Genetik mühendisliği (kimi zaman genetik modifikasyon olarak da bilinir), modern DNA teknolojilerini kullanarak bir organizmanın genetik yapısını (genotipini), dolayısıyla da fiziksel özelliklerini (fenotipini) doğrudan değiştirme işidir.
Genetik mühendisliği sırasında değiştirilen, canlının genomundaki tek bir baz (A, T, C, G) olabileceği gibi, DNA'nın belli bir bölgesinin tamamının silinmesi ve hatta yeni bir genin genoma eklenmesi de olabilir. Tüm bu genetik kavramlar hakkında daha fazla bilgiyi buradaki yazımızdan alabilirsiniz.
Çoğu zaman genetik mühendisliğinde yapılan, bir diğer canlının genomundan belirli bir parçayı alıp, onunla yakın akraba bile olmayan bir diğer canlının genomuna o parçanın eklenmesidir. Bu sayede, evrimsel süreçte henüz ortaya çıkmamış genetik kombinasyonları teknoloji aracılığıyla yaratmak mümkün olabilmektedir.
Birçokları genetik mühendisliğini bir "mühendislik dalı" sansa da, aslında moleküler biyoloji ve genetik uzmanlarının kullandığı araçlardan (yöntemlerden) birisidir; kendi başına bir mühendislik sahası değildir. Genler üzerinde yapılan iş, mühendislerin bir ürün inşa etmesi sırasında takip ettikleri adımları andırdığı için bu isimle anılır. Tıpkı bir makina mühendisinin, tasarladığı bir makinaya yönelik parçalar üretip bunları birleştirmesi gibi, "genetik mühendisleri" de (daha doğrusu genetik mühendisliği yöntemlerini kullanan biyologlar da), tasarlamak istedikleri bir organizmaya (ve organizmanın bir özelliğine yönelik) genleri hazırlayıp, bunları diledikleri organizmada bir araya getirerek istedikleri son ürünleri yaratırlar.
Genetik mühendisliği yöntemlerini kullanabileceğimiz canlıların herhangi bir sınırı bulunmamaktadır. En basit yapılı virüslerden, en karmaşık yapılı organizmalara kadar (kediler, köpekler, insanlar, ayılar, çam ağaçları gibi) her canlının genomlarını değiştirmek ve dolayısıyla onlara yeni özellikler kazandırmak, sahip oldukları özellikleri ortadan kaldırmak mümkündür. Bunun en bilindik örnekleri, bu yazı içinde ilerleyen kısımlarda da göreceğimiz üzere, çeşitli çevresel faktörlere karşı dirençli tarım ürünleridir.
Genetik mühendislik yöntemleriyle üretilen canlılara genetiği değiştirilmiş organizmalar (GDO) da denmektedir. Eğer bu organizmalar, birçok durumda olduğu gibi besin ürünleriyse, bunlara genetiği değiştirilmiş besinler (GDB) denmektedir.
Genetik Mühendisliği Nasıl Çalışıyor?
Bunu anlamanın en kolay yolu, bir örneğe bakmak olacaktır. Bu nedenle, insülin adı verilen ve vücudumuzdaki şeker miktarını düzenlememizi sağlayan proteine ve bu proteine yönelik genetik mühendisliği çalışmalarına kısa bir bakış atalım:
Normalde insülin, pankreasımızda üretilen bir hormondur. Ne var ki Tip-1 diyabet hastası olan kişilerde insülin üretilemez. Bu nedenle de vücutları, şeker düzeyini kontrol etmeyi başaramaz. Bu kişiler, ölüm gibi ciddi problemlerle yüzleşmemek için dışarıdan insülin alması gerekmektedir.
Uzun yıllar boyunca insülin sentetik olarak üretilmeye çalışıldı. Bu mümkün olsa da, son derece masraflı bir süreçti. Bu işlemi kolaylaştırmanın bir yolu, bakteri ve maya mantarı gibi basit yapılı canlıların bizler için insülin üretmesini sağlamaktı. Normalde bu canlılarda insülin bulunmuyordu; ancak insülini üreten genlerin bu canlılara aktarılması sayesinde, bu canlılar da normal genetik süreçlerinin bir ürünü olarak insülin üretebilmeye başladılar. Humulin adı verilen bu genetiği değiştirilmiş ürün, 1982 yılında insan kullanımına uygun olarak lisanslandı ve Dünya çapında milyonlarca diyabet hastasına umut oldu.
Temel Genetik Mühendislik Süreci
Aslında genetik mühendisliğini tek bir yolu yok ve zaman içinde çok yeni yöntemler keşfettik. Örneğin son birkaç yılın en önemli keşiflerinden biri olan CRISPR-Cas9 sistemi, genetik mühendisliğinin en önemli araçlarından biri haline geldi. Ancak bu yeni mekanizmayı buradaki yazımızda detaylıca anlattığımız için, bu yazımızda daha temel bir anlatıma başvuracağız.
Hedefinde bakteri veya maya mantarları bulunan genetik mühendisliği uygulamalarının çoğu, bu canlılardaki plazmid adı verilen halkasal bir DNA'nın izole edilmesiyle başlamaktadır. Moleküler makas adı verilen özel enzimler kullanılarak bu DNA'nın ufak bir kısmı kesilerek ayrılır. Böylece plazmid üzerinde ufak bir boşluk yaratılmış olur.
Sonrasında bu boşluk, canlıya eklenmesi istenen gen ile doldurulur. Yani bakterilere kazandırılmak istenen gen, bu boşluğa eklenir. İnsülin örneğinde bu, insülini üreten genlerdir.
Genetik Mühendisliği Tarihi
Ulusal İnsan Genomu Araştırma Enstitüsü (NHGRI) tarafından yayınlanan raporda, genetik mühendisliğinde rekombinant DNA (rDNA) kullanıldığını belirtmektedir. Rekombinant DNA, iki veya daha fazla farklı organizmadan izole edilmiş DNA'nın tek bir molekül haline getirilmesi sonucu oluşan DNA'dır.
Rekombinant DNA teknolojisi ilk olarak 1970'lerin başında geliştirildi. Yaratılan ilk genetiği değiştirilmiş ürün, 1973 yılında üretilen bir bakteriydi. 1974'te ise bu yöntem fareler üzerinde ilk kez başarıyla kullanıldı. İlk genetik mühendisliği şirketi olan Genentech ise 1976'da kuruldu. Firma, insan genomundan izole ettiği insülin genlerini E. coli bakterileri içine aktararak, yukarıda anlattığımız şekilde bakterilerin insan insülini üretmesini mümkün kıldı.
ABD Gıda ve İlaç İdaresi (FDA) tarafından onaylandıktan sonra Genentech, 1982'de rekombinant DNA yoluyla üretilen ilk ilaç olan insan insülinini üretti. İnsanlara yönelik üretilen, genetiği değiştirilmiş ilk aşı, 1987 yılında FDA tarafından onaylanan hepatit B aşısı oldu.
1980'lerden bu yana, daha çevre dostu lityum-iyon pillerden, HoneySweet Plum gibi enfeksiyona dirençli mahsullere kadar çok sayıda ürün, genetik mühendisliği sayesinde üretilmiştir. Genetiği değiştirilmiş organizmalar (GDO'lar) olarak adlandırılan ve genetik mühendisliği tarafından yapılan bu organizmalar, yukarıda da anlattığımız gibi, hastalıklara karşı daha az hassas olacak veya spesifik çevresel koşullara dayanacak biçimde üretilebilir. Bildiğimiz ilk genetiği değiştirilmiş besin örneklerine 1994 yılı civarında rastlamaktayız.
Özellikle patates, domates ve pirinç gibi bitkilerde direnci, besin değerlerini ve büyüme hızını arttırma amacıyla kullanılan genetik mühendisliği yöntemleri, hayvanlarda da kistik fibrozis hastalığını iyileştirici özellikleri olan süt üretiminde ve Alzheimer çalışmalarında yardımcı olması amacıyla üretilmiş solucanlarda kullanılmıştır.
Genetik Mühendisliği Korkuları da Tetikledi!
Tüm bu faydalı sonuçlarına rağmen birçok insan genetik mühendisliğinin tehlikeli olduğunu düşünmektedir. Bunu tetikleyen nedenlerden birisi, 1997 yılında, sırtında insan kulağına benzer bir kulak üretilen bir farenin fotoğrafıdır.
Bu fotoğraf genetik mühendisliği kullanımına karşı tepki oluşmasına neden oldu. Halbuki gösterilen tepkiler tamamen yersizdi; çünkü sonradan anlaşıldığı üzere bu fare, aslında genetik mühendisliği yoluyla üretilmiş değildi! Dahası, sırtındaki kulak da insan hücreleri veya genleri kullanılarak üretilmiş bir kulak değildi!
Ulusal Bilim Vakfı'nın bu konuyla ilgili yaptığı açıklamaya göre kulak, laboratuvarda kıkırdak dokusu üretiminin yeni bir yolunu göstermek amacıyla, 3 yaşındaki bir kulağın farenin derisinin altına, biyolojik olarak parçalanabilen bir ağdan yapılmış bir kulak kalıbının implante edilmesiyle üretilmişti. Farenin genlerine dokunulmamıştı bile!
Buna rağmen, bu tarz fotoğraflar ve benzerleri, genetik mühendisliğiyle yapılabileceklere yönelik korkuları körüklemek için paylaşılmaya devam edilmektedir.
Kaynak: Evrim ağacıGüncelleme Tarihi: 13 Kasım 2019, 15:51