Genetik Mühendisliği Nedir?

* Kimi zaman genetik değiştirme olarak da söz edilen genetik mühendisliği, bir organizmanın genomundaki DNA üzerinde oynama yapma işlemidir.

* Bu işlem, tek bir baz çifti (A-T veya C-G) değiştirilerek, tüm bir DNA bölgesi silinerek ya da fazladan gen eklenerek yapılabilir.

* Ayrıca bir başka organizmanın genomundan DNA parçaları çıkararak, ilgilenilen organizmanın DNA'sı ile kombine etme gibi işlemler de yapılabilir.

* Genetik mühendisliği, bilimciler tarafından organizmaların karakteristik özelliklerini iyileştirmek ve değiştirmek için kullanılır.

* Genetik mühendisliği virüsten koyuna kadar her türlü organizmaya uygulanabilir.

* Örneğin besin değeri daha yüksek veya ilaçlara daha dayanıklı bitkiler yetiştirmek için genetik mühendisliğinden yararlanılabilir.

Genetik Mühendisliği Nasıl Yapılır?

Genetik mühendisliği işlemini açıklamamıza yardımcı olması için kandaki şeker düzeyini düzenleyen bir protein olarak insülini ele alalım.

* Normalde insülin pankreasta üretilir; fakat tip 1 diyabeti olan kişilerde insülin üretiminde sorun vardır.

* O nedenle diyabetli kişilerin kan şekeri düzeyini kontrol etmek için insülin enjeksiyonuna gereksinimleri olur.

* Genetik mühendisliği bizimkine çok benzer tipte bir insülinin E. coli gibi bakteriler ve mayadan üretiminde kullanılır.

* Genetiği değiştirilmiş bu insüline ‘Humulin’ adı verilir ve insanlarda kullanımı için 1982 yılında lisans verilmiştir.

Genetik mühendisliği süreci

1. Plazmid adı verilen küçük bir dairesel DNA parçası, bakteri ya da maya hücresinden elde edilir.

2. Moleküler makaslar gibi görev yapan restriksiyon enzimleri tarafından küçük bir bölüm dairesel plazmidden kesilip çıkarılır.

3. Plazmidde oluşan boşluğa insan insülini için olan gen yerleştirilir. Artık bu plazmidin genetiği değiştirilmiştir.

4. Genetiği değiştirilmiş plazmid, yeni bir bakteri veya maya hücresine aktarılır.

5. Bu hücre hızla bölünür ve insülin yapmaya başlar.

6. Çok sayıda hücre üretmek için genetiği değiştirilmiş bakteriler ya da maya, gereksindikleri besinlerle dolu büyük fermentasyon tanklarında yetiştirilir. Hücreler bölündükçe insülin üretilir.

7. Fermentasyon tamamlandığında, karışım filtre edilerek insülin salınır.

8. Ardından insülin saflaştırılır ve şişelere ya da insülin kalemlerine doldurularak, diyabet hastalarına dağıtılır.

Genetik Mühendisliği Başka Ne İçin Kullanılır?

* 1973 yılında genetiği ilk kez değiştirilen organizma bir bakteri idi.

* 1974'de aynı teknik bir fareye uygulandı.

* 1994'de ilk genetiği değiştirilmiş besinler yapıldı.

* Genetik mühendisliğinin çok sayıda yararlı uygulama alanı var; bunlara bilimsel araştırma, tarım ve teknoloji dahil.

* Bitkilerde genetik mühendisliği dayanıklılığı, besin değerini ve büyüme hızını arttırmak için patates, domates ve pirinç gibi ekinlerde sıkça kullanılıyor.

* Hayvanlarda ise sütlerinde kistik fibrozis hastalığını tedavi edici proteinler olan koyunların ya da karanlıkta parlayarak bilimcilerin Alzheimer gibi hastalıklar üzerindeki incelemelerini kolaylaştıran kurtçukların üretiminde kullanılıyor.

Alzheimer hastalığı ve kurtçuk

* Nematod kurtçuğu yani C. elegans, tüm sinir sisteminde sadece 300 kadar hücresi olan bir canlıdır. Bu da onu Alzheimer hastalığının incelenmesi için kullanışlı bir model kılar.

* Ayrıca bu kurtçuğun neredeyse saydam olması, sinir hücreleri yeşil floresan protein ile etiketlendiğinde çeşitli yapıların ve proteinler mikroskop altında takibini kolaylaştırır.

* C. elegans kurtçuğunun genetik malzemesi kolayca genetik mühendisliğe tabi tutulabilir ve kurtçuğun, bilimcilerin ilgilendiği belli proteinleri üretmesi sağlanabilir.

* İnsanlarda APP geni, Alzheimer hastalarında karakteristik olarak görülen amiloid plakları ile ilişkilendirilen bir proteini kodlar.

* Dolayısıyla Alzheimer hastalığını incelemek için araştırmacılar kurtçuğun sinir hücrelerini APP geni içerecek biçimde değiştirir ve onları Alzheimer'lı duruma getirirler.

* Kurtçuğun ürettiği APP proteinini yeşil floresan protein ile etiketleyerek, kurtçuk yaşlanırken APP ile temas kuran tüm hücreleri görebilirler.

* Daha sonra araştırmacılar kurtçukta Alzheimer hastalığının ilerleyişini izleyebilir ve elde ettikleri bulguları APP'nin insanlarda rolünü daha iyi anlamak için kullanabilirler.

Genlerin metinleriyle aynı şekilde oynamak için makasa ve uhuya gerek var. Neyse ki doğa, bunları kendi işlerinde kullanmak üzere geliştirmiş. Uhu, ligaz denilen bir enzimdir. Bu enzim, ne zaman gevşek DNA cümlelerine rast gelse, onları birbirine yapıştırır. Restriksiyon enzimleri denilen makaslar, 1968 yılında bakterilerde keşfedildi. Bakterilerdeki görevleri, virüslerin DNA'larını parçalayarak, bunları alt etmekti. Fakat kısa zamanda anlaşıldı ki, bu enzimler gerçek makaslardan çok daha hassastır: Ancak belirli bir DNA harf dizisiyle karşılaştıklarında kesme işlemi gerçekleştirirler. (...) Günümüzde, 400 farklı restriksiyon enzimi bilinmektedir. Bunların her biri, farklı bir DNA harf dizisini tanır ve tıpkı "restriksiyon" sözcüğünün yazılı olduğu yeri bulduğunda kağıdı tam o noktadan kesen bir makas gibi, DNA'yı o bölgeden keser.

– Matt Ridley (Genom – ISBN: 9786054238811)