Genetik şifre çözülüyor!

İki hafta önce yayınlanan 4 bilimsel makale, 330 bin nüfuslu İzlanda’nın genetik araştırmalar açısından ne kadar ileri olduğunu gösterdi. Soğuk iklimi ve faal yanardağlarıyla tanıdığımız bu ülke dev bir genetik araştıma laboratuarı gibi...

15 yıl önce, ABD Başkanı Bill Clinton insanoğlunun genetik haritasının çıkarıldığını ilan ettiği konuşmasında tıpta yeni bir devrin başladığını söylemişti. Bu zorlu işi başaran ekibin başındaki bilim adamı Francis Collins, 10 yıl içinde hastalıkların genetik tanısının mümkün olacağını, daha sonra da kişiye özel tedavilerin geliştirileceğini müjdelemişti. Bu ve benzeri öngörülerin yol açtığı aşırı iyimser beklentiler bugüne kadar yereince karşılanamadıysa da yıllar süren birçok bilimsel çalışma sayesinde epeyce yol kat edildi. Aynı zamanda genomun zannedildiğinden çok daha çetrefilli bir bilmece olduğu fark edildi.

1- Şifremiz genomda

Bir canlının tüm genetik materyaline genom denir. Vücudumuzun inşasını ve çalışmasını sağlayan, anne ve babadan gelen ve daha sonraki kuşaklara aktarılan kalıtım bilgilerinin tümü genomu oluşturur.
Genom hücrelerimizin çekirdeğinde bulunan 23 çift kromozomdan oluşur. Her bir kromozomda da birçok gen bulunur. Genler nükleotid denilen yapı taşlarının art arda dizilmesiyle oluşurlar. Bu yapı taşlarının art arda dizildiği sarmal bir merdivene benzeyen kimyasal yapıya DNA denir.
Her canlı cinsinin genomu farklıdır. Filin, çam ağacının, karıncanın, boğmaca mikrobunun ve insanın genomu birbirinden ayırt edilebilir. Bir genom incelendiğinde hangi cinse bağlı olduğu anlaşılır. O cinsin mensuplarının da tek tek tanınmalarını sağlayan genetik özellikleri vardır. Tek yumurta ikizleri hariç hiç bir insanın genomu bir diğer insanınkinin tıpkısı değildir.

2- Genler merdivenin basamaklarında

Biri anneden biri babadan gelen merdiven ayaklarında tek tek dizilmiş olan yapı taşları bir fermuarın dişleri gibi bir birlerini bulup yapışarak DNA yı oluşturulurlar. A ile Tden ve G ile C den oluşan basamaklar her gen için özel olan bir dizilimle genetik şifrenin bir bölümünü oluştururlar.

DNA molekülü denilen kimyasal yapı çok güçlü bir mikroskop altında incelenince sarmal tarzda bir merdivene benzediği görülür. Merdivenin yarısı anneden yarısı babadan gelir. Merdivendeki her bir basamak 2 yapı taşından oluşur. Tüm merdivenin inşasında 4 yapı taşı kullanılir. Kısaca adlarının baş harfleriyle anılan A, C, G ve T yapı taşları rastgele birleşip bir basamak yapamazlar. A sadece T ile birleşebilir, C de G ile. AT veya TA bir basamağı, SG veya GC başka bir basamağı oluşturur. Biri anneden biri babadan gelen merdiven ayaklarında dizilmiş olan tek yapı taşları bir fermuarın dişleri gibi birbirlerini bulup yapışarak DNA’yı oluşturulurlar. Gen dediğimiz yapı bu art arda dizilen yapı taşlarından oluşur. Bazı genlerde birkaç bin basamak bulunurken bazılarında milyonlarca basamak yani yapı taşı çifti vardır. Her gende yapı taşlarından oluşan basamakların dizilimi farklıdır. Bir basamağın yanlış olması sorun yaratabilir.

3- MUTASYON

Resimde görülen gende bir mutasyon olmuş Yapı taşlarının diziliminde bir yanlışlık var. Sarmalın üst tarafındaki dizilim normal alt tarafta bir basamakta Gnin yerine T gelmiş.

İnteret üzerinden kredi kartınızı kullanarak alışveriş yaparken 16 rakamlı kart numaranızın bir rakamını yanlış yazsanız veya hiç yazmasanız işlemi tamamlayamazsınız. Genetik mutasyon da buna benzer bir durumdur. Geni oluşturan birbiri ardına gelen yapı taşlarında bir aksama olursa mesela A nın yerine G gelecek olursa düzen bozulur. Bu gen görev yapamaz hale gelebilir. Her mutasyon sorun yaratmasa da bazıları tedavisi mümkün olmayan dertlere yol açar.
Genetik karmaşık
Bilim insanları önceleri belli bir hastalığı olan bir grup insanın sorunlu olma ihtimali yüksek olan genlerini inceledi. Bazı hastalarda merdivenin bir tek basamağında mutasyon yaratan bir dizilim bozukluğu saptandı. Bu buluşlar az sayıda doğuştan gelen hastalığın anlaşılmasını sağladı, etkin tedaviler bulunabilmesi için ümit verdi. Örneğin akciğerleri ve diğer bazı organları tutan kistik fibroz hastalığı bu tip bir genetik bozukluktur.
Damar sertliği ve diyabet gibi kronik hastalıklarda ise durum çok daha karmaşıktır. Çünkü, bu hastalıklarda birçok gen işin içine karışır. Dahası, çevresel birçok etken ile genetik yapı arasında sürekli değişen bir etkileşim vardır. Bir örnekle açıklayayım. Genç yaşta kalp krizi geçirmiş bir babanın çocuğunda kalp hastalığı oluşma riski yüksektir. Ama, bu risk mutlak değildir. Çocuk hayatı boyunca sağlıklı beslenir ve haraketli bir yaşam sürer, sigara da içmezse babasının akibetine uğrama şansı hasta olma riskinden çok daha düşüktür.
Gen haritası çıkarılıyor
Başlangıçta milyonlarca dolara mal olan genom haritalanması giderek ucuzladı. Kromozomların büyük bölümünün incelenmesi imkânı doğdu. Genetik inceleme yapılan insan sayısı arttı. Bu gelişmelere rağmen çalışmaların çoğunda genomu tümüyle incelenen insan sayısının çalışmanın yapıldığı ülke nüfusuna oranı çok düşük oluşu ve insanların sağlık kayıtlarına ulaşmadaki zorluklar, araştırmaların yavaş ilerlemesine yol açtı. Bu zorluklar bir tek İzlanda’da aşılabildi.

4- İzlanda

Bizim İzlanda dediğimiz İngilizce’de buz ülkesi anlamına gelen Iceland dünyanın en kuzeyindeki ülkelerden biri. Son olarak 2010da Avrupa’yı kül bulutu altında bırakan yanardağ patlamasıyla duyduğumuz bu ada ülkesinde 330 bin kişi yaşıyor.

İki hafta önce İzlandalı bilim insanlarının Nature Genetic adlı dergide yayınladıkları 4 makale, bilim dünyasında heyacanla karşılandı. Bu araştırmaların özelliği yararlanılan veri kaynağının şimdiye kadar kullanılanlardan daha büyük ve daha ayrıntılı olması. Bir diğer özellik de incelenecek kişilerin İzlanda toplumunu temsil edebilecek biçimde, hiçbir ayırım yapılmadan çalışmaya davet edilmesi.
Veri bankasında yaklaşık 2 bin 700 İzlandalının genomunun tamamının haritası var. Buna ek olarak yüz binden fazla insanın DNA’sının belli yerleri çözülüp haritalanmış durumda. Toplanan genetik bilgilerle beraber değerlendirilebilecek, ayrıntılı ve kolay ulaşılır sağlık kayıtlarının da olması İzlanda’daki araştırmanın bir başka güçlü yanını oluşturuyor.
Yüzlerce yıllık soyağacı
İzlanda toplumu tarih boyunca coğrafi ve iklim koşulları nedeniyle dışarıya kapalı olduğu için gen havuzuna dışarıdan gelen bir etkileşim çok az olmuş.
Her ailede yapılan soy ağacı çalışmaları sayesinde İzlandalılar çok eskilerde kalmış atalarının bile kim olduğunu biliyorlar. Bu bilgiler yeni elde edilen genetik verilerle birleştirilince çok özel keşiflere kapı açılıyor.
Genlerdeki ipuçları
Bilim adamları, yaklaşık 2700 İzlandalı’nın tüm genomunun çözümünden elde edilen bilgileri daha önceden elde edilmiş 104 bin kişinin genetik bilgileriyle güçlü bilgisayarlar yardımıyla beraberce değerlendirip bazı ender genetik anomaliler saptadılar.
Elde edilen sonuçlar sağlık kayıtlarıyla karşılaştırıldığında bir gendeki mutasyonun, karaciğer hastalıklarının oluşmasını kolaylaştırdığı ortaya çıktı. Başka bir gen mutasyonun, “atriyal fibrilasyon” denilen çarpıntının genç yaşta ortaya çıkmasına yol açtığı saptandı. Bir başka anormal genin de tiroid bezinin uyarılma düzeninde bozulmaya yol açtığı anlaşıldı.

5- Alzheimer geni

Hücrelerin artıklarının temizlenmesi beynin sağlığı için çok önemli.

Temizleme işlemini yöneten gende bir hata varsa beyinde biriken bir tür kimyasal maddeni Alzheimer hastalığına yol açabileceği düşünülüyor.

Alzheimer hastası olan 3400 İzlandalı’nın gen haritalarını 150 bin sağlıklı insanınkilerle karşılaştırdı. Bu yolla hastalarda daha önceden bilinmeyen 8 gen farklılığı ortaya çıkarıldı. Beyinde birikip bunamaya yol açan protein tortuların temizlenmesiyle ilgili genlerin bulunması, amansız hastalığın daha iyi anlaşılmasında rol oynayacak. Etkin tedavilerin bulunabilmesi de hastalığın genetik ve moleküler düzeyde iyice anlaşılmasına bağlı. Yeni bulunan mutasyonların bilim insanlarını bu amaca biraz daha yaklaştıracağı düşünülüyor.
Yok olmuş genler
Araştırmacılar, 8 bin İzlandalıda en az 1 genin yok olduğunu veya hiç fonksiyonu olmadığını saptadılar. Bazı genlerin yokluğu hastalıklara yol açasa da, birçok bilim insanı gen yokluğunun çoğu zaman sorun yaratmadığını düşünüyor. Bu eksikliğin tümüyle zararsız olmadığını düşünenler de var. İzlandalı araştırmacılar, bir veya birkaç geni fonksiyon görmeyen kişileri daha yakından inceleyerek bu soruya cevap bulmak için çalışmalara başladılar bile.
Bazı durumlarda yok olan veya fonksiyon görmeyen genlerin insana yarar sağladığı da oluyor. Örneğin PCSK9 adlı gen kanda ne kadar kolesterol olacağıni kontrol eden genlerden biri. Bu genin fonksiyon görmediği insanlarda kötü kolesterol düzeyi çok düşük oluyor ve bunun sonucu olarak kalp krizine çok ender rastlanıyor.

Son söz: İzlandalı bilim insanlarının duyurduğu buluşlar tek başlarına çığır açacak büyüklükte olmasa da, geniş ve kapsayıcı bir genetik veri bankasının gücünü göstermesi açısından çok önemli. Önümüzdeki yıllarda bu hazine daha büyük buluşlar kaynaklık edecek.