Geçtiğimiz yıllarda  genomumuzun dizilenmesi tamamlandı ve bunun bilim ve insanlık açısından büyük bir gelişme olduğunu bilimsel dergilerden günlük gazetelere kadar pek çok yerde okuduk. Peki insan genomunun ne anlama geldiğini ve de bunu biliyor olmanın bize neler sağlayabileceğini biliyor muyuz? 

Kendi bebeğinizi tasarladığınızı hayal edin; gözünün ne renk olacağını, boyunun uzunluğunu, matematik mi sanatsal zekasının mı yüksek olacağını belirlediğinizi, hastalıklardan arınmış doğacak bebeğinizi düşünün. Bütün bunlara size verilen bir forma atacağınız tiklerle karar verdiğinizi hayal edebiliyor musunuz? Evet, şu an için bilim kurgu senaryosu gibi geliyor kulağa. Ama unutmayalım ki “Bilim, bilim kurguyu takip eder”*. Şu an için saç, göz rengi belirlemek gibi bir durum mümkün olmasa da artık hastalıklardan arınmış bebeklerin doğmasını sağlamak mümkün.  

İnsanın, kırmızı kan hücreleri ve eşey hücreleri dışındaki her hücresinde 3 milyar bazdan oluşan genomu yer almaktadır. Bazları ( A, T, G ve C) dört harfli bir alfabenin elemanları olarak düşünürsek, üçlü kodonlar kelimeleri, bu kelimelerin ardarda gelmesiyle oluşan cümlelerde anlamlı birer geni sembolize eder. Bu benzetme üzerinden devam edersek, insan da bulunan 23 çift kromozomun her birini, 23 ciltlik bir ansiklopedinin bir cildi olarak ele alabiliriz. İnsan genomunda 3 milyar baz olduğunu hatırlarsak, her bir cildin kalınlığını gözünüzde canlandırmaya çalışın. İnsan genomunun dizilenmiş olması bilim insanlarının bu 23 ciltte yazılı olan bilgiyi elde etmiş olmaları anlamına gelmektedir, ancak bu bir son değil sadece bir başlangıçtır. Çünkü önemli olan bu ansiklopedide hali hazırda yazılı olan bilgileri anlayabilmek için önce yazıldığı dili anlayabilmek, aradan gereksiz bilgileri çıkarıp atmak ve basım hatalarını yani insanlardaki genetik hastalıkları anlamaya yönelik çalışmaları sürdürmektir. 

İnsan Genom Projesi fikri 1980’lerin ortasında ortaya atılmış ve o zaman ki teknolojinin el verdiği ölçüde başlatılmıştır, Projenin büyüklüğü ve tekdüzeliği göz önüne alındığında, bu projede yer almanın bilim insanları için bir işkence olacağı, mahkumlara yaptırılmasının daha doğru olabileceği konusunda söylemleri olan şakacı bilim insanları bile olmuştur. 1990’ların ortalarında ilerleyen moleküler genetik ve bilgisayar teknolojileri sayesinde bilim insanlarının işi bir nebze olsun kolaylaşmış ve bu proje 2003 yılında, yeni binyılın başında sona ermiştir.  İnsan genomunun dizilenmesi bilimsel bir ‘savaş’a da neden olmuştur. Birçok ülkeden katılımla oluşan Ulusal Konsorsiyum, 1998 yılında Celera adlı özel şirketin kurulmasıyla kendine bir rakip edinmiş, böylece her iki tarafta projeyi önce tamamlamak için varını yoğunu ortaya koymuş ve hedeflenen zamandan önce projenin tamamlanması gerçekleşmiştir. Dönemin ABD Başkanı Bill Clinton iki grubun liderlerini; Francis Collins ve Craig Venter’i biraraya getirerek projenin beraberce açıklanmasını sağlamış böylece yıllar süren genom savaşına da son vermiştir. 

İnsan Genom Projesi’nin konu edildiği bilimsel makaleler bilim dünyasının en prestijli iki dergisi Science ve Nature’da kapak olmuştur. Her ikisinde ayrı ayrı yer almasının nedeni tahmin edileceği üzere Ulusal Konsorsiyum ve Celera arasında yaşanan anlaşmazlıktır.  

Projenin tamamlanmasıyle ne gibi kazanımlar olduğuna gelince… 1953 yılında Watson ve Crick’in DNA’nın yapısını bulması ve DNA’nın genetik materyal olduğunun anlaşılmasından beri bu molekül pekçok bilim insanının gözbebeği olmuştur . Neticede  bir makinenin nasıl çalıştığını bilirsek, nasıl bozulduğunu anlamamız ve tamir etmemiz de o kadar kolaylaşır. Benzer bir yaklaşımla, insanın genomunun dizilimini bilir ve genlerin işleyişini anlarsak, bu genlerde oluşan hataları ve bu hataların yol açtığı hastalıkları bulabilmek de mümkündür. İnsan Genom Projesi başladığında insan genomunda 100.000 civarında gen olduğu tahmin edilmekteydi, ilginç bir şekilde proje tamamlandığında ortaya çıkan tablo çok farklıydı: insanda yaklaşık 25.000 gen olduğu ortaya çıkmıştı. Bu bizi sandığımızdan daha basit bir organizma mı yapmaktaydı? Aksine, bir organizmanın kompleksliği o organizmanın genomunun büyüklüğü ile ilgili değildir. İnsanda sanılandan daha az gen olması da, bizim sandığımızdan daha komplike olduğumuzu gösterdi. Çünkü önemli olan gen sayısı değil, genlerin ekspresyonundaki karmaşıklıktır. 

İnsan genomundaki 3 milyar bazın diziliminin tamamlanması dünya çapındaki birçok araştırma laboratuvarında, çeşitli hastalıklarda rol oynadığı düşünülen genlerin keşfine çalışan bilim insanlarının işini oldukça kolaylaştırmıştır aslında. Benim bulunduğum laboratuvar ve çalıştığım proje de İnsan Genom Projesinin meyvelerinden faydalanan onbinlerce laboratuvardan biridir. Elde edilen bilginin internet üzerinden herkesin erişimine açık olması- kaldı ki Celera projeyi önce tamamlamış ve patentini alabilmiş olsaydı bu mümkün olmayacaktı, adamlar bize istediğimiz her bilgiyi parayla satacaklardı- sayesinde veritabanlarından insan genomunun istediğiniz bir bölgesindeki diziye ulaşabilirsiniz. Şu an çalıştığım labaratuvarda meme kanseri ve bu kanserde rol oynadığı düşünülen çeşitli genler ve proteinlerle ilgili çalışmalar yürütülmekte. Ben de tez çalışmamda meme kanseri hücrelerinde normal hücrelerdekinden daha fazla kopyası bulunan bir geni klonlamaya çalışıyorum. Aklıma takılan en ufak bir konuda NCBI’dan** istediğim bilgiye ulaşamıyor olsam, 2 yılda tamamlanacak projem ya yıllar sürer ya da hiç başlamamış olurdu.  

İnsanoğlunun aya gidip gelmiş olması veya atomu parçalayabiliyor olmasından ziyade kendi genomunu dizilemiş olması insanlık tarihinin mihenk taşlarından biri olacaktır. 

Begüm Akman  

*Bu ya da buna yakın bir sözü hatırlıyorum ama kimin söylemiş olduğunu unutmuşum. 

**National Center for Biotechnology Information http://www.ncbi.nlm.nih.gov/

Bilim dünyası çeşit çeşit model organizma ile dolu. Bazen makale okurken “peki ama kim akıl etmiş bu hayvanı kullanmayı” diye düşünürüm. Elbette pratikte belli bir hayvanın model olarak kullanılmasının pek çok sebepleri var. Fare, sıçan, toprak solucanı, tavuk, zebrabalığı, kurbağa, meyve sineği… Bütün bu saydıklarımdan herhangi birinin neden tercih sebebi olabileceğine ilişkin uzun uzun listeler yapılabilir. Kolay üremesi, yetiştirmenin, bakımının ucuz olması, araştırma alanınıza göre uygulayacağınız teknikleri mümkün kılması, evrimsel açıdan insana daha yakın olması vs vs gibi. Ama beni şaşırtan şu: yani dünyada yüzbinlerce hayvan türü var kardeşim, neden zebrabalığı da, lepistes değil? Neden denizkestanesi de deniztavşanı değil?

Aslında buna kafayı takmama pek sayın “pençeli Afrika kurbağası” (Xenopus laevis) sebep oldu. Şu an çalıştığım laboratuvarda model organizma olarak kullandığımız bu hayvan, isminden de tahmin edebileceğiniz üzere, doğal ortamda sadece Afrika’da yaşıyor. Şimdi “neden kurbağa” sorusunu bir kenara atıp, “Neden Afrikalı kurbağa?”, “Afrikalı bir kurbağanın ABD’de, Avrupa’da işi ne?” diye düşünmez mi insan? Ne tip bir olaylar silsilesi gerçekleşti de bu hayvancağızı aldınız buralara getirdiniz? Ben boş zamanlarımda düşünürüm böyle şeyleri.

Neyse ki yalnız değilim. Araştırdım, güzel makaleler buldum. Birileri merak etmekle kalmayıp didik didik etmiş bu işin tarihini, üşenmemiş makale bile yazmış. Ben de bilim tarihinin bu küçük öyküsünü sizlerle paylaşmaya karar verdim:

X. laevis ilk kez 19. yüzyılın başında Fransız bir doğabilimcisi tarafından tanımlanmış. Tarih bilgim beni yanıltmıyorsa, o dönemlerde Avrupalı’lar Afrika’yı sömürgeleştirmekteydiler. Kaynakların belirttiğine göre bilim insanları da bunu “farklı hayvan türlerini incelemek için” bir fırsat bilmiş, büyüteçlerini ve örnek kavanozlarını kuşanıp soluğu Afrika’da almışlar. Kibar bir Fransız’ın pençeli Afrika kurbağasıyla tanışması da böyle olmuş. 20. yüzyıla girerken Britanyalı bir zoolog laboratuvar ortamında ilk kez embriyo kültürü oluşturabildiğini rapor etmiş. O dönemler Avrupalı zoologlar Afrika’dan gelen bu türün daha çok doğa tarihini araştırmaya ve farklı anatomisini diğer ikiyaşamlılarla (amfibi) karşılaştırmaya ilgi göstermişler. İlerleyen yıllar, ne tipik bir kara kurbağası ne de su kurbağası olan bu hayvanın nasıl sınıflandırılacağı tartışmaları ile geçmiş. Bu süreçte X. laevis‘in kullanımı zoologlar dışında pek de yaygın değilmiş. Onu bir “bilim starı” yapan olaylar, kurbağanın Lancelot Hogben isimli Britanyalı bir fizyologun eline düşmesi ile patlak vermiş.

Hogben ile gelişen olaylara geçmeden önce X. laevis‘le ilgili anlatmam gereken birkaç şey var. Kurbağalar dış döllenme ile çoğalıyorlar, yani yumurtanın sperm tarafından döllenmesi dişinin vücudunun dışında gerçekleşiyor. Üreme döneminde erkek kurbağa dişiye sırtından sarılıp yapışkan elleri ile dişinin karnını ovuşturuyor. Böylece dişi uyarılıyor ve yumurtlarını suya bırakıyor. O esnada erkek kurbağa da sperm salıyor ve şanslı yumurtalar dölleniyor. Laboratuvar ortamında biz yumurta elde etme işini erkekle dişinin ruh haline bırakmıyoruz (yoksa çok bekleriz). Dişinin yumurtlaması için bir gün önceden ona HCG (human chorionic gonatropin – insan korionik gonadotropin) hormonu enjekte ediyoruz. Bu hormon sayesinde dişinin yumurtaları olgunlaşıyor. Ertesi gün erkek kurbağa görevini üstenip dişiyi elimize alıyoruz, karnına masaj yapıp sıkıştırarak yumurtaları bırakmasını sağlıyoruz. Bu işlem için HCG’nin kullanılması da Hogben’e kadar uzanıyor.

Karşılaştımalı hormonbilim üzerinde çalışmakta olan Hogben, salgıladığı hormonlar arasında gonadotropinlerin de bulunduğu hipofiz bezinin kurbağaların deri rengi üzerindeki hormonal etkilerini araştırıyormuş. Hogben X. laevis‘e hamile kadınlardan alınan idrarı enjekte edince hayvanın yumurtladığını gözlemlemiş ve 1930 yılında bunu rapor etmiş. O zamanlar hamile kadınların idrarında HCG hormonu bulunduğu biliniyormuş. Fakat hızlı sonuç veren kolay bir hamilelik testi henüz ortalarda yokmuş. 1933 yılında ise Shapiro ve Zwarenstein isimli iki diğer bilim insanı, Hogben’den bağımsız buldukları iddia ederek X. laevis‘in hamilelik testi için kullanımına yönelik bir makaleyi Nature’da yayınlamışlar. (Bunun üzerine bu değerli bilim insanlarının nasıl da çirkefleşip yıllar süren bir kavgaya gark olduklarına hiç girmiyorum. Sahalarda görmek istemediğimiz hareketler). Velhasılkelam, sen Afrikalı kurbağa kalk taa oralardan, gel bu Avrupalılar hamile mi değil mi diye koştur, (muhtemelen sonunda) canından ol.

İşte laboratuvar alemlerine girişi böyle olmuş X.laevis‘in. Artık her yerde rahatça bulunabildiği, nasıl yetiştirileceği, besleneceği konusunda bir bilgi birikimi oluştuğu için, işleri zaten saksıyı çalıştırmak olan bilim insanları “biz bu kurbağayı sadece hamilelik testi için kullanmayalım, deneyler için de kullanalım yahu” demişler. Bir ayda kendisinden binlerce yumurta elde edilebilen X.laevis sayesinde gelişim biyologları, her ilkbahar doğadan hayvan örnekleri toplamak zorunda oldukları yıllık araştırma döngüsünü sonunda kırmayı başarmışlar. Gelişim biyolojisinin babalarından Spemann, 40 yıllık “baharda semender yavrusu toplama” ritüeline son verip o yıl ilkbaharın tadını çıkarmış.

Kurbağanın Güney Afrika sularından Kuzey Amerika ve Avrupa’nın laboratuvar tezgahlarına yolculuğu böyle. Daha ayrıntılı bilgi edinmek isterseniz Gurdon ve Hopwood’un makalesine buradan ulaşabilirsiniz.

B. Duygu Özpolat

Fotoğraflar: İlk fotoğraf A. Murat Eren‘e ait. Diğer fotoğraflar ve resimler için Google’a teşekkür ederiz :)

Not: Bu yazının biraz değiştirilmiş bir versiyonu, Yaşambilim ile eşzamanlı olarak Moleschino‘da yayınlanmaktadır.

Bu blog, Internet’te Yaşambilim (yani Biyoloji) alanında güncel bilgiler içeren Türkçe kaynakların azlığı ya da yetersizliğinin bizleri rahatsız ve huzursuz edişinin doruk noktaya ulaştığı bir anda, “bu ülkenin bize ihtiyacı var” sanrısına kapılmamız sonucu ortaya çıkıverdi. Blogun ileri seviyede yazı ve bilgiler içermesini amaçlıyoruz (olaylar nasıl gelişecek göreceğiz). İleri seviyeden kastımız, temel bilgiler yerine, biz yazarların laboratuvar deneyimleri, üzerinde çalıştığımız projeler ve ilgi alanlarımız doğrultusunda daha teknik ve bilimsel bilgiler içeren yazılara yer vermek.

Yazılanlar hakkında yorumlar aracılığıyla bilgi alış verişi ve tartışmaların yapılması, böylece blogun okurları ile üretmesi, düşündürmesi, sorulara cevap olması, yeni sorular sordurması da gönlümüzden geçenler arasında.

Keyifle okuyacağınızı ve katılacağınızı umuyoruz.