Gelecek Genom’da

DNA, gen, genom ya da genetik bir çok kelime ve kavram soru işaretleriyle birlikte pek çok insanın kafasını kurcalayan noktalar olarak ön plana çıkmakta. Ancak tüm bu kavram ve bilgiler hakkında sonsuz kaynak, google ile çok yakınınızda ve kolaylıkla ulaşılabilecek mesafede. Artık önemli olan bu kavram ve kelimelerin neden önemli olduğunu anlamak ve bu teknolojiyi nasıl kullanabileceğimiz üzerine düşünmek. Çünkü önümüzdeki kısa bir süre içinde yeni bir teknolojik kırılma yaşayacağız ve bu kırılma kesinlikle biyoteknolojide olacak. Bu ön görünün pek çok sebebi olmakla birlikte, basit sebeplerini kısaca bu yazıda anlatacağım.

Genomun önemine dair pek çok vurgu pek çok bilim adamı (buradaki bilim“adamı” kelimesinde yer alan “adam” erkek cinsiyetine vurgu yapmamakta olup, “insan” kelimesi ile eşdeğer bir anlamda kullanılmıştır.) ve lider tarafından yapıldı. Ancak bunlardan en çarpıcılarından biri Steve Jobs’un yaklaşımıydı. Steve Jobs yine tarihte pek çok ilklerin arasında yerini almayı başaran bir insan olarak tabi ki genomunu sekanslatması ile de bazı ilklerin arasında yerini aldı. Şöyle ki Steve Jobs genomu sekanslanan ilk 20 insan arasında yer almaktadır. Aslında bu hastalığının belli bir evreyi geçmesinden sonra kanserle mücadelesinde denediği bir yol olmuştur.

“I’m either going to be one of the first to be able to outrun a cancer like this, or I’m going to be one of the last to die from it.”
Steve Jobs

Evet kısaca kanserine çare olup olmayacağını denemek istemiş, ama daha da fazlası, genom araştırmalarının gelecekte bu kapıyı aralayacağının önemli işaretlerini vermiştir bu kısa deyişiyle bize. Steve Jobs kanser ile mücadelesinde başarılı olamadı. Bunun pek çok sebebi olmakla birlikte gen tedavisinin neden başarılı olamadığı da o dönemde çok sorgulandı. Önemli noktalarından bir kaç tanesi, genom yapısının daha yeni çözülmüş olması, yeterli verinin henüz toplanamamış ve ayrıca kansere sebep olan genler ve bu genlerin ürünleri olan proteinlerine müdehale edilmesi kolay değildi. Ancak, o günlerden sonra nanoteknolojide yaşanan hızlı gelişmeler artık günümüzde kanser için gen tedavisi gibi bir opsiyonu daha mümkün kılabilir görünmekte olup, özel gen bölgelerini hedefleyen ilaçlar geliştirilmeye başlanmıştır. Bunun yanı sıra yeni moleküler tekniklerin geliştirilmesi ile gen editleme gibi ufuk açıcı uygulamalarda hayatımıza girmeye başlamıştır (2).

Steve Jobs, kendi genomunun sekanslanması için 2011 yılında 100 000 dolardan fazla kaynak ayırmıştır. Ancak günümüzde genom sekanlama maliyeti bir kaç bin dolar seviyesine inmiştir. Tarihsel olarak bakmak gerekirse, ilk insan genom projesi, 3 milyar dolar civarında bir kaynak ile yürütülmüş ve 2001 de ilk insan genomu taslağı yayınlanmıştır. Daha sonra ise genom sekanslama maliyeti çok daha düşük seviyelere inmiştir. Aynen grafikte görülebileceği gibi, ilk başta Moore kanunu ile tutarlı bir düşüş, daha sonra ise teknolojik olarak sekanslama maliyetlerinin azaltılması ile daha hızlı bir eğimle azalmıştır.

Genom sekanslama maliyetine dair tarihsel bir grafik.

Kısaca ve basit bir şekilde DNA dizimizin ortaya çıkarılması ile ilgili önemli tarihlere bakmak gerekirse aslında çok hızlı bir teknolojik dönüşüm yaşadığımızı görebiliriz ve aslında bu teknolojik dönüşümün neredeyse geometrik bir artış sergilediği görülebilir.

James Dewey Watson, Francis Harry Compton Crick, Maurice Hugh Frederick Wilkins, Rosalind Franklin (!), Nobel Ödülü, 1962.

Kısaca 1953 yılında watson, Crick ve Franklin’in başı çektiği araştırmalarla DNA molekülünün kimyasal yapısı ortaya çıkarıldı ve adenin, timin, guanin ve sitozin molekülleri ile tüm genetik bilgimizin nasıl şifrelendiği ortaya kondu.

Bu sürecin devamında, DNA araştırmaları büyük bir hız kazandı. Özellikle Polimeraz Zinci Reaksiyonu diye anılan bir tekniğin gleiştirilmesi ile DNA araştırmaları inanılmaz bir ivme kazandı ve bugün kullandığımız pek çok tekniğin temeli atıldı.

Daha sonra, Human Genome Project (tr) kapsamında uluslararası konsorsiyumun yoğun çalışması ile (Aslında bu hikaye çok uzun çünkü sadece amerika ve uluslararası konsorsiyom değil, Celera isimli şirket ve Craig Venter’de bu konsorsiyum ile rekabet halinde aynı işe başladı. Ve belki de insan genom sekansı projesinin en ilginç hikayesini oluşturdular.) 2001 yılında insan genomunun ilk taslağı yayınlandı. 3 Milyar dolar harcanan bu proje ile çok daha zor ve yoğun çalışmalar gerçekleştirildi. Ancak, günümüzde gerçekleştirilen genom çalışmaları için masrafların azalmasının temeli atıldı. İşte bu temel ilede 1000 Genomes Project hayata geçirildi.

İnsan Genom Projesi hakkında sayılar :

  • Genom boyutu 3,209 Mb Gen ve pseudogen
  • 41,566 mRNA 67,793
  • Diğer RNA 16,914
  • Protein 70,368

İnsanlar her ne kadar birbirlerine benzeseler dahi, her biri kendine özgü bir DNA yapısına sahip ve her bireyin genomunda farklılık yaratan binlerce noktada değişiklik bulunuyor. Bu ise, insanların dış görünüşündeki farklılıklarından, davranışlarındaki farklılıklara; ilaçların yan etkislerini hissetmelerinden, yedikleri yiyeceklerden faydalanımlarına ve spor performanslarından günlük hayatlarındaki her değişikliğe sebep olan farklılıkların temelini oluşturmakta aslında. İşte 1000 genomes project insanlar arasındaki bu farklılıkların bir kataloğunu çıkarmak amacı ile hayata geçirilen bir proje oldu ve en son Ekim 2015'te son raporunu yayınladı.

1000 Genomes Project’in araştırmacılarından neler yapıyorlar, nasıl yapıyorlar ve 1000 genomes projet’in özeti. Kesinlikle dinlemeye değer. Eski bir video ancak bilgilendirici.

Bu raporda,

  • 26 popülasyon çalışıldı
  • 2504 insan genomu sekanslandı
  • 240 tane genin farklı kişilerde yok olduğu ortaya çıkarıldı
  • 88 milyon tane farklı nokta olduğu ortaya çıkarıldı

Artık günümüzde pek çok özel teşebbüs insan genomunu sekanslama hizmeti de vermeye başladı. Yaklaşık olarak 40'a yakın biyoteknoloji firması düşük maliyetlere bu hizmeti sunabilmekte. Böylece insanların çeşitli sorularının cevaplarını genlerinde bulmak üzere hizmetler geliştirdiler. Bunlar kişilerin atasal soylarının takip edilmesi, spor preformansı hakkında daha ön görülü olabilmek için genom analizi, hastalıklara karşı duyarlılığı araştırma çalışmaları, ilaç etkileşimleri için çalışmalar ve daha yoğun oalrak ise genetik hastalıklar ve kanser gibi daha amansız sağlık problemleri için çözüm arayışları gibi çeşitli sebeplerle gerçekleştiriliyor. Yapılan bir çalışmada, günümüze kadar yaklaşık olarak 250 000 kişinin genomunun sekanslandığını ortaya koyuyor ( Steve Jobs 2011 yılında ilk 20'deydi, aradaki artış ciddi bir sayıya işaret etmekte ! ). Özel teşebbüslerin de artması ile bu sayının her geçen gün artacağını tahmin etmek ise o kadar zor bir iş değil !

Türkiye’ye baktığımız zaman ise, bu ve benzeri servislerin arttığını görmek mümkün. Günümüze kadar “tıbbi genetik” laboratuvarı olarak hizmet veren pek çok laboratuvar aslında bulunmakta idi. Ancak bu laboratuvarlarda sunulan hizmetler genel olarak geleneksel olarak taranan bazı genler ve yine bu belirli genlerdeki belirli polimorfizmlerdi. Kısaca doktorunuz size bir genetik test yaptırmanızı öneriyordu ve gidip bu testi yaptırıyordunuz. Ancak özellikle dünya çapında da bahsettiğimiz kişisel genom taraması yapan yeni nesil genetik test hizmetleri bunların çok ötesinde servisler sunmakta. Tabi bu durum Türkiye’de de yeni servislerin ortaya çıkmasını sağladı. Ancak gerçek anlamda henüz kişisel genom sekanslama servisi henüz hiç bir firma tarafından henüz sunulmamakta.

Bu özel teşebbüslere bir örnek vermek istiyorum. 23andMe pek çok insanın aslında duymuş olabileceğini tahmin ettiğim bir şirket. 99 dolara, genomunuzdaki farklılık yaratan noktaları çıkaran ve buna göre bir sağlık raporu oluşturan bir şirket olarak işe başladılar. İlk çıkışlarında gerçekten sansasyonel bir iş ortaya koyan 23andMe daha sonra FDA’nın kısıtlamalarına takıldı ve sağlık alanındaki hizmetleri kısıtlandı. Bu aslında sadece 23andMe’yi değil diğer pek çok şirketi derinden etkileyen bir kısıtlama oldu. Ancak şirket şimdiki çalışmalarını atasal soy hatları araştırması olarak sürdürüyor. Pek çok diğer şirket gibi.

DNA sekanslama teknolojisinde çığır açan ufuklar !

Bunun yanı sıra DNA dizileme çalışmalarının deneysel yönüde her geçen gün daha da ileri teknoloji kullanan bir hale gelmekte. Özellikle nanoteknolojinin kullanılması ile geliştirilen cihazlar ile, USB flash bellek boyutunda sekanslama cihazları geliştirildi ve şu anda deneme çalışmaları dünyanın pek çok noktasında devam etmekte.

Ve Google, aslında Google bu çalışmalar için gerçekten çok temel ve önemli yatırımlar yapmış durumda. Google Venture’ın 23andMe gibi pek çok genetik ve biyoteknoloji şirketine yaptığı yatırımlar bir yana, Google Colud servis içinde sunduğu Google Genomics servisi ne kadar ön görülü olduğuna işaret etmekte.

Google, kendi cloud alt yapısı ve çözümlerini kullanarak, DNA verilerinin depolanması, işlenmesi ve araştırılması için ciddi bir hizmeti faaliyet geçireli uzun zaman olmakta. Ve bu servis dünya çapında pek çok enstitü tarafından hali hazırda kullanılmakta.

Yani aslında dünya yeni bir dönüşümün eşiğinde ve biz genel olarak bunun neredeyse hiç farkında değiliz ! Gerek akademisyenlerin gerekse özel teşebbüslerin bu gelişmeleri daha yakından takip etmesi ve geleceğe dair planlarını yaparken bu noktaları göz önüne almasının, gelecek 50 yılda dünyadaki ekonomik sistemde güçlü bir şekilde yer alabilmek için anahtar rol oyanayacağı aşikar. Umarım yazıyı okuyan herkeste ufak bir merak kırıntısı oluşturabilmişimdir ve bu işin bir ucundan tutmak için şevk yaratabilmişimdir.

Bu yazı ve içindekiler 30 Nisan 2016'da Cer Modern/ANKARA’da gerçekleştirilen WTM Ankara’da sunulmuştur.

Diğer kaynaklar ve isteyene daha fazlası : 
1-) http://www.yourgenome.org/stories/personal-genomics-the-future-of-healthcare

2-)Yeni geliştirilen genom editleme methodu hakkında bir haber ve buna dair bilimsel yayın : 
- http://www.independent.co.uk/news/science/crispr-breakthrough-announced-in-technique-of-editing-dna-to-fight-off-deadly-illnesses-10420050.html 
- http://www.nature.com/cgt/journal/v22/n11/full/cgt201554a.html

3-) https://www.genome.gov/11006943/human-genome-project-completion-frequently-asked-questions/

İlham verici diğer videolar :

1-)Now, we’ve got that : https://www.youtube.com/watch?v=owJ5MJAXMLI

2-) https://www.youtube.com/watch?v=LBn__zsd7-4

3-) İnsan genom dizilemesi ve shotgun sekanslama : https://youtu.be/-gVh3z6MwdU

4-) Baştan sona genom sekanslama : https://youtu.be/MvuYATh7Y74

5-) Yeni başlayanlar için DNA : https://youtu.be/aeAL6xThfL8