraksis (Şarbon Etkeni) Botulinum Toksinleri (Konserve Zehiri) Brucelloz (“Malta Humması” Etkeni) Vibrio Cholera ( Kolera Etkeni) Clostridium perfirenges (Gazlı Gangren Etkeni ) Salmonella typhi (Tifo Etkeni) Psoudomanas psoudomallei  (Melioidozis hastalığı Etkeni) Psoudomanas mallei (Ruam hastalığı Etkeni) Yersinia pestis (Veba Etkeni) Francisella tularensis (Tularemi Etkeni) Coxiella burnetti ( Q Ateşi Etkeni) Smallpox virüs (Çiçek Hastalığı Etkeni) Congo-Crimean Hemorajik Ateşi Virüsü Ebola Virüsü Stafilokoksik Enterotoksin B Rift Valley Ateşi Virüsü Trichothecene mycotoxins Venezüella At Ensefaliti Plazmodium vivax (Sıtma Etkeni) Saxitoksin (predominant olarak doğada deniz dinoflajellileri tarafından üretilir)  

30 Aysun HANECİ O Merve HATİPOĞLU