Türkiye Genom Projesi
Tuğçe Nur Turgut – Acıbadem Üniversitesi, Moleküler Biyoloji ve Genetik
Gregor Mendel’in bezelye bitkisi üzerinde yaptığı deneyler, James Dewey Watson ve Francis Crick’in DNA molekülünün ikili sarmal yapısını keşfetmeleri ve Frederick Sanger’in gen dizileme yöntemi çalışmaları soyaçekim (kalıtım) bilimine büyük katkılar sağlamıştır. Ayrıca kalıtım biliminin yapısını, kurallarını bütünüyle anlayabilmek için 1990 yılının ekim ayında başlatılan İnsan Genom Projesi, 2003 yılının nisan ayında tamamlanmıştır. Bizler de bu yazıda Türkiye Genom Projesi’ni ele alacağız.
İnsan Genom Projesi Nedir?
İnsan genom projesi (Human Genom Project-HGP), 100.000 kadar olduğu tahmin edilen insan genlerinin yapılarının, genomdaki yerlerinin ve işlevlerinin anlaşılabilmesi, insan genomunu oluşturan 3 milyar bazın diziliminin belirlenebilmesi için başlatılan bir projedir. Bu projede, öncelikle insan genlerinin, daha sonra ise tüm DNA dizilimlerinin ayrıntılı bir haritasının çıkartılması, kısacası gen kasetinin çözümlenmesi hedeflenmiştir. Gen kasetinin çözümlenmesi ile insanın gelişiminin anlaşılmasında ve “normallik” ile “anormallik” durumlarının ifade edilmesinde devrimsel nitelikte değişiklikler yaşanacağı beklenmektedir. Amerikan Enerji Kurumu ve Ulusal Sağlık Enstitüsü gibi Amerikan kurumları tarafından 1990’da başlatılan bu projeye Brezilya, Kanada, Fransa, Almanya, İngiltere gibi birçok ülke ve Celera IBM, Dupond gibi birçok firma destek vermektedir. Pek çok ülkede ayrı ayrı gerçekleştirilen insan genomunun okunması işlemini bir merkezden yürütmek ve böylece zamandan, işgücünden ve mali açıdan ekonomi yapmak amacıyla 1987’de İsviçre’nin Montreaux kentinde kurulmuş olan merkez, HUGO’nun da çekirdeğini oluşturmaktadır. İnsanın genetik haritasının çıkartılabilmesi için 15 yıllık bir zaman öngörülmüştür. Ortalama yılda 200 milyon dolarlık bir bütçe ile desteklenen bu proje, Mayıs 2006 da tamamlanmıştır. Projede gelinen noktada gen dizilimlerinin okunması bitmiş, ancak gen dizilimlerinin ne anlama geldiği henüz çözümlenememiştir. Bu konudaki çalışmalar halen devam etmektedir.(1)
Türkiye Genom Projesi Nedir?
Türkiye genom projesi ile Türkiye'de ikincil alel frekansı %5'in üzerinde olan genomik çeşitliliğin bulunması amaçlanmaktadır. Bu kapsamda ilk aşamada farklı illerden örneklenmiş bilinen bir kalıtsal hastalığı bulunmayan 16 insan genomunun tamamı yeni nesil DNA dizileme cihazları ile dizilenerek tek nükleotid polimorfizmi , kopya sayısı çeşitliliği, ve yapısal çeşitlilik saptanacaktır. Genom bir kişinin taşıdığı tüm genetik bilgidir. Bu da tüm kromozomlarındaki DNA dizilerin tümüne karşılık gelir. İnsanlar arasındaki farklılıkların çoğu genomlarındaki farklılıklar ile açıklanabilir. Uluslararası İnsan Genom Projesi'nin tamamlanması sonrasında HapMap Projesi, İnsan Genomu Çeşitlilik Projesi ve nihayetinde 2500 insan genomunun dizilenmesini amaçlayan 1000 Genom Projesi başlatılarak insan genomları arasındaki farklılıkların kataloglanması amaçlanmıştır. Bunların haricinde Çin, Kore, İrlanda, Hollanda başta olmak üzere bazı ülkelerde ulusal projeler başlatılmıştır. Bahsedilen bu uluslararası projelerde ne yazık ki Türkiye ve civarındaki coğrafyada yaşayan insanlardan örnekleme yapılmamış, böylece bölgemizdeki genomik çeşitliliğin keşfi mümkün olmamıştır. İşte bu nedenlerden dolayı başlatmış olduğumuz Türkiye Genom Araştırması bu boşluğu doldurmayı hedeflemektedir.(2)
Türkiye Genom Projesi Nasıl Başladı?
Projeyi başlatan kıvılcım, Boğaziçi Üniversitesi bünyesinde gerçekleşen Behçet hastalığı üzerine gerçekleştirilen çalışmalar sırasında ortaya çıktı. Araştırma kapsamında 104 kişinin temel düzeyde genomları incelendi. Bu incelemeler sırasında Behçet hastalığı ile ilişkilendirilecek bazı mutasyonlar tespit edilse de, yeterli görülmediği için tüm genom taranmasının yararlı olacağı düşünüldü ve böylece çalışmalar genomdaki belirli bölgeleri değil; genomun tamamını dizilemeye yoğunlaştırıldı. Behçet hastalığı ile ilişkili olan genlerin bulunma projesi, Türkiye Genom Projesi‘ne dönüştü.(3)
Proje İçin Kimler Seçildi?
Örnekler, farklı illerde yaşayan 11’i erkek ve 6’sı kadın, 17 sağlıklı bireyden elde edilen kan hücrelerinden elde edildi. Türkiye coğrafyasına yayılan bu 17 kişi seçilirken, kişilerin 4 nesildir bulunduğu topraklarda yaşamasına ve bu 4 nesilin kalıtsal bir hastalığa sahip olmamasına dikkat edildi. İki etapta gerçekleştirilen projenin ilk basamağında 4 şehirden, İstanbul, Ankara, Nevşehir ve Diyarbarkır’dan bireyler seçildi ve yüksek kalitede DNA dizilemeleri gerçekleştirildi. Sonraki basamakta kalan 13 kişinin DNA örnekleri dizilendi. Bireylerin isim ve kimlik bilgileri açıklanmayacak ve diğer dizileme projelerinde olduğu gibi anonim olarak tutulacak.(3)
Genomik Çeşitlilikler Nasıl Bulunur?
Genetik çeşitliliklerin bulunmasında iki tür yöntem izlenir. Bu yöntemler:
1- Hedefe yönelik PCR, qPCR, mikroarray gibi testler uygulanır.
Bu yöntemde tüm genom incelenmez. Referans genomuna bağımlıdırlar, referans genomunda olmayan aleller incelenemez.
2- Genom dizileme yöntemi uygulanır.
Bu yöntemle kapsamlı analiz yapma imkanı elde edilir.
Bu yöntemi uygulayan Sanger gibi eski teknolojilerin maliyeti 10 milyon dolarları bulmaktaydı. Illumina, Complete Genomics gibi yeni nesil teknolojiler yaklaşık 5000 dolara tüm genom dizilemeyi mal etmektedirler.(2)
Genom Dizileme Nedir?
Tüm genom dizileme bir organizmanın DNA dizisinin tamamını tek seferde belirlemeyi amaçlayan bir laboratuvar işlemidir.
İkinci nesil DNA dizileme işlemi şu şekilde gerçekleştirilir:
· Organizmanın DNA'sı çıkartılır, rastgele parçalara bölünür.
· Her parçanın iki ucundan belirli sayıda baz dizilenir (eşli dizileme).
· Bu iki uçtaki okumalar referans dizisi üzerine yerleştirilir. Genom dizileme işlemi tamamlanmış olur.
· Yerleştirilen uçlar ile referans dizisi arasındaki farklılıkların bulunması biyoinformatik analiz yöntemleri ile gerçekleştirilir.(2)
Genom Dizileme Yöntemleri Nelerdir?
1- Basit Dizileme Yöntemleri
· Zincir Sonlandırma Yöntemi (Sanger Yöntemi)
· Maxam-Gilbert Dizilemesi
2- İleri Dizileme Yöntemleri
· Av Tüfeği Dizilemesi
· PCR Köprüsü
3- Yeni Dizileme Yöntemleri
· Kitlesel Paralel Dizileme
· Poloni Dizilemesi
· Solexa Dizilemesi
· DNA Nanotop Dizilemesi
· 454 Pirodizilemesi
· SOLİD Dizilemesi
· İyon Yarı İletken Dizilemesi(4)
Eski ve Yeni Dizileme Yöntemlerinin Karşılaştırılması
Tablo 1: Eski ve yeni dizileme yöntemleri ve karşılaştırmalı maliyetleri verilmiştir.
Sonuç
21. Yüzyıl, teknolojiyle birlikte genetik biliminde yaşanan gelişmelere ve ilerlemelere bağlı olarak Genetik Çağ olarak adlandırılabilir. Özellikle 2003 yılında İnsan Genom Projesi’nin tamamlanmasıyla soyaçekim (kalıtım) biliminde bir dönüm noktası yaşanmıştır, çünkü bu genom projesi sayesinde temelleri Gregor Mendel’in bezelye bitkisi üzerinde yaptığı deneyler ile atılan kalıtım biliminin yapısına, kurallarına bütünüyle ışık tutulmuştur. Günümüzde, 1000 Genomes Project ve Genome 10K Project gibi birçok dizileme projesi sürmektedir. Ancak bunlardan bir tanesi bizi yakından ilgilendirmektedir, çünkü bu proje ile 17 Türkiye vatandaşının genomunu dizilenmiştir. İnsan Genom Projesi verilerinde ABD, Çin, Fransa gibi birçok Avrupa devleti bulunurken Türkiye yoktur. Bu durum Türkiye Genom Projesi’nin Türkiye için ne kadar önemli olduğunu bir kez daha göstermektedir. Bu proje sayesinde Türkiye hem Dünya çapındaki genetik yarışta geri kalmamıştır hem de coğrafi açıdan geçiş bölgesi olma özelliği taşıyan Anadolu’nun gen haritası çıkarılmaya başlanmıştır. Böylece Anadolu’ya özgü bazı hastalıkların genetik sebeplerine ulaşılmıştır.
Kaynakçalar
1- Demir, A. (2013). “Etik Açıdan İnsan Genom Projesi”, İstanbul Ticaret Üniversitesi Sosyal Bilimleri Dergisi, 23, s.319-320. Erişim adresi: http://acikerisim.ticaret.edu.tr/xmlui/bitstream/handle/11467/713/M00538.pdf?sequence=1&isAllowed=y
2- Boğaziçi Üniversitesi, “Boğaziçi Üniversitesi Türkiye Genom Araştırması”, Erişim adresi: http://turkiyegenomprojesi.boun.edu.tr/index.html
3- Açık Bilim, (2012). “Türkiye Genom Projesi”. Erişim adresi: http://www.acikbilim.com/2012/02/dosyalar/turkiye-genom-projesi.html
4- Öztürk, M. (2011). “DNA Dizileme Yöntemleri: Genleri Nasıl Diziliyoruz?”. Erişim adresi: https://evrimagaci.org/dna-dizileme-yontemleri-genleri-nasil-diziliyoruz-21
5- (Tablo 1), (2012). Erişim adresi: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21592312
6- (Kapak Fotoğrafı) (2017). Erişim adresi: https://pxhere.com/en/photo/918265