Laniakea

Bitki, hayvan veya mikroorganizmaların tamamı ya da bir parçası kullanılarak yeni bir organizma elde etmek veya var olan bir organizmanın genetik yapısında arzu edilen yönde değişiklikler meydana getirmek amacı ile kullanılan yöntemlerin tamamına ‘biyoteknoloji’ denmektedir. Biyoteknolojik gelişmeleri incelerken yeni kavramlar ortaya çıkmaktadır. Bu kavramlardan biri de ‘genetik’tir. Genetik çalışmalarında geliştirilmiş en yeni teknolojilerden biri olan DNA dizilemesi araştırmacılara DNA parçalarındaki nükleotit dizisini belirleme olanağı sağlamaktadır. Bu teknoloji sayesinde araştırmacılar, birçok insan hastalığıyla ilgili moleküler dizileri inceleme olanağına kavuşmuşlardır. DNA dizilemesi ucuzlaştıkça ve bilgisayarların da yardımıyla araştırmacılar, birçok organizmanın genomunu dizilemişlerdir. Bu teknolojiler, insan genomu için de kullanılmış, insan genomunun dizileme projesi 2003 yılında tamamlanmıştır. İnsan genom projesinin yeni bir dönemin başlangıcı olduğu bütün bilim dünyası tarafından kabul edilmektedir.

Bu projeden ve bu projenin devamında gelişen ilerlemelerden beklenen getiriler şöyle sıralanabilir:

• Hastalıklara tanı yöntemlerinin geliştirilmesi,
• Organ nakillerinde doku uyumunun saptanması,
• Hastalıklara genetik yatkınlığın belirlenmesi,
• Gen tedavisi yöntemlerinin geliştirilmesi,
• Genetik yapıya özgü ilaçlar geliştirilmesi,
• Hastalık yapıcı bakterilerin kolay ve hızlı saptanması,
• Biyolojik ve kimyasal ajanlara karşı korunma yöntemlerinin geliştirilmesi.

Genetik alanındaki gelişmeler ve insan genom projesi, sosyal, yasal ve etik açıdan çeşitli kaygıları da beraberinde getirmektedir:

Genetik bilginin gizliliği ve kontrolünün sağlanması ne şekilde olacak? Toplumlar ve bireyler arasında yeni bir eşitsizlik kaynağı olacak mı? Henüz tedavisi olmayan hastalıklar erken tanındığında ne olacak? Tıbbi tedavi ve süperleştirme arasındaki çizgi ne olacak? Genetik değişikliğe uğratılmış gıdalar ve diğer ürünler insanlar için tümüyle güvenli olacak mı? Bu teknolojiler gelişmekte olan ülkelerin dışa bağımlılığını nasıl etkileyecek?

Ayrıca bu projenin, öjenik çalışmaların önünü açacağı ve bu amaç yapılacak deneysel girişimlere de hız kazandıracağı belirtiliyor. Projeye karşı çıkanlar bu projenin, doğanın doğal düzenini tehlikeye atacağını ve insanın, istihdamdan sigortaya kadar günlük yaşamın her alanında ‘genetik ayrımcılığa’ yol açacağını ileri sürmekte. Muhalifler özellikle öjenizm faktörünün altını çizerken, bu projeyle insanların, diğer canlı türlerinin genleriyle beraber yapılacak deneysel çalışmaların sınırlarını büyük ölçüde genişleteceğini, bu yüzden de sonu belirsiz bir biyolojik ve ekolojik felakete götüreceğini öne sürüyorlar. İnsan Genom Projesi’nde yapılan çalışmalarda otomatik DNA dizi analiz tekniklerine bilgisayar teknolojilerindeki hızlı gelişmelerin büyük katkısı olmuştur. 1960’larda başlayan bilgisayar uygulamalarının biyolojide kullanılması girişimi, her iki alandaki teknolojik gelişime paralel olarak hızla ilerlemiştir.

Böylelikle ortaya çıkan ‘biyoenformatik’ dalı bugün en popüler akademik ve endüstriyel sektörlerin başında gelmektedir. Bilgisayarların moleküler biyolojide kullanımı üç boyutlu moleküler yapıların grafik temsili, moleküler dizilimler ve üç boyutlu moleküler yapı veritabanları oluşturulması ile başlamıştır. Kısa sürede çok yüksek miktarlarda veri üreten, endüstri düzeyinde gen ekspresyonu, protein-protein ilişkisi, biyolojik olarak aktif molekül araştırmaları, bakteri, maya, hayvan ve insan genom projeleri gibi biyolojik deneylerin doğurduğu talep sonucunda, bu alandaki bilişim uygulamaları neredeyse takip edilemez bir hızda gelişmiştir.

Biyoenformatik dalının ayrı bir bilim dalı olarak tanınması da 2000’li yıllarda gerçekleşmiştir. Biyoenformatik genel olarak biyolojik problemlerin çözümünde bilişim teknolojilerinin kullanılması olarak tanımlanabilir. Biyoenformatik çalışmalar temel bilimsel araştırmalara yönelik görünmekle beraber önümüzdeki on yıl içinde klinik bilişim için vazgeçilmez olacaktır. Örneğin hastaların tıbbi kayıtlarında giderek artan bir sıklıkla DNA dizilim bilgileri yer almaya başlayacaktır.

Biyoteknoloji, temel bilim buluşlarını kısa sürede yararlı ticari ürünlere dönüştürebilmesiyle bir anlamda kendi talebini de yaratabilir. Bu yönüyle de diğer teknolojilerden ayrılır. Örneğin sıcak su kaynaklarında yaşayan bakterilerin birinden elde edilen yüksek sıcaklığa dayanıklı bir enzim, günümüzde uygulama ve temel bilim çalışmalarının ayrılmaz bir parçası olan PCR’nin önemli bir girdisidir. Elbette gelişmeler sadece PCR ile kısıtlı değil. Mesela birçoğumuz tarafından bilinen CRISPR teknolojisi de biyoteknolojinin önemli gelişmelerindendir. CRISPR/Cas9 sistemi ile moleküler makaslar yaratıp metastatik kanser hücrelerini yok etmenin mümkün olduğu gösterildi. Bilinmesi gerekir ki bu teknik bir kemoterapi değil. Doğal olarak bir yan etkisi de bulunmuyor. Bu yolla tedavi edilen bir hücre ise yeniden aktifleşip kanser hücresine dönemiyor. Bu da kansersiz yaşam süresini uzatan ilaçlara karşı son derece önemli bir alternatif olma potansiyeli oluşturuyor. Tedavisi için çalışılan hastalıklar arasında erken yaşlanma sendromu da var. FDA, erken yaşlanmaya neden olan nadir bir genetik hastalığına sahip çocuklara daha fazla yaşam süresi verebilecek bir tedaviyi onayladı. Hutchinson-Gilford erken yaşlanma sendromu olarak ya da kısaca erken yaşlanma olarak bilinen hastalığa sahip çocukların çoğu, sıklıkla kalp yetmezliği, kalp krizi veya felç gibi vakalardan dolayı 15 yaşına gelmeden hayatını kaybediyor. FDA tarafından 20 Kasım 2020’de onaylanan yeni bir ilaç, erken yaşlanma ile ilişkili bazı sendromların tedavisi için şu ana kadar onaylanmış tek ilaç olma özelliğine sahiptir. Ancak bunun tam anlamıyla bir tedavi olmadığını, ilacın yalnızca hastalığın hızını düşürerek çocukların yaşam süresini uzattığını; çocuklara normal bir yaşam süresi sunmadığını söylüyor. 2017 yılında yapılan bir haberle devam edelim. Bu habere göre neredeyse hiç acı hissetmeyen İtalyan bir ailenin, ortak hastalığının genetik kökenleri keşfedildi. Bu genin anlaşılmasının yeni ağrı kesici ilaçların üretilmesine öncü olabileceği düşünülmüştü. Sadece tedavilerde değil teşhiste de gelişmeler oldu. Hastalıkların teşhisinde vücuttaki ilk biyolojik işaretçileri tanıyabilen çoklu hastalık tanısı koyabilen nanoteknoloji ürünü altın ve paladyum biyosensörler üretildi.

Bu biyosensörler hastalıkları erken fazlarındaki biyolojik işaretçilerinden, daha önceki yöntemlere nazaran çok daha verimli bir biçimde tespit etmeyi başarıyor. Bu da, yeni verimli biyosensörlerin hastanın olası semptomatik sonuçlara çok daha az maruz kalmasına veya ileri fazlarda ortaya çıkabilecek diğer bir takım sonuçlardan yarıyor. Bu tür gelişmeleri sağlık dışında da görebiliyoruz Kanada’da laboratuvar ortamında üretilen etlerin, gıda sektöründe kullanılmaya başlanacağı bildirildi. Kanada resmi haber ajansının haberine göre, ülkedeki bazı şirketler, gelecek yıllarda, tek bir hayvanı kesmeye bile gerek kalmadan tavuk, sığır ve koyun etini üretmeye başlayacak. Hücresel tarım teknolojisi üzerinde çalışan söz konusu şirketler, hayvanlardan alınan hücrelerden süt, yumurta, et veya diğer ürünleri oluşturmada ilerleme sağladı. Ve biyoenformatik alanında yakın zamanda gerçekleşen bir yapay zeka programı ile devam edelim. AlphaFold, Google’ın DeepMind tarafından geliştirilen ve protein yapısının tahminlerini gerçekleştiren bir yapay zeka programıdır. Kasım 2020’de, Protein Yapısı Tahmin Tekniklerinin Kritik Değerlendirmesi (CASP) yarışmasına katıldı. Takım, diğer tüm gruplardan çok daha yüksek bir doğruluk seviyesine ulaştı.

Nasıl çalıştığını kısaca anlatmak istersek şu şekilde anlatabiliriz: Aminoasit sekans dizisi bilgisiyle birlikte bu bilgiyi makineye tanıtırsak, o zaman sekans dizisiyle formun yani fonksiyonun, şeklin nasıl bir ilişkisi olduğunu makineye öğretebiliriz ve daha sonra bu şekilde yeni sekansları verdiğimizde de makinenin bu şekli tahmin etmesini sağlayabiliriz. AlphaFold’un yaptığı şey bu. Bunun ortaya çıkabilmesi ise akademik camianın çalışıp didinerek bir yere koymuş olduğu bilginin açık bilgi bankaları tarafından paylaşılması sayesinde. Her gelişmede olduğu gibi bu gelişme de akla yeni sorular getiriyor. Örnek olarak kanserin oluşmasına sebep olan mutasyonu, proteinlerin nasıl etkileştiğine, formuna ve fonksiyonuna nasıl bir etkisi olduğunu anlayarak çevirebilir miyiz? Mesela hiç doğada olmayan yeni bir protein önerebilir miyiz? Bu okuduklarınız ve daha fazlası hayatımızın devamında da bizimle olacak. Bütün bu çalışmalara, gelişmelere uyum sağlayabilmemiz ve içinde bulunabilmemiz dileğiyle.

Zişan Dinçler, Avicenna Bilim & Kültür Dergisi, Mart 2021