D.     GEN MÜHENDİSLİĞİ UYGULAMALARININ YARARLARI

Rekombinant DNA tekniği bulunduğu ilk dönemlerde sadece genlerin organizasyonu, düzenlenmesi ve mutasyonlar gibi temeli akademik çalışmalara dayanan araştırmalar için kullanılıyordu. Genetik mühendisleri bu yöntemi endüstride biyoteknoloji adı altında farklı alanlarda uygulayarak, ekonomik değeri yüksek olan birçok ürün elde etmektedirler.

a)      DNA Parmak İzi

Her bireyin DNA nükleotit dizilimi kendine özgüdür. İnsan genomunun bu özelliği dikkate alınarak günümüzde suçluların tespitinde, babalık testlerinde ve toplum sağlığı gibi insanla ilgili birçok araştırmada kullanılan rekombinant DNA tekniğine dayalı DNA parmak izi yöntemi geliştirilmiştir.

İnsan genomunda anlamlı ve anlamsız diziler bulunmaktadır. Anlamsız diziler her hangi bir proteini şifrelemeyen ve büyük çoğunluğu tekrar eden DNA dizilerinden oluşmaktadır. Tekrar edilen anlamsız dizilerin sayısı ve baz dizilimi bireyden bireye farklılık gösterir. Bu dizilerin çok az bir kısmı (%10–15) DNA parmak izi yöntemiyle genetik teşhislerde kullanılmaktadır.

DNA parmak izi yönteminin basamakları aşağıda verilmiştir.

1.       Bireyden alınan DNA örneği uygun restriksiyon enzimleri ile kesilir.

2.       Tekrar edilen DNA parçaları PCR (polimeraz zincir reaksiyonu) yöntemiyle çoğaltılır.

3.       Elde edilen DNA parçaları jele yüklenir ve elektroforez tekniği ile DNA’lar büyüklüklerine göre değişik uzaklıkta bantlar oluşturulur.

4.       DNA’ya bağlanan bir boyanın ilave edilmesinden sonra, oluşan bantlar ultraviyole ışık altında floresan pembe renkli bir bant oluşturur.

Oluşan bant profiline DNA parmak izi adı verilir. DNA kaynağı olarak bir bireyin hangi dokusu kullanılırsa kullanılsın oluşan DNA parmak izi aynı olur. Fakat bireyden bireye DNA parmak izi farklı olup farklı bant profilleri oluşturur. Günümüzde bu özellik adli vakalarda kullanılarak birçok suçlu tespit edilmektedir. Aşağıda bir cinayet olayının aydınlatılması amacıyla kullanılan DNA parmak izi yöntemi gösterilmiştir.

b)     Tıp ve Eczacılıkta Uygulanması

Rekombinant DNA teknolojisi tıp ve eczacılık endüstrisine yeniden şekil vermiştir. Bu teknoloji hem hastalıkların tanısı hem de eczacılık ürünlerinin geliştirilmesinde tıbbi yönden birçok katkı sağlamaktadır. Bu teknoloji genelde protein olmak üzere, yararlı pek çok eczacılık ürünün elde edilmesinde kullanılmaktadır. Şeker hastalığının tedavisinde kullanılan insülin hormonunun üretimi bu durumun en güzel örneklerinden biridir.

İnsanlarda şeker hastalığı, pankreastan salgılanan insülin hormonunun yetersizliğinde ortaya çıkar. Daha önceleri bu hastalığın tedavisinde domuz ya da sığırlardan elde edilen ve insan insülini ile aynı olmayan insülin hormonu kullanılmaktaydı. Bu yolla elde edilen insülinin hem maliyeti çok yüksekti hem de insanlarda bazı alerjik durumlara neden olabiliyordu. Günümüzde bu sorunlar rekombinant DNA tekniği ile çözülmüş durumdadır. Bu teknikle sağlıklı bireylerden izole edilen insülin genleri klonlanarak E.coli bakterilerine aktarılır. Daha sonra bu rekombinant bakterilerin ürettiği insülin hormonu saflaştırılarak şeker hastalarının tedavisinde kullanılır

Büyüme dönemindeki çocuklarda büyüme hormonunun az salgılanması sonucunda cücelik hastalığı oluşur. Eskiden sadece kadavraların hipofiz bezinden çok büyük zorluk ve masraflarla elde edilen bu hormon, artık bu teknoloji ile çok miktarda ve ucuza üretilebilmektedir. Mikrobik hastalıklara karşı kullanılan antibiyotik ve interferonlar da gen transferi yapılan bakterilerden elde edilen eczacılık ürünleri arasındadır. Bu teknoloji aynı zamanda hastalıkların teşhisi alanında da yaygın bir kullanıma sahiptir. Ayrıca bu hastalıkların gen tedavisi ile düzeltilmesi konusunda araştırmalar devam etmektedir. Gen tedavisi etik ve sosyal açıdan birçok sorunu beraberinde getirdiği için bu konudaki çalışmalar sıkı bir denetim altındadır

 ”Eczacılık” hayvanları: Bu transgenik koyunlar, bir insan kan proteini için gen taşımaktadırlar; bu koyunlar, bu proteini kendi sütlerinin içerisine salgılarlar. Bu protein, sistik fibrozis ve diğer bazı kronik akciğer hastalıklarına sahip hastalarda, akciğer harabiyetine katkı yapan bir enzimi etkisiz hale getirmektedir. Koyunların sütünden kolayca saflaştırılan bu protein, günümüzde, sistik fibrozisin tedavisinde deneme amaçlı kullanılmaktadır.

c)      Tarımda Uygulanması

Biyoteknoloji endüstrisi, tarım bitkilerinin besin değerini artırmak, böcek ve herbisitlere karşı direnç sağlayan genleri transfer ederek tarım bitkilerini güçlendirmek için rekombinant DNA metodlarını kullanmaktadır.

Gelişen teknikler farklı bitki türleri arasında gen transferleri ile bitkilerin besinsel değerinin artırılmasına olanak sağlamaktadır. Bunun en güzel örneklerinden bir tanesi altın pirinçʼtir. Doğal pirinç A vitamininden yoksundur. Pirincin temel besin kaynağı olduğu ülkelerdeki birçok çocukta A vitamini eksikliğine bağlı olarak körlük oluşmaktadır. Genetik mühendisleri bu durumu değiştirmek için nergis çiçeğinden izole ettikleri genleri bakteriler aracılığı ile pirinç bitkisine aktararak “altın pirinç” adı verilen transgenik pirinç bitkisini üretmişlerdir. Bu bitki A vitamini yapımında kullandığımız beta karoteni içeren sarı pirinç tanelerini üretmektedir. Başlıca gıdası pirinç olan dünya popülasyonunun yarısında, A vitamini eksikliğini önlemek için altın pirinç bir umut ışığı olmuştur.

Tarımın en önemli sorunlarından biri ürüne yüksek oranda zarar veren böceklerle mücadeledir. Bu amaçla böcek öldürücü ilaçlar kullanılır. Ancak bu ilaçların uzun süreli kullanımı çevre kirliliği yaratarak insan sağlığını tehdit etmekte ve böceklerde direnç kazanma gibi sorunlara yol açmaktadır. Bu sorunları ortadan kaldırmak için rekombinant DNA teknolojisi kullanılarak böceklere dirençli bitkiler elde edilir. Örneğin bir bakteri toksini belirli böcekleri öldürürken, hayvanlara ve insanlara zarar vermez. Toksini oluşturan gen, bakteri plazmidi aracılığıyla bitkilere aktarılır ve bunun sonucunda böceklere dirençli pamuk, tütün ve domates gibi transgenik bitkiler elde edilir. Böylece böcek öldürücü ilaçların kullanımı azaltılarak, doğadaki ekolojik dengenin bozulması engellenebilir. Tarımsal alanlardaki diğer bir sorun ise yabani otlardır. Bu otlar ile mücadelede yaygın olarak ot öldürücü ilaçlar (herbisitler) kullanılmaktadır. Ancak bu ilaçlar sadece yabani otları öldürmemekte aynı zamanda kültür bitkilerine de ciddi zararlar vermektedir. Ot öldürücülere dayanıklılık genleri bakterilerden ya da doğal olarak dayanıklı bitkilerden izole edilerek kültür bitkilerine aktarılmaktadır. Böylece kültür bitkileri ot öldürücülere karşı direnç kazanmakta ve ürün kaybının önüne geçilmektedir

Gen Mühendisliğinin Bitkilerde Kullanımıyla

*        Virüslere dirençli bitkiler.

*        Böceklere dirençli bitkiler.

*        Uzun ömürlü bitkiler.

*        Tatlı bitkiler. (şeker düzeyi düşük)

*        Herbisidlere toleranslı bitkiler.  (Herbisid: Yabani otları öldüren kimyasal ilaçlar)

*        Besleyici bitkiler.

*        Soğuğa dayanıklı bitkiler elde edilebilir. 

d)     Hayvanlarda Uygulanması

Gen mühendisliği çiftlik hayvanlarının tedavisinde kullanılan aşı ve büyüme hormonlarının yapımında rutin olarak kullanılmaktadır. Aynı zamanda bu yöntemler kullanılarak daha kaliteli yüne sahip bir koyun, az yağlı ete sahip bir sığır ya da daha kısa sürede gelişerek süt vermeye başlayan bir inek elde etmek mümkündür.  Örneğin bilim insanları bir sığır ırkında fazla kas (yediğimiz etin büyük bir kısmını kas oluşturur) gelişimine neden olan bir geni izole ederek farklı ırklardaki sığırlara hatta koyunlara aktarmışlar ve böylece daha fazla et üreten transgenik organizmalar elde etmişlerdir

e)      İnsanlarda Uygulanması

Virüsler kullanılarak hücrelerdeki genlerin bozuk olanları sağlam olanları ile yer değiştirebilir. Bu tekniğe gen terapisi denir. Gen terapisi sayesinde kalıtsal hastalıkların olumsuz etkileri ortadan kaldırılabilir. Böylece genetik hastalıklara sahip insanlar sağlıklı yaşayabilirler. Kalıtsal hastalıkların kökeninin anlaşılması ve tedavi edilebilmesi, ancak insan genomunun tam anlamıyla deşifre edilmesiyle mümkün olacaktır. Bu amaçla 1990 yılında ABD ve Avrupa ülkelerinin katıldığı “İnsan Genomu Projesi” adı altında büyük bir çalışma başlatılmıştır.

Uluslararası nitelikte olan bu proje üniversite ve araştırma enstitülerindeki 20 araştırma grubunun birlikte finanse edilmesiyle organize edilmiştir. Bu projedeki amaç yakla şık üç trilyon baz uzunluğundaki haploit (n) insan genomunun DNA dizilimini bularak, gen haritasını çıkartmaktı. Proje 2003 yılında tamamlanmış ve bitmiş dizi yayınlanmıştır. Nükleotit dizilerinin aydınlatılması birçok hastalığın teşhis ve tedavisini kolaylaştıracağı, kalp ve kanser gibi ölümcül hastalıkların daha önceden teşhis edilip önlenebileceği düşünülmektedir.