Biyoteknoloji alanında çalışan genetik mühendisliği, bir organizmanın özelliklerini (fenotip) belirgin bir şekilde değiştirmek için DNA’nın doğrudan manipüle edilmesi mantığıyla çalışan daldır.
Genetik modifikasyon olarak da adlandırılan genetik mühendisliği, bir organizmanın genomundaki DNA’yı değiştirme sürecidir. Bu, DNA yapısında bulunan bir baz çiftini değiştirmek olarak ifade edilebilir (AT veya CG), tüm bir DNA sarmalını silmek veya bir genin ek bir kopyasını eklemek yoluyla yapılır.
Aynı zamanda, bir organizmanın genomundan DNA’yı alıp, onu başka bir bireyin DNA’sı ile birleştirebilen genetik mühendisliği, kısacası bilim adamları tarafından bir organizmanın özelliklerini geliştirmek veya değiştirmek için kullanılır.
Genetik Mühendisliği Ne Yapar?
Genetik mühendisliği sürecini açıklamak için insülin örneğini kullanacağız, öncelikle insülinin kanımızdaki şeker seviyelerini düzenlemeye yardımcı olduğunu belirtelim.
İnsülin direnci artan hastalarda, vücut kandaki şekeri dengelemek için daha fazla insülin salgılamak durumunda kalır ve bu da gereğinden fazla insülin salgılanmasına sebep olabilir. Dolaylı olarak insülin direncinin yüksek olması, yağ oranının artışına ve obeziteye de sebep olur.
Moleküler biyolojiye göre insülin pankreasta üretilse de, diyabet hastalığı bulunan kişilerde insülin üretimi konusunda sorunlar vardır ve bu nedenle diyabetli kişiler, kan şekeri seviyelerini kontrol etmek için insülin enjektesine ihtiyaç duyar.
Genetik mühendisliği, bakterilerden bizimkine insülin üretmek için genetik mühendisliğini kullanır. İnsülin üretiminde kullanılan, E. Coli türü bakterilerdir.
İnsülin Üretiminde Genetik Mühendisliği Süreci
- Plazmid adı verilen küçük dairesel DNA parçaları bakteri veya maya hücresinden ekstrakte edilir.
- Daha sonra, kısıtlama enzimlerine sahip olan ‘moleküler makas’ ile dairesel plazmidden küçük bir bölüm kesilir.
- Üretim için gen plazmiddeki boşluğa yerleştirilir. Bu plazmid artık genetik olarak değiştirilmiştir.
- Genetiği değiştirilmiş plazmit, yeni bir bakteri veya maya hücresine eklenir.
- Bu hücre daha sonra hızla bölünerek insülin üretimine başlar.
- Çok miktarda hücre oluşturmak için genetiği değiştirilmiş bakteri veya maya, ihtiyaç duydukları tüm besinleri içeren büyük fermantasyon kaplarında büyütülür. Hücreler ne kadar çok bölünürse o kadar fazla insülin üretilir.
- Fermantasyon tamamlandığında, karışım süzülerek insülini serbest bırakır.
- İnsülin daha sonra saflaştırılır ve diyabetli hastalara dağıtılmak üzere şişelere ve insülin kalemlerine yerleştirilir.
Genetik Mühendisliği Başka Hangi Çalışma Alanlarına Sahiptir?
- Genetiği değiştirilmiş ilk organizma 1973 yılında genetiğiyle oynanan bir bakteridir.
- 1974’te farelerde uygulanmaya başladı.
- 1994 yılında ilk genetiği değiştirilmiş gıdalar piyasaya sürüldü.
- Birçok bilimsel araştırma, tarımsal ürünler ve teknoloji dahil olmak üzere bir dizi yararlı uygulama alanına sahip.
- Bitkilerde, patates, domates ve pirinç gibi mahsullerin dayanıklılığını, besin değerini ve büyüme oranını artırmak için genetik mühendisliği uygulanır.
- Bir diğer alan da Alzheimer ve tedavisi, ancak bunu biraz ayrıntılı işleme gereği duyduk:
Alzheimer Hastalığı ve İplik Kurdu
Genetik mühendisliğinin üzerinde çalıştığı bir konu da Alzheimer hastalığı ve hastalığın tedavisi. İplik kurdu araştırmalarda önemli bir rol oynuyor.
İplik kurdu (C. Elegans), tüm sinir sisteminde sadece 300 hücreye sahiptir ve bu da onu Alzheimer hastalığını incelemek için çok basit bir model haline getirir. Ayrıca iplik kurdunun saydam yapısı nedeniyle, sinir hücreleri yeşil floresan protein (GFP) ile etiketlendiğinde çeşitli yapı ve proteinlerin yerini ve aktivitesini mikroskop altında izlemek mümkün.
İplik kurdunungenetik materyali, araştırmacıların incelemek istediği belirli proteinleri üretmesini sağlamak için kolayca genetik olarak değiştirilebilecek bir yapıda. İnsanlarda APP geni, Alzheimer hastalığı olan kişilerin özelliği olan amiloid plaklarla ilişkili bir proteini kodlar. APP geninde oluşan mutasyon Alzheimer hastalığına sebep olur.
Araştırmacılar, Alzheimer’ı incelemek için solucanın sinir hücrelerini APP genini içerecek şekilde genetik olarak tasarladılar ve Alzheimer’la ilgili bir bilinmeyen daha ortaya çıktı. Solucanda üretilen APP proteinini, yeşil floresan proteini ile etiketlenerek, APP ile temas eden tüm hücrelerin solucan yaşlandıkça öldüğünü tespit etti. Şüphesiz bu çalışma, Alzheimer tedavisi için yapılan en net çalışmalardan biri.