Çevrimdışı

Acı Geni


Kanadalı bilim adamları, genetik bir kontrol mekanizmasının, acı hissini düzenlediğini buldular. Toronto Üniversitesi bilim adamı Michael Salter ve ekibi ile Amgen Enstitüsü bilim adamı Josef Penninger, DREAM (downstream regulatory element antagonistic modulator) proteini ile ilgili bilgileri taşıyan bir geni araştırdılar.

DREAM proteininin, mutluluk hormonu olarak bilinen endorfinlerden olan dinorfin üretimini engellediği biliniyor. Bu doğal albüminlerin ağrı kesici etkileri var. Bilim adamları, DREAM geni bulunmayan mutant fareler ürettiler. Bu fareler, daha çok dinorfin üretip, acıya karşı çok az duyarlı hale geldiler.

Salter, farelerin her türlü acıyı, tüm dokularında daha az hissettiklerini, sinirlerin tahribi sonucu ortaya çıkan ve bugüne kadar engellenemeyen nöropatik ağrıların da buna dahil olduğunu söyledi. Araştırmada elde ettikleri bilgilerin, ağrı tedavisi konusunda yapılan araştırmaların sonuçlarından çok farklı olduğunu belirten Salter, ağrı tedavisi araştırmalarının morfin üzerine kurulu olduğunu, morfinin endorfini taklit ettiğini kaydetti.

Salter, DREAM geninin keşfi sayesinde, ağrı tedavisinde tamamen yeni bir açının oluştuğunu, bundan sonra, DREAM genini ya da proteinini engelleyici ve bu sayede dinorfin üretimini teşvik edici tedavi yöntemlerinin de aranacağını vurguladı.

Bilim adamları, ağrı hissetmeyen farelerin, fiziksel ya da psikolojik olarak son derece sağlıklı göründüklerini, morfin ve opyat içerikli ağrı kesicilerin aksine, farelerin normalin üzerinde ürettikleri endorfine bağımlı hale gelmediklerini bildirdiler.

 

Çevrimdışı

Bacaklardaki Gözler


Yakın bir geçmişte araştırmacılar, bacaklarında gözler olan sirkesinekleri yetiştirmeyi başardılar. Burada söz konusu denetim mekanizmasına göre, belli bir gen, gözün nerede olacağını belirledikten sonra, eksiksiz bir gözün oluşumunda işlevi olan tüm genler o noktada çalışmaya başlar.

Sirkesineklerinde gözler, yanlış yerde olmakla birlikte her şeyleriyle eksiksizdi ve doğru bağlantılar kurulsaydı herhalde normal göz gibi işlev görebileceklerdi. Bu deneysel işlem, tek başına da önemli. Ancak özellikle evrimi kavrayış biçimimize getirdiği yenilik açısından incelenmeli.

Bu deneylerde, bir fareye ait göz-konum geni kullanılarak sirkesineğinin yanlış konumda bir göz geliştirmesi sağlandı. Farenin geni, sirkesineğininkine o kadar çok benziyor ki, genetik mühendisliği kullanılarak bir sirkesineğine yerleştirildiği zaman aynı işlevi yerine getirmeyi sürdürebiliyor. Bu, kayda değer bir olgu. Sirkesinekleri, farelerden evrimsel olarak en az yarım milyar yıldır ayrılmış bulunuyorlar.

Diğer bir deyişle, en son yarım milyar yıl önce ortak bir ataları vardı. Fare/sirkesineği ortak atasındaki bu göz-konum geni, daha sonra biri fareyi,diğeriyse sirkesineğini oluşturacak iki ayrı soyun da kalıtsal mirası oldu ve en az bir milyar yıllık bir evrim süresince değişmeden kaldı (yarım milyar yıldır bu iki soy ayrı olarak evrimleştikleri için. toplam evrimleşme süresi 2 x 0.5 = l milyar yıl).

Sirkesineği ve farenin gözlerinin yapısal ve optik açıdan çok temel farklılıkları olduğu gözönüne alındığında, bu çok önemli. Herhalde her iki soy da, kendi amaçları doğrultusunda en uygun göz yapısını kusursuzlastırırken, gözün konumunu belirleyen temel sistemi korudular. Doğal seçilimin ayıklama gücünün bundan daha iyi bir kanıtı olamaz.

Biri fare. diğeri sirkesineği olmak üzere, evrimin iki ayrı kolundan yarım milyar yıl önce yola çıkan bu "ata gen"i düşünün. Hem fare, hem de sirkesineği soylarında milyonlarca mutsyon olmuş ve bunlar doğal seçilim tarafından ayıklanmış olmalı. Tüm bu koruyucu doğal seçilimin sonucunda, çok uzun zamandır ayrı olmalarına karşın, bu iki gen aynı işlevi koruyor ve hatta yer değiştirebiliyorlar.

Darwin, doğal seçilimin zararlı mütasyonlan önleme yeteneğinin farkındaydı elbette. Ama doğal seçilimin, yarım milyar yıl boyunca bir işlevi koruyacak kadar etkili bir ayıklayıcı olduğunu öne sürmeye herhalde cesaret edemezdi.

 

Çevrimdışı

Baş Nakli

Biyonik insanlığa doğru evrimin uç noktasında, malzememiz, beynin yapayı değil, gerçeği. Önümüzdeki yüzyıl için hedef, daha şimdiden alıştığımız tek ya da çok organ nakli, hücre nakli, gen nakli değil, doğrudan beyin nakli. Daha doğru bir deyişle beynimize yeni bir beden nakli. Bilim kurgu mu? Safsata mı? Bu kadarı da olmaz mı?

Bilim adamları öyle düşünmüyor. Zaten bundan neredeyse 30 yıl önce, 1970 yılında bir araştırmacı ekibi, bir rhesus maymununa, bir hemcinsinden alınan bir kafayı nakletti. Ameliyat sonrasında yeni başıyla uyanan maymun, tüm bilincine ve başsal (kranyel) sinir faaliyetlerine yeniden kavuştu. Araştırmacılar bunu maymunun uyanık kalmasından, saldırgan tavırlarından, yemek yiyebilmesinden ve odada dolaşan insanları gözleriyle takip edebilmesinden belirlediler.

Bilim adamlarına göre, insan kafasının nakli için de fazla bir değişiklik gerekmiyor. Dikkat edilmesi gereken önemli bir husus, (en azından normal sıcaklıkta) kan dolanımı olmadan uzun süre yaşayamayacak olan beyne yeterli ve düzenli bir kan (dolayısıyla oksijen) akımını sağlamak.

Beynin yaşamsal fonksiyonlarını izlemek üzere kafatasına elektroensefalograf elektrotları yerleştirilecek. Ayrıca kafaları, tümüyle hareketsiz duruma getirmek ve kolayca taşınmalarını sağlamak için çevrelerine yuvarlak bir mengene takılacak.

İki insan arasında kafa naklini geçekleştirmek için bilim adamları şöyle bir ameliyat senaryosu çiziyorlar: Önce iki ayrı ameliyat ekibinin ayrı masalarda çalışmasına olanak verecek kadar geniş bir ameliyathane gerekli. Hastalar anestezi ile uyutulduktan sonra, birbirleriyle eşzamanlı olarak çalışan ekipler, her iki hastanın boyun çevrelerini derin biçimde kesecekler ve doku katmanlarını dikkatle ayırarak karotid atardamarlarını, ana toplardamarları ve omurgalarını açığa çıkaracaklar.

Daha sonra, düzenli kan (ve oksijen) akımını sağlamak için her damara, üzerlerine pıhtılaşmayı önleyecek heparin maddesi sürülmüş iğneler (kateter) sokulacak. Ekipler, hastaların boyun omurlarından kemikleri çıkardıktan sonra omuriliği saran koruyucu katmanları kesip ayıracaklar.

Omurga ve omuriliğin ayrılmasından sonra, hastalardan birinin başı alınarak hortumlarla, yine başı alınmış öteki hastanın vücudundaki kan dolaşımına bağlanacak. Bu işlem tamamlandıktan sonra da cerrahlar, hortumları teker teker keserek baş ile yeni vücudunun atar ve toplar damarlarını birbirine dikecekler. Omurilik parçaları da metal plakalarla birbirine bağlanacak ve daha sonra kas ve deri katmanları da teker teker birbirine dikilecek.

Araştırmacılar, ameliyatı kolaylaştırıcı bir yöntem olarak, kafada dolaşan kanın sıcaklığını 10°C'ye kadar düşürmeyi tasarlıyorlar. Böylelikle beynin metabolizması yavaşlatılabilecek ve beyin ameliyat süresince bir saat kadar hasar görmeden kansız kalabilecek.

Önemli bir sorun, kafanın ve bedenin birbirlerini reddetmelerini önleyebilmek. Çünkü, karaciğer, böbrek gibi organ nakillerinde bağışıklık sistemi tepkisini ketleyen ilaçların, tüm bedenin naklinde etkili olup olmayacağı bilinmiyor.

 

Çevrimdışı

Çapkınlık Geni

Aşkın kimyasını enine boyuna araştıran bilim adamları, artık küçük bir genetik müdahale ile yılların uslanmaz çapkınlarını dünyanın en sadık eşine çevirebilecek. Bazı hayvanların (ve tabii insanların) neden çok eşliliğe yöneldiği sorusuna yanıt arayan bilim adamları, işin sırrını son dönemde ABD'de geniş çayırlık alanlarda yaşayan bir tür tarla faresi üzerinde yaptıkları deneyler sonucunda keşfetti.

Cinsel davranış ve tercihlerin beynin kimyasına bağlı olarak geliştiği anlaşıldı. Yani bireyi iflah olmaz bir çapkın veya sadık bir aşık yapan şeyler beyinde gizli. Eğer beyin kimyası, aşk ve tutkuyu birleştirebilen bir yapıdaysa, o beynin sahibi ister istemez çapkınlığa elveda diyor, gözü �ilk göz ağrısı� ndan başkasını görmüyor.

Deneyin kahramanı tarla fareleri, bilim dünyasında sadakatleriyle ünlü. Eldeki bilgilere göre bu hayvanlar, cinsel erginlik dönemine girer girmez ilk tanıştıkları eşleriyle başlattıkları beraberliklerini ömürlerinin sonuna kadar götürüyor. Erkekleri için hiçbir dişinin aşk oyunu, cilvesi onları yoldan çıkarmaya yetmiyor. Öyle ki, eşi çok erken yaşlarda ölse bile ömürlerinin geri kalan yıllarını yine de tek başlarına geçirmeyi tercih ediyor.

Bulgularını açıklayan ABD'deki Emory Universitesi'nden Dr. Thomas Insel'e göre, aşk düpedüz bağımlılık. Bu bağımlılığı oluşturan hayvanlar, eşlerini asla terketmiyor. Bu beyin kimyası ve sonuçta bağımlılık olgusu, memelilerin de dahil olduğu hayvanlar aleminin %3'ünde mevcut.

Sadakat "oxcytocin" ve "vasopressin" denilen iki tür hormonla ilgili. "Oxcytocin" sosyal davranışlar üzerinde etkili olurken, "vasopressin" hafızayla ilgili.

Tarla farelerinde ilk cinsel beraberlik ve çift oluştuğunda, beyindeki bu iki hormon üretimi artıyor. Yapay olarak bu hormonların miktarı değiştirilince de paralel olarak farelerin cinsel davranışları da değişiyor. Dr. Insel, bu hormonların, insan ve çoğu hayvanda olduğunu söylüyor. Ancak tek eşlilerde, beynin bağımlılık ve özlem duygusunu kontrol eden bölgesinde ortaya çıkıyor.

Yani sadık aşıklar, beyinlerindeki bu hormonal dengeler nedeniyle, partnerlerine bir tür bağımlı hale geliyorlar. Deneyin bundan sonraki aşamasında sözü edilen sadık aşık tarla faresinden alınan genler, önüne gelen dişiyle yatan çapkın farelere verildi ve sonuçlara bakıldı. Gerçekten de tarla faresinin geni verilen çapkın fareler akıllanıp, eşlerine son derece sadık aşıklar haline geldi.

Dr. Insel, araştırmalarından insanlar için bir aşk iksiri üretilmesi gibi bir sonuç çıkmayacağını ancak ebeveynleriyle normal bir ilişki geliştiremeyen otistik çocuklar için ilaç yapılabileceğini belirtti.

 

Çevrimdışı

DNA

Tedavi edici genlerle insanları iyileştirme rüyasının tam anlamıyla gerçekleşmesi için belki de vakit henüz erken. Ancak, bilim adamları tedavide DNA'dan yararlanmanın bundan çok daha basit yöntemlerini buluyorlar.
Ann Miscoi, babasının ve amcasının 40'lı yaşlarda iç organ yetmezlikleri yüzünden ölümlerine tanık olmuştu. Bu yüzden, geçtiğimiz yıl 50 yaşına basabildiği için kendini şanslı sayıyordu. Ancak asıl sorun kendini yarı ölü gibi hissetmesiydi. Eklemleri ağrıyordu, saçları dökülüyordu ve aşırı bir yorgunluk hissiyle boğuşuyordu.
Doktoru, kanındaki demir seviyesinin olağanüstü yüksek çıkmasına karşın ciddi bir problemi olmadığını söylemişti. Ancak, Miscoi, bundan o kadar da emin değildi. İnternet'i tararken, bedenin kanda, dokularda ve iç organlarda tehlikeli konsantrasyonlarda demir biriktirmesine yol açan hemokromatosis adlı kalıtsal bir hastalığı öğrendi (Hemokromatosis ABD'de en sık rastlanan ve belki de tanısı en zor konulan genetik bir hastalıktır).
Miscoi, hastalık hakkında daha fazla bilgi edindikçe her şey anlam kazanmaya başladı; semptomlar, kan değerleri ve hatta akrabalarının erken ölümleri bile. Hemen kendine, endişelerini daha ciddiye alacak bir doktor buldu. O güne dek, hastalığın tanısını koyabilmek için karaciğer biyopsisi yapılması gerekiyordu ve bu hiç de kolay bir işlem değildi. Ama Miscoi aynı yönteme başvurmak zorunda değildi.
Bilim adamları birkaç yıl önce hemokromatosise yol açan geni ayrıştırmayı başarmışlardı ve hastalığın tanısı için tek damla kanın bile yeterli olduğu bir test geliştirmişlerdi. Miscoi'nin testi pozitif sonuç verdi ve belki de bu tanı onun hayatını kurtardı.
Organlarının iflas etmesine meydan vermeden haftada bir kan vererek bedenindeki demir seviyesini düşürdü. O şimdi, hiçbir semptomu yaşamıyor. Hatta, birkaç ayda bir kan verdiği sürece sağlıklı bir insan kadar uzun yaşayabilecek.
Miscoi "DNA testi olmasaydı, gerçekten bir problemim olduğu konusunda doktorları inandırmam çok zor olacaktı" diyor. Hemokromatosis testi önümüzdeki yıllarda milyonlarca insanın hayatını kurtarabilir.
Bu olay, şimdi son aşamalarında olan insangenomunu ortaya çıkarma projesinin sonuçlarına işaret eden küçük bir örnek. Ulusal İnsan Genomu Araştırmaları Enstitüsü'nden Dr.Francis Collins, 2010 yılına gelindiğinde bu tür testler sayesinde herkesin kendi bünyesinin hangi hastalık risklerini taşıdığını belirleyebileceğini öne sürüyor.
Aynı zamanda, genetik alanındaki keşifler, hastalıkların semptomları yerine, onların nedenlerini yok etmeye yönelik bir sürü yeni ilacın geliştirilmesine yolaçacak ve doktorlar da hastanın genetik profiline göre farklı hastalar için farklı tedavi yöntemleri uygulayacak.
Genlerin tedavide kullanılması için vakit henüz erken görünüyor, ancak Collins'e göre bu, birkaç on yıl içerisinde yaygın bir uygulama halini alacak: "2050 yılına gelindiğinde, birçok potansiyel hastalık daha ortaya çıkmadan moleküler düzeyde iyileştirilecek" Bu fazla iyimser bir tahmin gibi gözükse de, bugün ABD'deki klinik laboratuvarlarda yılda 4 milyon genetik test yapılıyor.
Yeni doğan bebeklere anemi, doğuştan olan tiroit bozukluğu ve fenilketinuri (zeka geriliğine yol açan bir tür metabolizma düzensizliği) gibi hastalıklar için test yapılması alışıldık bir uygulama haline geldi. Tıpkı hemokromatosis gibi bu hastalıklar da eğer önceden tespit edilmezlerse felaket sonuçlar doğurabiliyor. Oysa bunlar erken teşhis edildiklerinde büyük ölçüde kontrol altına alınabiliyorlar.
Yeni geliştirilecek testler, kansere yakalanma riski yüksek olan ailelere dahil kişilerin kalıtım yoluyla "suçlu" mutasyonu alıp almadıklarını saptayabilir. "Annem 47 yaşında kolon kanserinden öldü" diyor Johns Hopkins ve Howard Hughes Tıp Enstitüsü'nden onkolog Dr. Bert Vogelstein. "Eğer onun genetik anlamda risk altında olduğunu bilebilseydik, hastalığı önceden tespit edip önlemini alabilirdik"
Erken tespit yalnızca bir başlangıç. Genler yalnızca hastalanıp hastalanmayacağımızı söylemekle kalmıyor, ayrıca farklı tedavi yöntemlerine karşı nasıl tepki vereceğimizi de belirliyor. St. Jude Çocuk Araştırmaları Hastanesi'nden Dr. William Evans" Geçmişte sorduğumuz sorular, 'Kaç yaşındasınız ve kaç kilosunuz?'şeklindeydi'" diyor. Bugün genetik alanındaki son keşifler sayesinde, hekimler zaman zaman belli bir ilaçtan kimin yarar sağlayabileceğini ya da zarar görebileceğini belirleyebiliyor.
St. Jude Hastanesi'ndeki doktorlar kemoterapiye ya da kemik iliği nakline başlanmadan önce, çocuklardaki lösemili hücrelerin "saldırganlık" derecesini ölçüyor. Kemoterapi uygulanmasına karar verilen çocuklara hangi dozun verilmesi gerektiğini ölçmek için ilave genetik testler yapılıyor. Çoğunluğu, mercaptopurin adlı ilacın standart dozunu kaldırabiliyor.
Ancak her on kişiden biri bu dozu karşılayacak kadar enzim üretemiyor. Bu çocuklara standart doz yirmi kat fazla gelebiliyor. Farklı farklı etkiler yaratan yalnızca kanser ilaçları değil.
Her yıl ABD'de 2 milyon kişi tedavilerin beklenmedik etkilerinden dolayı hastaneye kaldırılıyor ve bunlardan 100 bini ölüyor. Yalnızca bir avuç klinik, ilaç tedavisini yönlendirmek için genetik testlerden yararlanıyor, ancak her geçen gün bu uygulama (farmakogenetik) yaygınlaşıyor.
Araştırmacılar astım, şeker, migren, kalp rahatsızlıkları gibi hastalıkların tedavisi sırasında bünyelerin nasıl tepki vereceğini önceden tahmin etmeyi öğrenmeye başladı. Hatta, Incyte Genomics gibi şirketler aynı anda binlerce geni analiz edebilecek çipler geliştiriyor.
Chicago Üniversitesi'nden Dr. Mark Ratain, "Bence gelecekte herkesin gen dizisi doğuştan saptanacak". diyor ve ekliyor, "Anne ve babalara çocuklarının genetik yapısını içeren CD'ler verilecek. Hekimler hangi ilaçların tedavide en iyi sonucu vereceğine CD'ler sayesinde karar verebilecek"
Gen Bilgisinin Yararları
Ne yazık ki, bilgi her zaman saadet getirmiyor. Göğüs kanserine yakalanma riskinizin çok yüksek ya da belli bir ilaca karşı aşırı duyarlılığınız olduğunu bilmek kendinizi korumanıza yardımcı olabilir. Bir de, ailenizde Huntington ya da erken yaşta ortaya çıkan alzheimer gibi hastalıkların yaygın olduğunu varsayın.
Elli altı yaşındaki Joyce Korevaar, testlerin ilk kez yapılmaya başlandığı 1980'li yılların ortalarında, yıllarca aile bireylerinin Huntington hastalığından ölümlerini izlemek zorunda kaldı. Bu nedenle kendi kaderini de öğrenmek istiyordu. Kendisinde aynı mutasyonun olmadığını öğrenmesi tıpkı hakkında verilmiş bir idam kararının iptal edilmesi gibi oldu.
Ancak bu iyi haber onun "suçlu" duruma düşmesine ve kendisi kadar şanslı olmayan kardeşlerinden uzaklaşmasına yol açtı. "O ana kadar hepimiz bir aradaydık, oysa şimdi dairenin dışına itildim" diyor Korevaar.
Genetik bilimden, yalnızca sağlık problemlerini önceden belirlemesi değil, bunlara çözüm bulması da bekleniyor. Yirmi yıllık bir araştırmanın sonucunda, yalnızca birkaç tane genetik tabanlı tedavi klinik uygulamalarda yer buldu. Ancak, genetik bilim onkolojiden bulaşıcı hastalıklara kadar tıbbın her dalına hizmet vermeye devam ediyor.
Gen Tedavisi
Klasik gen tedavisi aşırı basit bir fikri temel alıyor: Genler bedendeki her hücrenin oluşumundan sorumluysa, hastalara tedavi edici genleri aktararak kronik sağlık problemlerini halletmek de olanaklı olmalıdır.
Bilim adamları yararlı DNA parçalarını ayrıştırırarak bunları hücrelerin içine dalabilen çeşitli araçlara (ya da vektörlere) yüklemek konusunda oldukça yol katettiler. Ancak asıl zorluk, tedavi edici (terapötik) genleri bünyeye kabul ettirmek ve bunların etkin hale gelmesini sağlayabilmek. En yaygın kullanılan vektör (genetik olarak değişime uğratılmış, gribal hastalıklara yol açan virüs ya da adenovirüs) gerekli geni yok eden bir bağışıklık tepkisine yol açıyor ve hastayı tehlikeye atıyor.
Geçtiğimiz yıl Pennsylvania Üniversitesi'nde gönüllü olarak gen tedavisi gören Jesse Gelsinger'ın virüsün yan etkileri sonucu ölmesi üzerine bazı uzmanlar bu tür denemelerin durdurulmasını istedi. Ancak yeni vektörler daha az yan etkiyle daha iyi sonuçlar verebiliyor. Yeni vektörlerle de olsa, gen tedavisinin yaygın olarak uygulanabilmesi için en az on yıl geçmesi gerektiği ortada.
Ama tedavide DNA'dan yararlanmak için daha basit yollar var. Örneğin Maryland'deki İnsan Genomu Bilimleri Şirketi'nde araştırmacılar insan genlerini kültürde büyüyebilen bakteriyel hücrelere aktarıyorlar. Daha sonra bu hücreler hastalara ilaç olarak verilebilecek proteinler üretiyor.
Şirket'in MPIF-1 olarak bilinen ürünlerin biri, kemoterapinin toksik etkilerine karşı kemik iliği hücrelerinin korunmasına yardımcı olabilir. KGF-2 adlı başka bir protein ise yaraların iyileşmesini hızlandırabiliyor. Bu ilaçlar henüz klinik araştırma aşamasında; ancak onkologlar bugün zaten, kemoterapi sonucu yok olan bağışıklık hücrelerini yenilemek için benzer aracılardan yararlanmaya başladı bile.
Bazı araştırma grupları tedavi için yararlı genleri kullanmaya çalışırken bazıları da zararlı olanları etkisiz hale getirmeye çalışıyor. Bilindiği gibi genler, kromozomları oluşturan uzun, çift şeritli DNA molekülü dizileridir. Protein inşası için kalıp görevi gören tek şeritli RNA moleküllerini kodlayarak protein üretimini sağlarlar.
Protein üretim süreci, kopyalama faktörünün bir genin ucu açık olan kesimine (ya da tanıtıcı promoter bölgesine) tutunmasıyla başlar. Daha sonra kopyalama faktörü, proteinin müsveddesini içeren bir RNA molekülü üretir.
Araştırmacılar, hücreleri genlerin tanıtıcı kesimlerinin sahte kopyalarıyla doldurduklarında, kopyalama faktörünün gerçek gene tutunmasını engelleyebileceklerini ve dolayısıyla RNA üretimini durdurabileceklerini buldular. Bu teknik klinik uygulamaya pek yakında geçebilir.
Bir genin RNA üretmesinin engellenemediği durumlarda, kimi zaman RNA'nın zararlı bir protein üretmesini durdurmak mümkün olabiliyor. Bunun için RNA dizilimindeki bazı bölümlere yapışan küçük tümleyici (antisense) moleküller kullanmak gerekiyor. Eğer bu yöntem de işe yaramazsa, doğrudan proteine karşı koyabilirsiniz.
Örneğin, HER-2 göğüs hücrelerinin yüzeyinde yer alan ve büyüme sinyallerini alan bir reseptör proteindir. Çoğu kadında HER-2 üreten genden iki tane vardır ancak, göğüs kanseri hastası kadınların yaklaşık üçte birinin 17. kromozomlarında aynı genin ilave kopyaları yeralır.
Sonuç olarak, bu hastaların hücreleri normalden 100 kat fazla büyüme sinyali reseptörüne sahip olur. Bu, hücreler "kötü huylu" hale gelirse hiç de hoş bir özellik olmaz. Ginger Empey, beş yıl önce tam da böyle bir durumla karşı karşıya kaldı. Göğüs kanseri teşhisi konulduğunda kanser lenf bezlerine ve karaciğere de sıçramıştı, geleneksel tedaviler bu durumda hiçbir işe yarayamazdı.
Bu nedenle, hemşire Empey, bir klinik araştırmaya dahil olup olamayacağını öğrenmek için UCLA üniversitesini aradı. Aynı dönemde, Dr. Dennis Slamon, genetik mühendisliği yöntemleriyle ürettiği, HER-2 reseptörünü bloke eden Herseptin adlı bir molekülü test ediyordu.
Testler, hemşire Empey'in hücrelerinin bu yaramaz proteinle başının belada olduğunu gösteriyordu ve Empey, araştırmaya dahil edildi. Tümörleri bir yıl sonra şaşırtıcı oranda, yüzde 25 küçüldü; dolayısıyla araştırmacılar onu tedavi etmeye devam ettiler.
Haftalık düzenli yapılan enjeksiyonlarla tam üç buçuk yıl sonra tümörler neredeyse tamamen yok oldu. "Lezyonlarım o kadar küçüldü ki, doktorlar bunların kanser mi yoksa hasarlı doku mu olduğunu söylemiyordu" diyor Empey.
Empey'in lezyonları beş yıllık tedaviden sonra bile hâlâ göz ardı edilebilir düzeyde. Herceptin piyasaya sürüldü ve şimdi araştırmacılar, hastalığın fazla ilerlemediği hastalarda ilacın nasıl bir etki yaratacağını öğrenmek için çeşitli araştırmalar başlattı.
Bu ilaç her derde deva değil. Ancak Herceptin, insan genomunu çözmenin tıp sanatını nasıl geliştireceğinin bir göstergesi. Slamon, "Daha büyük bombalar inşa etmek yerine, spesifik bir problemi hedef alan akıllı bir bomba geliştirdik" diyor. Umarız bu yöntem yaygın olarak kullanılabilir.

 

Çevrimdışı

Duyarga Yerine Bacak

Küçük genetik değişimlerle ortaya çıkan önemli işlevsel sonuçların bir örneği de gelişim sırasında görülüyor. Döllenmede siz yanyana dizili 3,5 milyar birimlik genetik bilgiyi -genomunuzu- içeren bir hücreden pek fazlası değilken, bugünkü haliniz olan karmaşık çok-hücreli varlığın oluşabilmesi için gerekli tüm bilginin bu dizilimde -DNA molekülünde- bulunması gerekiyor. Bu olay, yani tek boyutlu bir bilgi dizisinden, şaşırtıcı karmaşıklıkta üç-boyutlu bir varlığın oluşumu, gerçekten biyolojik bir mucize.
Her bir hücrede genetik bilginin tümü bulunmasına karşın, farklı organlara ait hücrelerde farklı genler devreye girer: Örneğin bir kas hücresinde kullanılan genler, karaciğer hücresinde kullanılandan farklı olsa da, hücre çekirdeklerinin içeriği aynıdır. Yumurta evresinden yetişkinlik evresine olan gelişimse, gen işleyişinin kapsamlı ve uyumlu bir örneğini oluşturuyor. Bu gelişim, hücrelerin vücut içindeki konumlarını "bilmelerini" gerektiriyor. Çünkü, örneğin bir kangurunun kuyruğunun ucundaki bir hücre, kangurunun beyninin bulunacağı bölgedeki bir hücreden çok farklı bir gelişim göstermek durumunda.
Bu konumsal bilginin iletiliş şekli çok iyi anlaşılmadığı gibi, bir canlıdan diğerine ve bir gelişim evresinden diğerine farklılık da gösterebiliyor. Yine de gelişim biyologlarının, konumsal bilgiyi belirleyen bu genetik sistem konusunda oldukça fazla bilgi sahibi oldukları bir tür var. Bu tür, genetikçilerin çok sevdiği sirkesineği Drosophila melanogaster.
Sirkesineği, genetikçilerinin Drosophila'nın "mütant" adı verilen genetik varyantlarıyla özellikle ilgilendikleri bilinir. Mütasyonların çoğunda sinek göreceli olarak az etkilenir. Örneğin "beyaz"la tanımlanan mütasyon, sineğin kırmızı yerine beyaz gözlü olmasına yol açar. Öte yandan daha önemli etkileri olabilen bir grup mütasyon da var. Bu "homeotik mütasyonlar"ın en iyi bilinen iki tanesinden biri olan "antennapedia" tipinde, sineğin kafasında antenler (duyargalar) yerine eksiksiz bir çift bacak büyüyor. "Bithorax" adı verilen ikincisi de aynı ölçüde garip:
Sineğin vücudunda bir yerine iki tane toraks (orta boğum) bulunuyor. Buysa, orta boğumda içerilen organların tümünden ikişer tane olması anlamına geliyor. Örneğin, iki kanadı olması gerekirken, sineğin kanat sayısı dört. Tüm bunlar bir bilim kurgu filminden (belki de Jeff Goldblum'un "Sinek" adlı filminden) parçalar gibi görünse de aslında bu garip mütasyonlarm tek yaptığı, gelişim sırasında sineğin konumsal algılamasını bozmak. Moleküler genetikçilerin antennapedia ve bithorax'a neden olan genleri belirlemeleriyle. uygun yerdeki en basit mütasyonların bile bu garipliklere neden olabileceği ortaya çıkmış oldu.
Gelişim sırasında sineğin hücrelerindeki konumsal algılama, büyük ölçüde söz konusu genler tarafından denetleniyor. Sinekler, birbirlerine büyük benzerlikler gösteren, ama yine de farklılaşmış bir dizi boğumdan oluşur. Dolayısıyla farklı konumlardaki boğumlar, konumlarına uygun olan organı edinirler: Kafa boğumunda duyargalar, orta boğumdaysa bacaklar ve kanatlar oluşur. İşte homeotik mütasyonlar, boğumun bu konumsal kimliğinde karmaşaya neden oluyorlar.
Öyle ki, antennapedia tipi mütasyon durumunda kafa boğumu kendisini orta boğum "sanıyor" ve duyarga yerine bacak oluşturuyor. Ancak burada unutulmaması gereken, bacağın, yanlış yerde bulunmasına karsın eksiksiz bir bacak olduğu. Yani konumsal genler, bir bacağı ya da duyargayı kodlayan bir grup genin aynı anda devreye girmesini sağlıyorlar. Buradan da görüleceği gibi gelişim, hiyerarşik bir denetim süreci: Denetim diziliminin üst düzeylerinde bulunan genler, dizilimin art düzeylerindeki birçok genin kaderini belirliyorlar.
Sonuç olarak, denetleyici genlerde oluşması koşuluyla, tek bir gendeki küçük bir değişimin bile canlı üzerinde çok önemli bir etkisi olabiliyor. Evrimle ilgili sonuç açık: Çok miktarda genetik değişim olmaksızın da önemli morfolojik değişimler gerçekleşebilir. Örneğin, bir bithorax mutant doğal seçilim tarafından yeğlenseydi, sirkesineklerinin dört kanatlı akrabaları ortaya çıkabilirdi. Ve işte yeniden kendimizi Darwinizm'in çerçevesi içinde buluyoruz; sözünü ettiğimiz bu mütasyonlar Darwin'e çok yabancı olsa bile, bu mütasyonların kaderlerini de her zaman olduğu gibi doğal seçilim belirtiyor.

 

Çevrimdışı

Gen Nakli

ABD'li bilimadamları, farelere gen nakli yaparak öğrenme kabiliyetini artırmayı başardılar. Bu teknik, ileride insanlara da uygulanabilecek, hafızası zayıflayanlara takviye yapılacak.
Bebeklerin zeka düzeyinin artırılmasında da kullanılabilecek yöntem, Princeton Üniversitesi'ndeki araştırmacılar tarafından geliştirildi. Bilimadamları, yaptıkları bir deneyde, beyinde öğrenmeyi ve hafızanın gelişmesini sağlayan NR2B isimli proteinin üretimini artırdılar. Böylelikle fareler, daha önce gördükleri Lego taşlarını, suyun altındaki gizli platformun yerini öğrenmeyi başardılar. Bu fareler, kendi deneyimleri ve öğrenme kapasitelerini genleriyle de yavrularına aktardılar.
Araştırmayı yürüten Princeton Üniversitesi moleküler biyoloji uzmanı Doç. Dr. Joe Z. Tsien, "Araştırma, genetik mühendisliğiyle öğrenme kabiliyetinin artırılabileceğini, hatta IQ takviyesi yapılabileceğini gösteriyor" dedi. Joe Z. Tsien, beyin fonksiyonlarında önemli bir rol oynayan NR2B adlı proteinin işlevinin deşifre edilmesiyle hafıza kaybına yol açan Alzheimer gibi hastalıklara karşı yeni tedavi metodlarının geliştirilebileceğini söyledi.
Tsien'e göre, yaşın ilerlemesiyle birlikte kandaki NR2B protein seviyesi düşüyor, bu da yaşlılarda yaygın bir şekilde görülen hafıza kaybına yol açıyor. Şimdi NR2B proteini takviyesiyle hafıza kaybının önlenebileceği belirtiliyor. Ayrıca ileride farelerde olduğu gibi insanlara da gen nakli yapılabileceği söyleniyor. Ancak NR2B'nin tek riski, felce neden olması. Çünkü hem felç, hem de öğrenme kapasitesi, beyindeki aynı mekanizma tarafından düzenleniyor. NR2B seviyesi yükseldikçe felç riski artıyor.

 

Çevrimdışı

Gen Terapisi

Gen terapisi hastalıklarla mücadele etmek için tıbbın üzerinde çalıştığı yeni bir yöntem. Temelinde, hasta kişinin genlerini, iyileştirici proteinler üretecek şekilde değiştirmek yatıyor.
Gen terapisi denilince ilk akla gelen, ölümcül hastalıkları ve çeşitli bedensel sakatlıkları iyileştirmek olduğu halde, hastalıklardan korunmak da, gen terapisi ile mümkün olacağı öngörülen hedeflerden biri. Gen terapisi henüz emekleme aşamasında. Halen birkaç temel araştırma loboratuvarında yürütülen bu çalışmalar ve insanlar üzerinde yapılan deneyler sonucunda, gen terapisinin insan yaşamını nasıl değiştirebileceğine dair kavramlar belirginleşiyor; ortaya bir vizyon çıkıyor.
Gen terapisini geliştirmek için en önemli unsur, hastalıkların genetik temelini kavramak. Ebeveynlerimizden aldığımız genler bize aynı zamanda hastalıkları da taşıyorlar.
İnsan vücudunda yaklaşık 150,000 farklı gen bulunuyor. Bütün bu genleri tanımlamak için başlatılan "İnsan Genome Projesi" 2001 haziran ayının son haftasında tamamlandı.
Genlerimizdeki farklılıklar, bireysel farklılıklarımızı meydana getiriyor. Boyumuzun uzunluğu, gözümüzün rengi gibi tüm bireysel nitelikler, genlerimizdeki farklılaşmalar neticesinde ortaya çıkıyor. Hastalıklar da aynı şekilde kalıtımsal olarak nesilden nesile aktarılıyor. Gen terapisi işte bu noktada devreye giriyor ve hastalıkları, genetik köklerinde durdurmayı hedefliyor.
İki tür gen terapisi var: Birincisi somatik gen terapisi. Hücrelerdeki genetik ifadeyi değiştirerek hastalıkları tedavi edici özellikler yaratmayı amaçlıyor. İkincisi ise "Germline Gen Terapisi". Bu yöntem, kalıtımsal olarak nesilden nesile aktarılan hücre çekirdeklerinin değiştirilmesi temeline dayanıyor. Ancak bu alanda araştırmalar, teknik ve etik nedenlerle son derece az ve dar kapsamlı yürütülüyor.
Gen terapisinde karşılaşılan temel güçlüklerden biri, değiştirilmiş genetik materyali, hastanın doğru hücrelerine doğru ve güvenli bir şekilde yerleştirebilmek. Genlerin bir "ilaç" olarak kullanıldığı durumlarda hücre içine en etkin şekilde genleri yerleştirmek gerçekten de son derece zor bir iş. Hedefi şaşırmamak gerekiyor. Hedefin tutturulması durumunda ilaç, genler hücre içerisinde ömür boyu kalabiliyor ve hastalığın tedavi edilmesini sağlıyor.
Genlerin vücuda verilmesinde özel taşıyıcılar kullanılıyor. Vektör adı verilen bu taşıyıcılar, ilaç genleri içerisinde barındıran bir çeşit kapsül olarak tanımlanabilir.

 

Çevrimdışı

Genetik Sözlük

Adenin: Adenintimin protein çiftinin bir azotlu bir bileşeni.
Amino-asit: Hücrelerimizi oluşturan proteinlerin yapıtaşı olan "canlı" moleküller. 20 ayrı türü vardır. Vücudumuzdaki proteinlerin hangi amino-asitlerden oluşacağını genlerimiz belirler.

BAC (bakteriyel yapay kromozom): DNA parçacıklarını kopyalamakta kullanılan ve bir cins bakteride bulunan bir madde.
Biyoteknoloji: Özellikle DNA ve hücreyle ilgili konularda kullanılan biyolojik tekniklere verilen ad.

C DNA: Tamamlayıcı DNA. Haberci RNA şablonundan sentezlenerek elde edilen DNA şeklinde de tanımlanabilir.

DNA: (Deoksi-ribo-nükleik asit) Genetik bilgileri içeren ve hücre çekirdeğinde yer alan ikili sarmal molekül.
Domain: Bir protein içerisinde bulunan ve kendine ait bir fonksiyona sahip bölüm. Tek bir protein içindeki domain bölümleri, hep birlikte proteinin total fonksiyonunu belirler.

E.coli: Küçük boyutlu gen yapısı dolayısıyla genetik hastalık göstermeyen ve loboratuvarda kolaylıkla üretilen bir cins bakteri. Bu sebeplerden dolayı genetik çalışmalarda yaygın biçimde kullanılır.
Elektroforesis: DNA parçacılkları ya da proteinler gibi iri molekülleri, benzeri moleküllerle birarada bulunduğu karışımlarından ayrıştırmakta kullanılan bir yöntem.
Enzim: Katalizör proteinlere verilen ad. Biyokimyasal tepkimelerin gerçekleşme sürecini hızlandırır, ancak sürecin oluş biçimini etkilemezler.

Fiziksel Harita: DNA'daki kalıtıma bağlı olmayan, yani her DNA'da bulunan tanımlanabilir nirengi noktalarını gösteren tablo. İnsan genleri için en ayrıntısız fiziksel harita 23 kromozomun eklemlenmelerini gösterir. En ayrıntılısıysa koromozomlardaki nükleotid dizilerini gösterir.

Gen: Kalıtımın temel fiziksel ve işlevsel birimi. Her gen, protein veya RNA molekülü gibi özel bir işlev taşıyan kromozomların belli bir noktasındaki nükleotid dizilerinden oluşur.
Gen Ailesi: Benzer ürünler veren ve birbiriyle yakından ilintili genlerin meydana getirdiği grup.
Gen Haritalaması: Bir DNA molekülündeki genlerin göreceli konumlarının belirlenmesi. Bu haritalamada hangi genin bir diğerine göre molekülün neresinde yar aldığı ve aralarında neler bulunduğu belirlenir.
Gen Tedavisi: Kalıtsal bozukluğun düzeltilmesi için sağlıklı DNA'nın, hastalıklı hücrelere doğrudan zerk edilmesi.
Genetik Kod: mRNA boyunca üçlü gruplar halinde bulunan ve protein sentezleme sırasında üretilen aminoasit dizilerinin düzenini belirleyen nükleotid dizileri.
Genetik: Belirli kalısal özelliklerin örüntüsünü inceleyen bilim dalı. Genom: Her bir canlının kromozomlarında yer alan kalıtsal malzeme.
Genom Projesi: İnsanın ya da başka canlıların genomlarının tamamının ya da bir kısmının haritasını ve diziliş biçimlerini saptamayı hedeflemeye yönelik araştırmalar.

Hibridizasyon (Melezleme): Birbirini bütünleyen iki DNA zincirinin biraraya gelerek ikili sarmal biçimindeki molekülü oluşturması.

Kilobase: 1000 nükleotidlik DNA parçalarını esas alan ölçü birimi.
Klon Bankası (Genom arşivi): Bir canlının tüm genomunu temsil eden DNA parçacıklarının klonları.
Kromozom: Hücrenin kendi kendini eksiksiz olarak kopylalamasına yarayan tüm bilgileri içeren ve hücre çekirdeğinde yer alan DNAlar.

Mutasyon: DNA dizisinde ortaya çıkan ve kalıtımla aktarılabilen değişiklik.

Nukleus (Çekirdek) : Hücredeki genetik malzemeyi barındıran kısım.

Onkogen: Bazı türleri kanserle de ilşkili olan bir gen. Onkogenlerin çoğu doğrudan ya da dolaylı olarak hücrelerin büyüme hızını etkiler.
Otoradyografi: Özel maddelerle boyanmış moleküllerin ya da molekül parçalarının röntgen ışınlarıyla incelenmesi.

Protein: Belli bir sırada dizilmiş bir veya birkaç amino-asit zincirinden oluşan büyük moleküller. Bu dizilişi genetik kodlamadaki nükleotidler belirler. Proteinler vücudumuzdaki hücrelerin, dokuların ve organların oluşması, işlevlerini görebilmesi ve bunu uyum içinde yapmaları için gereklidir. Her proteinin kendine özgü bir işlevi vardır. Sözgelimi hormonlar ve enzimler adlarını duyduğumuz protein türlerinden ikisidir.

RNA: Hücre sıvısında ve çekirdeğinde bulunan kimyasal bir maddedir. Protein sentezlemesi başta olmak üzere hücre içi kimyasal faaliyetlerde çok önemli bir rolü vardır. Yapısı DNA'ya benzer. Ama herbiri farklı işlevlere sahip birkaç cinsi vardır.
Ribozomal RNA: Hücre ribozomlarında bulunan bir çeşit RNA.
Ribozom: Hücrede protein sentezinin yapıldığı yerlerdir. Özel ribozomal RNA'larla proteinler içerir.

Telomere: Kromozomun bitiş kısmı. Bu özel yapı, doşğrusal DNA moleküllerinin kendi kendini üretmesi ve dengeli yapısını koruması işlerine yarar Transkripsiyon: Bir DNA parçasından kopyalanan RNA sentezi.

Virüs: Sadece içine girdiği bir başka hücre içinde yeniden üreyebilen ve hücresel yapısı olmayan canlı. Virüsler bir protein kılıfı içindeki nükleik asitlerden ibarettir. Bazılarınınsa basit bir zarı vardır. Virüsler çoğalmak için, içine girdikleri hücrenin sentezleme yeteneğinden yararlanır.

 

Çevrimdışı

Genetik Tedavi

ABD'nin saygın gazetelerinden New York Times Gazetesi'ne göre Amerikalı bilimadamları, maymunlara virüs aracılığıyla gen naklederek, vücudun tedavi amaçlı protein üretmesini sağladılar. Yeni geliştirilen teknik, ileride kanser başta olmak üzere birçok hastalığın tedavisinde kullanılabilecek.
Yeni teknikte, önce bir virüsün içine tedavi amaçlı gen naklediliyor. Daha sonra bu virüs vücuda enjekte ediliyor. Sözkonusu teknik, geçtiğimiz günlerde ABD'nin Philadelphia Kenti'ndeki Pennsylvania Üniversitesi'nin genetik tedavi enstitüsünde, kobay fareler ve makak maymunları üzerinde dönendi.
James H. Wilson liderliğinde yapılan denemede, hayvanlara, iliğin daha fazla alyuvar üretmesini sağlayacak gen nakledildi. Gen naklinde şöyle bir yol izlendi: Genin hedef hücreye taşınmasında "adeno" benzeri sadece iki geni olan bir virüs kullanıldı. Virüs, tehlikeli genleri çıkarılarak baş ve kuyruktan oluşan içi boş bir taşıyıcı haline getirildi.
Hücreye taşınması istenen tedavi amaçlı gen ise, taşıyıcı haline gelmiş virüsün içine yerleştirildi. "Truva Atı" misali, virüsün içine yerleştirilen gen vücuda nakledildi. Böylece "Truva Atı" metoduyla bağışıklık sisteminin geni reddetmesi engellendi.
Virüs sayesinde "erythropoietin" hormonunun üretimini sağlayan gen, hedef kemik hücrelerine taşındı. Erythropoietin hormonu, iliğin daha fazla alyuvar üretmesini sağlıyor. Gen dışarıdan "rapamycin" hapı verilerek çalıştırmaya başlandı. Bir başka deyişle genin harekete geçirilmesi için "rapamycin" takviyesi yapıldı.
"Truva Atı" virüslerle, gen nakledilen maymunlarda yapılan kan ölçümlerinde, genin birkaç gün boyunca aktif olduğu anlaşıldı. Bilimadamları, şimdi genin istendiğinde açılıp, istendiğinde kapanmasını sağlayacak bir anahtar mekanizma üzerinde çalışıyorlar.
Diyaliz hastaları gibi alyuvar seviyesi düşük olan hastalara, düzenli olarak erythropoietin verildiğine işaret eden bilimadamları, gelecekte gen nakli ile bu tedavinin kolaylaşabileceğini söylüyor.
Dr Wilson ve ekibi, sadece alyuvar proteinleri üzerine değil, kanserli hücrelere, akciğer, göz ve karaciğere gen taşıyacak projeler üzerinde de çalışıyor. Gelecekte, kanserden genetik hastalıklara kadar birçok hastalığın, gen terapisiyle tedavi edilebileceği belirtiliyor.