Genetik mühendisliği ve biyoteknoloji uygulamaları insan hayatını sosyo-ekonomik ve kültürel anlamda etkilemektedir. Kalıtsal hastalıkların ve diğer hastalıkların teşhis ve tedavisinde, ilaç endüstrisinde, adli tıp kanıtları ile suçluların tespitinde, babalık davalarının çözülmesinde genetik mühendisliği ve biyoteknoloji uygulamalarından yararlanılır. Genetik mühendisliği ve biyoteknolojinin belli başlı uygulamaları; aşı, antibiyotik, insülin, interferon üretimi, kanser tedavisi ve gen terapisidir.
İçindekiler
Aşı
Enfeksiyona neden olan mikrorganizmaları bağışıklık sistemine tanıtarak hastalıklardan korunmayı sağlayan maddelere aşı denir. Bağışıklık sisteminin hastalık etkeniyle karşılaşması savunma hücreleri üretmesini sağlar. Böylece kişide hastalığa karşı bağışıklık gelişir.
Aşılar canlı veya ölü mikroorganizmaların tamamı veya bir kısmından, bakteri toksinlerinden ya da genetik mühendisliği ve biyoteknoloji uygulamalarından üretilir. Genetik mühendisliği ve biyoteknoloji uygulamaları sayesinde daha önce üretilemeyen aşıları üretmek mümkündür. Bu yöntemde mikroorganizmaların hastalığa neden olan genleri kullanılır. Bu genler mikroorganizmalardan izole edilerek taşıyıcı bir hücreye aktarılır. Bu hücrede hastalığa neden olan proteinler üretilir. Bu proteinler hücreden izole edilerek aşı yapımında kullanılır.
Antibiyotik
Bakterilerin çoğalmasını engelleyen ya da onları öldüren maddelere antibiyotik denir. Antibiyotikler bakteri kaynaklı olan hastalıkların tedavisinde kullanılır. Bu yüzden insan sağlığı açısından çok büyük öneme sahiptir. Bazı mantarlar, bakteriler ya da bitkiler tarafından üretilen antibiyotikler kimyasal yolla da üretilir. Antibiyotiklerin kimyasal yolla üretimi zor ve pahalıdır ancak genetik mühendisliği ve biyoteknoloji uygulamaları ile daha kolay, ucuz ve çok miktarda antibiyotik üretimi mümkündür. Genetik mühendisliği ve biyoteknoloji uygulamaları ile antibiyotik üretilirken mikroorganizmaların antibiyotik üretiminden sorumlu geni izole edilir ve taşıyıcı bir hücreye aktarılır. Taşıyıcı hücrede genin sentezlediği protein çok miktarda üretilir. Taşıyıcı hücreden izole edilen bu proteinler antibiyotik üretiminde kullanılır.
İnsülin
İnsülin, pankreas tarafından üretilen bir hormondur. Glukagon hormonuyla beraber kandaki glikoz düzeyini ayarlar. Kandaki glikoz düzeyinin normal değerlerde tutulması hayati önem taşır. İnsülin üretiminde sorun yaşayan kişilerde kandaki glikoz dengesi sağlanamadığı için şeker hastalığı oluşur. Şeker hastalarında kandaki glikoz dengesi sağlanamazsa ölüme kadar giden sonuçlar ortaya çıkabilir. İnsülin hormonu 1980’li yıllara kadar domuz ve sığırdan elde edilerek şeker hastalarında kullanılmıştır. Bu şekilde üretimi hem zor hem de oldukça pahalıdır. Günümüzde genetik mühendisliği ve biyoteknoloji uygulamaları ile insülin hormonu çok daha ucuz ve kolay bir şekilde üretilmektedir. Bu teknoloji ile sağlıklı bireylerden izole edilen insülin üreten genler, E.coli adı verilen bakterilerin genomuna aktarılır. E.coli’de üretilen insülin izole edilerek ilaç şekline getirilir ve şeker hastalarının tedavisinde kullanılır. İnsülin hormonu genetik mühendisliği ve biyoteknoloji uygulamaları ile elde edilen ilk ürün olması açısından da önemlidir.
Kalp, böbrek, akciğer, pankreas gibi hayati organların yetmezliğinde, hastaya organ nakli yapılması gerekir. Aksi hâlde bu durum hastanın ölümüne neden olur. Organ nakli ya başka bir insanın organından ya da insan yapımı yapay organdan sağlanır. Yapay organ; işlevini yitirmiş veya yitirmekte olan, organların yerine bu organların işlevlerinin bir kısmını ya da tamamını geri kazandırmak amacıyla tasarlanan mekanik malzemelerden veya doku mühendisliği yoluyla üretilen organlardır. Yapay organlar genel olarak doğal organların işlevlerinin bir kısmını karşılayabilir. Kök hücre araştırmaları, doku mühendisliğindeki gelişmeler ve malzeme bilimindeki ilerlemeler yapay organların geleceği hakkında umut vermektedir. Hayati organlar dışındaki deri, kulak, göz, burun, gırtlak gibi organların onarımı da yapay organ yoluyla yapılmaktadır. Son 30 yıldır yapay organlar insan vücudunun yaklaşık 40 farklı kısmına rutin olarak nakil edilmektedir.
İnterferon
İnterferonlar; bakteri, virüs, parazit ve tümör hücrelerine karşı bağışıklık sistemi tarafından üretilen proteinlerdir. Genetik mühendisliği ve biyoteknoloji uygulamaları ile interferon üreten gen insan hücresinden izole edilerek E.coli bakterisinin genomuna aktarılır. E.coli’de üretilen interferonlar izole edilerek ilaç hâline getirilir. İnterferonlardan kanser tedavilerinde de yararlanılır.
Kanser Tedavisi
Günümüzde kanser tedavisi cerrahi işlem (ameliyat), kemoterapi (ilaç) ve radyoterapi (ışın) gibi yöntemlerle yapılmaktadır. Son yıllarda bilim insanları genetik mühendisliği ve biyoteknoloji uygulamaları üzerine önemli çalışmalar yapmaktadır. Bu çalışmalarda kanser tedavisinde gen terapisinin kullanılması denenmiş ve önemli sonuçlar elde edilmiştir. Gen terapisi yöntemi ile bağışıklık sistemi hücreleri, kanserle mücadele eden hücrelere dönüştürülmeye çalışılmaktadır. Özellikle kan kanseri, akciğer kanseri, prostat kanseri ve cilt kanserleri gibi kanser türlerinin tedavisi hedeflenmektedir.
Genetik mühendisliği ve biyoteknoloji uygulamaları ile kanser tedavisinde hastaya özel ilaç geliştirmek hedeflenmektedir. Böylece kullanılan ilaçlar sadece kanserli hücrelere etki edecek, sağlam hücrelere zarar vermesi engellenecektir. Genetik Mühendisliği ve biyoteknoloji uygulamaları ile elde edilen aşılar günümüzde bazı kanser türlerinin tedavisinde kullanılmaktadır. Rahim ağzı kanserinin oluşumunu engellemek için üretilen aşılar buna örnektir. Genetik mühendisliği ve biyoteknoloji uygulamalarından biri olan kök hücre yöntemi de kanser tedavisinde kullanılabilmektedir.
Gen terapisi
Gen terapisi, genetik mühendisliğin temelinde yapılan çalışmalardır. Bu çalışmalarda eksik veya yanlış çalışan genlerin düzeltilmesi ve bu genlerin neden olduğu hastalıkların tedavi edilmesi hedeflenir. Sadece hastalıkların tedavisi değil istenmeyen kalıtsal özelliklerin yeni nesillere aktarılmasının önlenmesi ve istenen özelliklere ait genlerin eklenmesi de amaçlanmaktadır. Gen terapisi; kanser, kalp, diyabet, hemofili, parkinson, alzheimer gibi hastalıkların tedavisi için umut vermektedir.
Kalıtsal hastalığı olan veya taşıyıcılık riski bulunan kişilere tanı testlerinin uygulanması, hastalığın seyri, tekrarlama riskleri, olası sonuçları, varsa tedavisi ve diğer çözüm yolları hakkında bilgi verilmesi işlemine genetik danışmanlık denir. Genetik danışmanlık tıbbi genetik konusunda uzman kişiler tarafından verilir. Ailesinde kalıtsal hastalık görülen bireylere, 35 yaş üstü gebelere, akraba evliliği yapanlara, doğum öncesi genetik risklerini bilmek isteyen çiftlere genetik danışmanlık almaları önerilir.
Klonlama
Genetik bilginin tamamının kopyalanmasıyla aynı genetik bilgiye sahip canlılar elde edilebilmesine klonlama denir. Klonlama bir canlının genetik ikizinin oluşturulması olarak da tanımlanabilir. Klonlama çalışmalarının ilk denemeleri 1952’de kurbağalarda yapılmıştır. Bu çalışmalar 1979’da farelerde, 1984’te koyunlarda ve 1986’da sığır embriyolarında devam etmiştir. 1997 yılında İskoç bilim insanı Dr. Ian Wilmut (İyan Vilmut) ve ekibinin koyunlarda yaptığı klonlama çalışmalarında Dolly (Doli) adını verdikleri koyunu üretmeleri dünyada ses getiren bir çalışma olmuştur.
Dr. Ian Wilmut ve ekibi yetişkin dişi bir koyunun bedeninden aldıkları bir hücrenin (meme hücresi) çekirdeğini çıkararak başka bir koyuna ait çekirdeği çıkarılan yumurta hücresine enjekte ettiler. Bu yumurta hücresinin defalarca bölünmesini sağlayarak embriyo hâline getirdiler. Embriyo hâline getirdikleri bu hücre topluluğunu üçüncü bir koyunun rahmine (taşıyıcı dişi koyun) yerleştirdiler. Bu embriyo üçüncü koyunun rahminde gelişimini tamamlayıp dünyaya geldiğinde genetik olarak çekirdeği alınan koyunun aynısı oldu.
Klonlama çalışmalarına Dolly’den sonra da devam edilmiştir. Elde edilen sonuçlar pek çok çalışmada kullanılmıştır. Ülkemizde klonlama çalışmaları ilk kez İstanbul Üniversitesi Veteriner Fakültesi hocalarından olan Prof. Dr. Sema Birler başkanlığındaki ekip tarafından yapılmıştır. Oyalı adını verdikleri koyun, 21 Kasım 2007 tarihinde dünyaya gelmiştir. Oyalı Türkiye’nin ilk klonlanan canlısıdır. Türkiye’nin ilk klon buzağısı ise Efe adını almıştır. Efe 19 Ağustos 2009 tarihinde dünyaya gelmiştir ve dünyada ilk klonlanan Anadolu yerli sığırı olarak literatüre girmiştir.
