Başlangıçtan Bugüne Genom Çalışmaları

Umut Ağyüz

Puzzle’ın ilk parçası 1868’de İsviçreli bilim insanı Friedrich Miescher’in hücrenin çekirdeği “nuclein” adı verilen bir yapı bulması ile başladı. Bu molekül o zamanlar vücutta görülmesi beklenen 3 komponentten karbonhidrat, yağ ve proteinin hiçbirine benzemiyordu. Miescher bunu nuclei yani çekirdekten izole etmişti. O yüzden buna “nuclein” dedi ve bu zaman içerisinde “nükleik asit” ismini aldı. Her ne kadar DNA’nın keşfi James D. Watson ve Francis Crick tarafından 65 yıl önce yapıldı desek de, DNA daha adı konmamışken çok önceleri kalıtımın anlaşılamayan ve sürekli cevap aranan nedeniydi. Tesadüfen ilk keşfedildiği zamanlarda ne işe yaradığı bilinmiyordu ama 1965’te tek bir X ışınının bıraktığı iz ile tüm dünya değişti. Bilim dünyasının araştırma sorularından bu alana hızlı bir göç oldu. 21. yüzyılın genom bilimine en büyük katkısı bu DNA denilen çift sarmal yapının ne işe yaradığını anlamak oldu. Yeni bir bilim dalı ortaya çıktı: “genetik”. Sonra bilim insanları birçok sonucun nedenini genetikte araştırmaya başladılar.

Bunlardan biri de, çağımızın vebası ve bir türlü cevap bulamadığımız kanser oldu. Onkogenetik ortaya çıktı. Meme kanserinin 1990’lara kadar genetik bir hastalık olduğu bilinmezken 1990’da Mary-Claire King’in Berkley Üniversitesindeki keşfi dünyayı değiştirdi. Profesör King ve hastası Annie Parker meme kanserinin rastlantısal değil kalıtımsal olduğunu ortaya koydular. Bu keşif ile BRCA genleri bulundu ve meme kanserinin genetik temelleri üzerine çok sayıda araştırma yapıldı. Hem teknolojiler sürekli ve çok hızlı gelişiyordu hem de maliyetler ucuzluyordu. Böylece dünyanın farklı merkezlerinde çok sayıda veri üretilmeye başlandı. Prof King'in 1990'da bir gen araştırması 6 ay sürerken bundan 20 yıl sonra 2010'da 6 saat sürmeye başlamıştı. Genomun hızlı okunması ve daha detaylı görüntülenmesi ile sadece kanser değil her alanda her hastalık durumu için durmaksızın çalışmalar üretilmeye başlandı. Dünya üzerinde biyoteknoloji alanında son 10 yılda ne kadar veri üretildiğini hayal bile edemiyoruz. Daha sonra bu verilerin taranması ve filtrelenmesi ile istenilen verinin çekilmesi analiz edilmesi sorunu çıktı. Buna çözüm olarak da bilgisayar mühendisliği ve genetik birleşti ve biyoenformatik bilimi gelişti. Genom verileri için de büyük veri analizleri, veri madenciliği ve modellemeler yapılmaya başlandı.

Halen genomun nasıl çalıştığı bizim için büyük bir sırdır. Genom kocaman bir uzay ve daha birçok keşif yapılması gerekiyor. Genomu tam anlamıyla çözene kadar bu çalışmalar devam edecek gibi görünüyor. Ama bilim sadece anlamak için değil tedavi için de kullanılırdı. Hastalıklarının nedenini dolayısıyla erken teşhisini anlamak için kullandığımız DNA farklılıkları geri çevirilemez miydi? 2007'de genetik hatalar üzerine tersine mühendislik (reverse engineering) yapılabilecek bir mekanizma ispatlarıyla birlikte yayınlandı ve ortaya CrispR çıktı. Aslında bizden çok daha ilkel bir canlının kendini savunma mekanizması ve hayatta kalma mücadelesinden kopya çeken CrispR ilk kez bir memeli hücresinde DNA'yı istenilen şekilde değiştirmeyi başarmıştı. Bu kalıtımsal hastalıkların nedeni genetik çeşitliliklerin değiştirilmesi ve DNA’nın zaman içinde çeşitli sebeplerden değişen bölgelerinin tersine çevrilmesi anlamına geliyordu.

Genetik bilimi daha ortada yokken 20. yüzyılda fizikçiler ve kimyacılar bu işe damgasını vuruyordu. Örneğin kemoterapinin babası olarak bilinen Paul Ehrlich bir kimyacıydı. Tek hayali hücreyi boyayan kimyasallar ile hücreleri tedavi etmekti. İmmünolojiye büyük katkıları oldu. Şu an kullandığımız kemoterapi ilaçları aynı prensiplerin devamıdır. Ancak artık moleküler ilaçlar ve terapiler o kadar gelişti ki önümüzdeki 30 yıl içerisinde bu kimyasallarının hiçbirinin rutinde kullanılmayacağı düşünülüyor. Vücudun içine ona ait olmayan sentetik maddeler soktukça canlının hassas ve karmaşık dengesini bozuyor bir tarafı düzeltirken maalesef diğer taraflarını bozuyoruz. Canlı da başlı başına bir mühendislik harikasıdır aslında. Ama bir doktoru bir mühendisten ayıran en önemli şey, mühendis moturu tamir edeceği zaman onu önce durdurur sorununu anlar ve çözer. Doktor ise bunu canlılık faaliyetleri devam ederken yapmak zorundadır. Mevcut sistemi durduramaz ve dengeyi bozamaz. Biz mühendisler hep insanlık için sayısız emekleri olan doktorlarımız ile el birliği ile çalışmak zorundayız!

___________________________________

Yazar Hakkında

Umut Ağyüz 1985 yılında doğdu. İstanbul Atatürk Fen Lisesi'nden mezun olduktan sonra Işık Üniversitesi Elektronik Mühendisliği programını tam burslu okudu. Ardından Boğaziçi Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği bölümünden Yüksek Lisans derecesini aldı. Halen Orta Doğu Teknik Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği Doktora programına devam etmektedir. Harvard Üniversitesi Tıp Fakültesi ve ETH-Zurich gibi merkezlerde kısa dönemli biyoenformatik ve kanser çalışmalarına katıldı. 2015 yılında Umut Biyoteknoloji'yi kurduktan sonra 2017 yılında yatırım alarak Genz Biyoteknoloji'yi kurdu.