İnsan Moleküler Genetiği ve Genomiğinde Son Gelişmeler

İnsan Moleküler Genetiği ve Genomiğinde Son Gelişmeler

İnsan Moleküler Genetiği ve Genomiğinde Son Gelişmeler

Moleküler genetik alanında son 50 yılda meydana gelen heyecan verici gelişmeleri, şimdi Ulusal Tıp Akademisi olan Tıp Enstitüsü’nün kurulduğu 1970 yılında açıklamak zor olurdu. Çünkü o zamanlarda daha ‘genomik’ kavramı ortaya çıkmamıştı. Modern biyoteknolojinin temelini oluşturan araçlar ve teknolojiler henüz başlangıç aşamasındaydı ve birkaç nükleotid dizileme ise pek işe yaramıyordu. 

Biyolojik araştırma kısmı; Boyer ve Cohen’in rekombinant yöntemini, Sanger’in DNA dizileme çalışmasını ve Mullis’in polimeraz zincir reaksiyonu teknolojisini hızla dahil etmesiyle enstitünün ilk yılları, DNA ile ilgili yeni keşiflerle aynı zamana denk geldi. Tabi meydana gelen bu gelişmelere rağmen büyük bilim çabası fazla radikal karşılandı. 

1987’de New York Times Magazine, İnsan Genom Projesi’nin dönemin en maliyetli, en büyük ve provokatif biyomedikal araştırma projesi olarak nitelendirmiştir. Fakat projenin 1990 yılındaki tanıtımı ve 2003 yılında tamamlanması arasındaki yıllarda, genomik teknoloji çarpıcı bir şekilde ilerledi. DNA dizileme gücü, günde 1000 baz çiftinden saniyede 1000 baz çiftinden fazlasına yükseldi ve bu, genomik ilerlemelerin rutin tıbbi bakıma dahil edilmesini sağlayan düşük maliyetli dizileme tekniklerinin kapısını açtı. Genomik düzey araştırma, insan genetik kodunun temelini anlamaya, kodun insanlar arasındaki farklılık gösterme şekillerini incelemeye ve sonrasında elde edilen bu bilgiyi, hastalığın altında yatan nedenleri hassas bir şekilde hedeflemek için özel olarak tasarlanmış müdahalelerde uygulamaya kadar gelişmiştir. 

Genomik araçların ve veri setlerinin geliştirilmesi, tıbbi çalışmaların sistemini dönüştürdü ve bilim insanlarının yardımcı diğer yollara odaklanan hipotezleri test etmekle sınırlı kalmak yerine kapsamlı ve güçlü araştırmalar yapmasına olanak sağladı. Genel olarak ailelerde ve diğer popülasyonlardaki sistematik genetik haritalama, bilim insanlarının insan hastalığına katkıda bulunan genetik varyantları belirlemesine yardımcı oldu. Yapılan bu çalışmalar; 5000’den fazla ve nadir görülen mendelyen hastalıklardan sorumlu genlerin keşfi, birçok hasta için genetik teşhisi, hamilelikle ilgili danışmanlığı, yeni ilaç tedavilerini ve bazı durumlarda gen tedavilerini kolaylaştırmıştır. Genomik bölgeler ve yaygın hastalıklar arasındaki 100.000’den fazla sağlam ilişkinin keşfi, mikroglianın Alzheimer hastalığında rolü, iltihaplı bağırsak hastalığında otofaji ve şizofrenide sinaptik hasar gibi yeni biyolojik mekanizmalara işaret etti. Ayrıca, klinik sonuçların değerlendirilmesi dahil olmak üzere kalp hastalığı, meme kanseri ve diğer durumlar için yüksek risk altında olan hastaları belirlemede etkili olan risk puanlarının geliştirilmesine yardımcı olmuştur. Kanser genetiği hakkında yapılan araştırmalar, somatik mutasyonların tümörün başlamasını, büyümesini teşvik ettiğini ve bu konuda etkili olan yüzlerce geni ortaya çıkardı.  Bu bilgiler yeni ilaçların geliştirilmesini teşvik etti.

Son yıllarda genomik araştırmanın odak noktası, DNA varyasyonunu analiz etmenin ötesine geçerek, tek hücreli RNA dizileme ve kromatin analizi için yeni yöntemler tarafından yönlendirilen bir adım olan, tek tek hücrelerde gen ifade modellerini incelemeye geçti. İnsan vücudunun tam bir hücre atlasına giden yolda şimdiye kadar on milyonlarca hücre karakterize edildi. Bu sayede önceleri tedavisi olmayan ya da çok zor olan kalıtımsal hastalıklar için yeni tedavi yöntemleri geliştirildi. Güvenli ve etkili moleküler hedefli ilaçlar ortaya çıktı. 

Moleküler genetikte son 8 yıla baktığımızda, CRISPR-Cas9 teknolojileri, genomları incelemek ve değiştirmek için erişilebilir ve uyarlanabilir araçlar olarak ortaya çıktı. CRISPR-Cas9, bölgeye özgü DNA onarımını tetikleyen hedeflenmiş DNA kırılmaları oluşturarak genom düzenlemelerini tetiklemek için kullanılabilir. 

CRISPR-Cas9 araçları, tasarlanmış nükleazların hemen ardından ortaya çıkan, hücreler veya model organizmalardaki hemen hemen her genin devre dışı bırakılmasına veya düzenlenmesine izin vererek genomik araştırmanın hızını artırmıştır. Bu teknik tabanlı klinik araştırmalar hala devam etmekte ve çalışmaların yakın zamanda başlaması planlanmaktadır. Cas9 ile tasarlanmış hücreler henüz ölçekte etkinlik göstermemiş olsa da, erken çalışma sonuçları bu tür hücrelerin kararlı yapıda olduğunu ve insanlarda akut yan etkilere neden olmadığını göstermektedir. Fakat uzun vadeli güvenlik henüz belirlenmemiştir. Fakat şu an için çalışmalar tek gen bozukluklarına odaklanmaktadır. 

Sonuç olarak baktığımızda moleküler genetikteki çalışmalar hız kesmeden devam edecektir. İlerleyen zamanlarda daha farklı ve hızlı teknolojiler oluşturulacak ve diğer hastalıklar için de yeni çözümler üretilmesinde yardımcı olacaktır. Bu süreçte biz öğrenciler ise hız kesmeden okumaya ve araştırmaya devam etmeliyiz.

Bilim dolu günler dileğiyle…

Görüş ve önerileriniz için bizimle iletişime geçin

Kaynakça

Collins, Francis S.,Doudna, Jennifer A.,Lander, Eric S., and, Rotimi, Charles N., (2021), Human Molecular Genetics and Genomics — Important Advances and Exciting Possibilities, N Engl J Med, 384:1-4 DOI: 10.1056/NEJMp2030694

5 Beğen

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir