Tuğba İNCE – Açık Pencere

Akademik Pusula: İnsan Genom Projesi Nedir?

Tuğba İNCE — Mon, 02 Jan 2023 09:44:06 +0000

Bu hafta insanlık tarihindeki en büyük keşiflerden biri olan İnsan Genom Projesi’nden bahsedeceğiz. İnsan vücudundaki kalıtsal bilginin tamamına ‘’genom’’ adı verilmektedir.1990 ile 2003 yılları arasında yürütülen İnsan Genom Projesi farklı ülke ve kurumların iş birliğiyle yürütülen en büyük biyolojik araştırma projesidir. Projenin amacı DNA’mızı oluşturan baz çiftlerini belirlemek, insan genomunun tüm genlerini fiziksel ve işlevsel açıdan tanımlamak ve gen haritasını çıkararak genetik yapıyı belirleyen şifreleri çözümlemektir. Bir insan inşa etmek için kullanılan bu şablona insanın genetik talimat kitabı da diyebiliriz. İnsan Genom Projesi sonucunda insan genlerinin 21.300 kadarı ortaya çıkarılmıştır. Bu araştırmayla hastalıkların genetik sebepleri saptanarak son derece etkili teşhis ve tedavi yöntemleri geliştirilebilir ve insanların bireysel genetik yapılarına göre sağlık ihtiyaçlarının daha iyi anlaşılması sağlanabilir.

Genetik Kodlama: CRISPR Teknolojisi

Tuğba İNCE — Fri, 21 Oct 2022 16:24:30 +0000

2012 yılında mikrobiyolog Emmanuelle Charpentier ve biyokimyacı Jennifer Doudna adındaki iki bilim kadının keşfettikleri ve kendilerine 2020 Nobel Kimya Ödülü’nü kazandıran CRISPR/Cas9, moleküler biyoloji ve genetik alanında yeni bir çağ başlattı. DNA zincirinin kesilip, yeniden birleştirilebilmesini sağlayan bir teknoloji geliştirdiler. Bu teknoloji sayesinde hayatımızın kodlarını yeniden yazmak mümkün hale geldi.

Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats

“Düzenli aralıklarla bölünmüş palindromik tekrar kümeleri” adı verilen CRISPR teknolojisi, aslında bakterilerin virüs kaynaklı enfeksiyonlar ile nasıl savaştığını araştırırken keşfedildi. Bakterilerde bulunan CRISPR adlı bağışıklık sisteminin bir kısmı, virüssel DNA’yı tespit ederek yok edebilen Cas9 adlı proteinden oluşur.

Araştırmaları sırasında Charpentier ve Doudna, bu sistemin belirli DNA parçalarının çıkarılması ve eklenmesinde bir genetik mühendislik yöntemi olarak kullanılabileceğini keşfettiler. Bunu düşündüren, hücrelerin hasarlı DNA parçalarını tespit edebilmesi ve tamir etme yeteneğinin olmasıydı. Bu genetik makasın nasıl çalıştığını anlamak için insanın kalıtsal bilgisi olan DNA’nın yapısını anlamak gerekir.

Canlıların vücudundaki her hücrede bulunan DNA denilen çift zincir aslında Adenin, Timin, Guanin ve Cytosine (Sitozin) yani A, T, G ve C bazlarının çeşitli kombinasyonlarla yan yana dizilmesinden ve karşılıklı bağlanmasından meydana gelir. İkili DNA zincirinde A ile T ve G ile C bazları karşılıklı olarak bağlanırlar. RNA’da ise A ile, T yerine U (Urasil) eşleşir. DNA’daki baz grupları genleri oluşturur ve bu genler bir görevi yerine getirecek olan belirli bir proteini kodlar. Bunun için ikili DNA zinciri ayrılarak, uygun baz dizilimine sahip bir RNA zinciri ile eşlenir.

Teknolojide makine kodlamada 0’lar ve 1’lerin özel dizilimi ile dijital dünyanın oluşturulduğu gibi, bazlar da canlıların genomunu yani tüm genetik materyalini oluşturur. Bu genetik materyal insanın tüm biyolojik ve fizyolojik özelliklerini meydana getirdiği gibi aynı zamanda çeşitli hastalıklara sebep olan 75.000 farklı mutasyondan birini barındırıyor olabilir. İşte CRISPR adı verilen bu genetik makas yardımıyla, hastalığa sebep olan mutasyonlu gen kesilip atılabilir. Hatta sadece hastalıklar değil, normal olan genler de daha iyisi ile değiştirilebilir (örneğin gen dopingi).

Tüm canlıların genetik materyali olduğu düşünülürse, canlı olan her şey yeniden kodlanabilir. Elbette bu teknolojinin karanlık ve etik açıdan sorunlu yönleri de var ve bu yönleri sebebiyle hukuksal düzenlemeler gerektirmektedir. 2018 yılında Çinli bilim insanı He Jiankui, tüp bebek tedavisi sırasında ikiz embriyoların CRISPR-Cas9 yöntemiyle genetiğini değiştirerek HIV virüsüne karşı bağışıklık kazanmış bir şekilde dünyaya gelmesini sağladı. Genetik değişikliklerin erken veya ileri yaşlarda neden olabileceği sorunlar bilinmemekte ve bu sebeple sağlıklı bireyleri tehlikeye atma olasılığı bulunmaktadır.

İnsanlar veya insan embriyosu üzerinde yapılabilecek genetik tasarımlar, birçok ülkede gelecek nesillere aktarılabileceği ya da diğer genlere zarar verilebileceği endişesiyle yasak. Bu sebeple He Jiankui hapis ve para cezası aldı. Öte yandan bu teknolojinin farklı alanlarda yararlanılabilecek iyi yönleri de mevcut. Örneğin bitki ıslahı ile tarımda iyileştirmeler de mümkün.

Bitkilerde yapılacak genetik modifikasyonlarla değişen iklim koşullarına, özellikle kuraklığa, çürümeye, kararmaya ve hastalıklara dayanıklı ziraat ürünleri yetiştirilebilir ve besin değerleri artırılabilir. Nüfusla birlikte artan talebi karşılamak için de mahsül verimliliğini arttırmak mümkün. Tahıl ürünlerinin dünyadaki gıda talebinin üçte ikisini oluşturduğu ve iklim koşullarının tarım üzerindeki olumsuz etkileri düşünülürse bunun
beslenme açısından da çok büyük bir gelişme olduğu ortadadır. CRISPR, gen düzenleme yöntemleri içerisinde en hızlı, kolay ve düşük maliyete sahip yöntem olarak büyük bir potansiyel vadetmektedir.

CRISPR-Cas9 Nasıl Çalışır?

Moleküler makas da denilebilecek Cas9 enzimi DNA zincirini kesmek için kullanılır. Virüsler bir hücreyi enfekte ettiklerinde DNA’larını o hücreye aktarırlar. Cas proteinleri,aktarılan virüs DNA’sının bir kısmını keserek çıkarır ve bakteri DNA’sının CRISPR bölgesine ekler. Bu bölgenin kimyasal olarak fotoğrafını çeken Cas proteinleri, bir RNA kopyasını (rehber/ guide RNA) oluşturarak Cas9 enzimine bağlar. Cas9 enzimi bir muhafız gibi hücre içerisinde dolaşır ve virüs bir daha bulaştığında DNA’sından onu tanıyarak hemen yok eder. En önemli noktalardan biri, bu bilgiler kalıtsal olarak sonraki nesillere aktarılmaya devam eder. 2012 yılında iki bilim insanı bu yöntemi başka DNA’larda da kullanmanın bir yolunu buldular. İmla hatasını düzeltir gibi genleri düzenlemek mümkün hale geldi. Bakteri dünyasını kenara bırakacak olursak laboratuvarda bu yöntem şu şekilde işlemektedir: Düzenlenmek istenen gene uygun rehber RNA oluşturularak Cas9’a bağlanır, bu sayede Cas9 doğru geni bularak keser. Kesilen bölgedeki gen de silinebilir ya da yeni bir DNA dizisi yerleştirilebilir. Bu sayede her gene müdahale edilebilmekte ve genetik kaynaklı neredeyse tüm hastalıkların tedavisi mümkün hale gelmektedir. Örneğin kistik fibrozis, beta talasemi, orak hücreli anemi ya da Huntington hastalığına sebep olan mutasyonlar düzeltilebilir. Genetik kaynaklı nadir hastalıkların %89’unun CRISPR sayesinde tedavi edilebileceği tahmin edilmektedir. Tüm canlılar üzerinde uygulanabilir olması sayesinde sadece insanlarda ve bitkilerde değil, hastalık yayan sineklerde de değişiklik yapılması olanağı sağlamaktadır. Örneğin sivrisinekler üzerinde uygulanarak sıtma yayması engellenebilir. İnsanlar ve hayvanlar üzerinde yapılacak olan deneylerin öncesinde etik kurulu tarafından incelenmesi ve onay alması gerekmektedir. Uzun vadeli sonuçları bilinmediğinden, hala gelişmesi gereken bir teknolojidir.

Kaynakça

• Henle, A., 2019. How CRISPR lets you edit DNA – Andrea M. Henle. [online] TED-Ed. Available at: .
• Özcan, B., 2022. Genetik alanındaki en büyük keşif Nobel ödülü aldı: CRISPR-Cas9 nedir? – Barış Özcan. [online] Barış Özcan. Available at: .
• Doudna, J., 2022. How CRISPR lets us edit our DNA. [online] Ted.com. Available at:
.
• BBC News Türkçe. 2022. Dünyada ilk kez embriyoların genlerini değiştiren Çinli bilim insanına 3 yıl hapis cezası – BBC News Türkçe. [online] Available at:
.
• BBC News Türkçe. 2022. ‘Dünyanın ilk genetik tasarımlı bebekleri Çin’de doğdu’ – BBC News Türkçe. [online] Available at: .
• Bilimteknik.tubitak.gov.tr. 2022. Nobel Kimya Ödülü 2020 Yaşamın Kodunu Yeniden Yazmaya Yarayan Bir Araç: Genetik Makas. [online] Available at:
.

Akademik Pusula: Luminol Nedir?

Tuğba İNCE — Sun, 24 Jul 2022 11:33:00 +0000

Adli bilimciler tarafından 1942’de, kan gibi oksitleyici bir maddeye temas ettiğinde lüminesansa yani ışıldamaya neden olan luminol maddesi keşfedildi. Bu madde sayesinde olay yeri inceleme ekipleri suç mahalindeki kan detaylarını çabucak ortaya çıkarabiliyor. Luminol o kadar hassas bir madde ki, milyonda bir oranında seyreltilmiş kanı bile tespit edebilir. Uzun yıllar geçse de, kan parçacıklarının yüzeye tutunabilmesi sayesinde eski suçların aydınlatılmasında luminol testinden yararlanılmaktadır. Hemoglobindeki demirle tepkimeye giren sıvı kimyasalların karbon, hidrojen, oksijen ve azot içeren luminol tozuyla karıştırılmasıyla elde edilen ‘’kemilüminesans’’ sayesinde kanın döküldüğü yer ve kan lekeleri incelenerek suçun işlenişi, cesedin taşınıp taşınmadığı ve failin olay yerinden nasıl ayrıldığı anlaşılabilir.

Video için tıklayınız!

Akademik Pusula: Kök Hücre Nedir?

Tuğba İNCE — Sat, 25 Jun 2022 21:19:50 +0000

Bu hafta sağlık alanında en ümit vadeden tedavi yöntemlerinden biri olan kök hücreden bahsedeceğiz. Sürekli olarak bölünebilen ve çeşitli hücre veya doku türlerine dönüşme yeteneğine sahip olan hücrelere kök hücre denilmektedir. İnsan vücudunda yaklaşık 200 farklı türde hücre bulunur. Bu hücrelerin her biri kök hücrelerin farklılaşmasıyla oluşmuştur. Yaraların onarılmasında ve yeni hücrelerin oluşturulmasında kök hücreler görev alır. 1 ila 3 günlük embriyolardan elde edilen her kök hücre ayrı bir birey oluşturabilirken, 5 ila 14 günlük embriyolardan elde edilen kök hücreler 200’den fazla farklı tür hücreye dönüşebilmektedir. Elbette yetişkinlerde de kök hücre bulunmaktadır fakat dönüşebilme yeteneği embriyonik kök hücrelere göre daha kısıtlıdır. Kök hücre araştırmaları sayesinde gelecekte zarar gören doku ve organları onarabilir, hatta yeni hücreler, dokular ve organlar oluşturmak için kök hücrelerden yararlanabiliriz.

Video için tıklayınız!

Vücudumuzun Moleküler Muhafızları: Bağışıklık Sistemi

Tuğba İNCE — Thu, 07 Apr 2022 08:19:15 +0000

İnsanlar hayatları boyunca ağır ve hafif birçok hastalık geçirir. İyileşme sürecinde vücudumuz büyük bir savaş verir. Vücudumuzda bulunan bu savunma sistemi nasıl işler? Bağışıklık nasıl kazanılır? Vücut kendine saldırır mı? Bu yazımızda bağışıklık sistemini oluşturan mekanizmayı tanıyarak sağlığımızı etkileyen tehditlere karşı vücudumuzun kendini nasıl koruduğunu ele alacak ve bağışıklığı etkileyen temel konulara değineceğiz.

Bağışıklık Nedir, Mikropları Nasıl Tanır?

Vücudumuzun iç ortamı; bakteri, mantar, virüs gibi mikroorganizmaların yaşamsal faaliyetlerini devam ettirmeleri için oldukça uygun bir ortamdır. Çünkü mikroorganizmalara ihtiyaç duydukları korumayı, ısıyı ve besini sağladığı gibi bir yerden başka bir yere gitmelerini de kolaylaştırır. Bu sebepten canlılar patojen dediğimiz hastalığa sebep olan etkenlere ya da zararsız ama vücuda yabancı hücrelere karşı bir savunma sistemi geliştirmiştir. Bu sisteme bağışıklık sistemi denir. Bağışıklık sisteminin vücudu savunabilmesi için vücuda ait olmayan şeyleri tanıyabilmesi gerekir. Bunun için görevlendirilen reseptör moleküller yabancı organizmanın veya hücrenin moleküllerine bağlanarak yabancı olup olmadığının anlaşılmasını sağlar. Yabancı moleküle bağlanan reseptörler vücudun savunma sistemini harekete geçirerek karşı tepki oluşturur.Doğal bağışıklık ve kazanılmış bağışıklık olmak üzere bu tepkiyi sağlayan iki tür bağışıklık vardır.

Doğal Bağışıklık

Doğal bağışıklık vücudumuzun mikropları soysal olarak tanıdıkları, anlık ve kısa süreli korumadır. Az sayıda reseptör kullanarak birçok patojenin sahip olduğu ortak özellikleri tanır.

Savunma sisteminin ilk hattında vücut bir yabancıyla karşılaşırsa ilk olarak doğal bağışıklık hızlı bir şekilde devreye girmektedir. Bu aşamada deri, göz, ağız, burun gibi yapılar ve salgılarıyla patojenin vücut içerisine sızmasına engel olunur. Eğer patojen içeri sızarsa savunmanın ikinci hattı devreye girer ve o mikroba özel olmayan, genel bir savaş başlatılır. Fagositik hücreler, doğal katil hücreler, antimikrobiyal proteinler, yüksek ateş ve yangısal tepki ile savunma yapılır. Fagositik hücreler patojeni yiyerek yok eden hücrelerdir. Doğal katil hücreler enfekte olan hücreleri ve kanser hücrelerini fark ederek bunların yok edilmesi için reseptörler salgılar. Bu hücreler doku ve organ nakillerinde vücudun nakli reddetmesine sebep olabilmektedir.Antimikrobiyal proteinler yani interferonlar enfekte olmuş hücrelerden ve bazı akyuvarlardan üretilir ve çevresindeki hücrelere sızarak patojenin bu hücrelerde çoğalmasını engelleyen maddelerin üretilmesini sağlar. Böylece grip gibi enfeksiyonların vücuda yayılmasına engel olur. Ayrıca fagositoz hücrelerini uyararak mikropların yok edilmesine yardımcı olur.38,5 – 39°C ateş orta düzeydedir ve mikropların çoğalmasını durdurarak, interferonlar ve fagositik hücrelerin daha etkili çalışmasını sağlayarak savunmaya yardımcı olur. Fakat 40 – 43°C yüksek ateş vücuttaki enzim yapısını bozarak vücuda zarar verir. Yangısal tepki canlı dokunun zedelenmeye karşı verdiği şişkinlik, ağrı, kızarıklık, sıcaklık artışı gibi tepkilerdir. Örneğin elimize kıymık battığında hissettiğimiz rahatsızlık yangısal bir tepkidir. Derimizde bir kesik oluştuğunda ve mikrop kaptığında bölgedeki kılcal kan damarları genişler ve kan miktarı artırılarak histamin salgılanır. Histamin sayesinde kılcal damarların geçirgenliği artar ve akyuvarlar damarlardan çıkarak mikropları etkisiz hale getirir.

Doğal bağışıklığın tüm bu savunma yöntemlerine rağmen, çeşitli adaptasyonlar geliştirmiş olan bazı patojenler fagositik hücrelerden kaçma yeteneğine sahiptir. Bazı bakteriler dışındaki kapsül sayesinde tanınmaktan ve fagositik hücreler tarafından yok edilmekten korunmaktadır. Lizozom enzimiyle yok edilmek için konakçı hücre içerisine alınan bazı bakteriler ise (ör. Tüberküloz (Verem)) parçalanmaya direnir ve doğal bağışıklıktan saklanarak çoğalır ve gelişir. Bunlar gibi, patojenlerin vücutta gizlenmesine yardımcı olan mekanizmalar bazı mikropları ve mantarları önemli tehditler haline getirmektedir. Dünya çapında her yıl Verem sebebiyle bir milyondan fazla kişi ölmektedir.

Kazanılmış Bağışıklık

Kazanılmış/ edinilmiş bağışıklıkta vücut daha önce tanıştığı yabancıya ona özgü reseptörleri ile saldırır. Patojene maruz kalınarak geliştirilir ve bu sayede patojenlerin belirli moleküllerinin özel bölümlerini tanıyabileceği bir reseptör kataloğu oluşturur. Doğal bağışıklığa kıyasla daha yavaş tepki gösterir ve birinci ve ikinci savunma hattını geçen mikroplarla humoral (sıvısal) ve hücresel olarak savaşır. Bu savaşta lenfosit adı verilen bağışıklık sistemi hücreleri kullanılır. Lenfositler sadece patojenleri değil, yukarıda bahsettiğimiz doğal katil hücreler gibi, kanser hücrelerini ve nakledilmiş olan doku veya organları da yok etmeye çalışır. Vücudumuzdaki her hücre gibi, lenfositler de kemik iliğinde bulunan kök hücrelerin farklılaşması ile oluşmaktadır. Kazanılmış bağışıklıkta savaşçı olarak B ve T lenfositleri kullanılır ve bu lenfositler yabancı maddelere karşı savunma proteinleri oluşturur. Bu yabancı maddelere antijen, savunma proteinlerine ise antikor adı verilir. Antikorlar reseptörleri sayesinde, karşılaştıkları karşılıklı uyuma sahip antijenleri tanırlar.

Vücutta ilk kez bir antijenle karşılaşan B ve T lenfositlerinden uyumlu olanlar çoğalmaya başlar. Bunların bir kısmı kısa ömürlü tepkilere sahip plazma hücrelerine dönüşür ve bu hücrelerin oluşturduğu tepkiye birincil bağışıklık denir. Bir kısmı da uzun ömürlü hafıza (bellek) hücrelerine dönüşür. Bellek hücrelerinin daha sonra aynı antijenle karşılaştığında oluşturduğu tepkiye ise ikincil bağışıklık denir. Bu bağışıklıkta tepki daha güçlü ve kısa sürede verilir çünkü hastalık etkeni daha önceden bellek hücreleri tarafından tanınmıştır. Tepkiler humoral (sıvısal) ve hücresel olarak iki şekilde gerçekleşir. Humoral savunmada oluşturulan antikorlar kana karışarak dolaşım yoluyla diğer hücrelere yayılırken, bellek hücrelerine dönüşen B-lenfositleri aynı mikropla tekrar karşılaştığında o mikrobu yok eder. Böylece bir kere geçirdiğimiz bazı hastalıkları bir daha geçirmeyiz. Humoral savunma, tifo ve difteri gibi hastalıklara karşı en etkili savunma yöntemidir. Hücresel savunma ise T-lenfositlerinin antijene doğrudan müdahale etmesiyle gerçekleşmektedir.

Bağışıklık Nasıl Kazanılır?

Doğal bağışıklık kalıtımsal yolla, türe ve ırka özgü olarak doğuştan gelen vücut direncidir. Bazı hayvanları etkileyen hastalıklar (ör. Sığır Vebası, Tavuk Kolerası) insanları etkilemezken, bizler için ölümcül ya da ağır hastalıklar olan çocuk felci, kızamık, frengi ve kabakulak gibi hastalıklar hayvanları etkilemez.

Kazanılmış bağışıklık ise aktif ve pasif olarak iki şekilde kazanılabilir. Aktif bağışıklık hastalığı geçirerek veya aşıyla oluşur. Hastalığı atlatsak bile bağışıklık maddeleri vücudumuzda kalabilir. Böylece tekrar aynı hastalığa yakalandığımızda savaşacak antikorlarımız hazır olur; ya hasta olmayız ya da çok hafif atlatırız. Örneğin bir kere kızamık olan birisi bir daha olmaz. Bağışıklığın aşı ile kazanılması ise hastalığa sebep olan mikroorganizmaların hastalık yapan etkenleri ya azaltılarak ya da tamamen ortadan kaldırılarak veya onların antijenlerini içeren sıvının vücuda verilmesi ile oluşur. Böylece vücut verilen toksini/ antijeni ağır hasta olmadan tanır, ona özel antikor üretir ve karşılaştığı zaman daha hızlı tepki vererek ortadan kaldırır. Aşı sağlıklı bireye uygulanır ve etkisini geç gösterse de uzun sürelidir.

Pasif bağışıklık, başka canlının vücudunda üretilen antikorların hastaya hazır olarak verilmesiyle oluşur. Pasif bağışıklık iki şekilde oluşmaktadır. Bunlardan biri serumla diğeri ise anne sütü ve plasenta iledir. Serum belirli bir enfeksiyona karşı; koyun, at, sığır gibi hayvanların kanından elde edilen antikorları içeren sıvıdır. Serum hasta bireye verilir ve verilen antikor kadar bağışıklık sağlar. Hafıza hücrelerinin oluşumunu sağlamadığından etkisi kısa sürer; bu sebepten aynı antijene ikinci kez yakalandığımızda daha güçlü cevap veremeyiz. (Bir not olarak eklemek gerekir ki, antibiyotikler bağışıklık sağlamaz ve bakterileri öldürerek tedavi eder.) Pasif bağışıklığı kazandıran diğer yol ise anne karnından ve anne sütünden, annenin antikorlarının bebeğe geçmesi ile olur.

Otoimmün hastalıklar dediğimiz bağışıklık sistemi hastalıklarında kişi kendi sağlıklı vücut hücrelerini yabancı olarak algılayarak karşı antikorlar üretir ve kendisine saldırır. Örneğin, otoimmün hücreler Tip 1 diyabette insülin üreten pankreas hücrelerine, MS hastalığında nöronların miyelin kılıflarına zarar vermektedir.

Alerji ise vücudun alerjen maddelere karşı anormal tepkiler vermesidir. Bu maddelere karşı salgılanan antikorlar mast hücrelerine bağlanır ve artan histamin salgısı ile vücutta rahatsızlık veren belirtilere sebep olur. Belirtileri ortadan kaldırmak için antihistamin içeren ilaçlar kullanılır.

Kaynakça

Reece, J.B., Urry, L.A., Cain, M.L., Wasserman, S.A., Minorsky, P.V., Jackson, R.B (2013). Campbell Biyoloji (Çev. Prof. Dr. Ertunç Gündüz, Prof. Dr. İsmail Türkan), 9.baskı. Ankara: Palme Yayıncılık
Önal, E., Bağışıklık (İmmun Sistem) ve Çeşitleri, Elde edilme tarihi: 6 Nisan 2022, http://www.biyolojiportali.com/konu-anlatimi/18/12/Bagisiklik-Immun-Sistem-ve-Cesitleri-Dolasim-Sistemi-4
Yenilmez, S.A., Yenilmez A.R., (2022, 28 Ocak). Bağışıklık Sistemi – Hastalıklar, Elde edilme tarihi: 6 Nisan 2022, https://www.selinhoca.com/ba%C4%9F%C4%B1%C5%9F%C4%B1kl%C4%B1k-ve-hastal%C4%B1klar