Giriş
Genetiği değiştirilmiş organizmalar (GDO) gen mühendisliği ile DNA’sı değişmiş veya modifiye edilmiş organizmalardır.[1] Biyoteknoloji, insanlar veya diğer canlıların yaşam kalitesini artırmak için canlı organizmaların kullanılarak bir ürünün üretilmesi veya işlemin gerçekleştirilmesidir. Biyoteknolojinin kökleri insanların mikropları kullanarak peynir, şarap, bira, ekmek ve sirke üretmesine dek dayanır. Ancak biyoteknolojinin asıl gelişme safhası rekombinant DNA teknolojisi sayesinde yaşandı. Modern biyoteknoloji; rekombinant DNA teknolojisi, gen mühendisliği ve genomik uygulamalara bağlıdır.[2]
İneklerin yüksek miktarlarda süt üretmeleri, ya da yarış atlarının hızları gibi özellikler, hayvanlar yetişkin döneme ulaşılıncaya kadar belli olmaz. İki yetişkini eşleştirip doğan yavrunun özelliklerini büyüyünce gözlemlemek gibi zaman alan ve kesin sonuç verme ihtimali olmayan “seçici yetiştirme” yöntemi yerine, klonlama yöntemi ile “özel özelliği” bulunan yetişkin bir organizmanın hâlihazırda farklılaşmış vücut hücresinin hücre çekirdeğini, hücre çekirdeği olmayan bir yumurta hücresine transfer ederek yavrular istenilen özellikte doğar. Bazen insan genleri tıbbi uygulamalarda kullanılmak üzere hayvanlara aktarılır ve bu hayvanlar insanlara yardımcı olacak proteinleri üretirler, mesela sütlerinde.[3] Bu hayvanlara “transgenik hayvan” denir. Birçok yöntemle organizmaların genetiği değiştirilebilir. Bu yazıda sadece birkaç örnek vereceğim.
Transgenik Organizmalar ve Ürünleri
1970’lerin sonunda 51 amino asitten oluşan küçük bir protein olan insan insülini sentetik olarak ilk kez Escherichia coli (E. coli) bakterisinin içerisinde üretildi ve 1982 yılında Amerika Federal Yiyecek ve İlaç Dairesi (FDA) tarafından onaylandı. E. coli tarafından üretilen insülin o tarihten beri diyabet tedavisi için kullanılmaktadır. Antikor* gibi daha büyük ve kompleks proteinler memeli hayvan hücrelerinde üretilir. Meme kanseri tedavisinde kullanılan Herceptin antikoru, yüksek fabrika standartlarında, steril ve besin açısından zengin bir ortamda büyüyen hücre kültürlerinin içerisinde sentezlenir. Bu yöntem maddi açıdan daha pahalı bir yöntemdir. Biyomedikal endüstride tedavi amaçlı geliştirilen proteinlerin sayısı gün geçtikçe artmakla beraber ve bilim insanları bu proteinlere olan ihtiyacın üretimin üzerine geçebileceğini bu açığı ise transgenik hayvanlar ile kapatılabileceğini öne sürüyorlar.
Yeni Zelandalı ziraat araştırmacıları sütlerinde miyelin** proteini üreten transgenik inekler üretmeyi başardılar. Bu protein çoklu sertleşim hastalığının (multiple sclerosis/MS) tedavisinde semptomları azaltmak için kullanılabilir. Tedavi amaçlı rekombinant DNA teknolojisi ile süt üreten bir diğer çiftlik hayvanı ise keçilerdir. Farklı yöntemlerle farklı şekilde aşı üretimi de yine rekombinant DNA teknolojisine bağlıdır. Yenilebilir aşılar ise transgenik bitkiler sayesinde üretilir.[2][3]
Bakteri ile Protein Üretiminin Moleküler ve Genetik Boyutu
Pankreasta hücre kümeleri tarafından A ve B olmak üzere iki peptit polimerinden oluşan insülini üretilir. Bu iki protein alt birimi birbirlerine disülfür bağları ile bağlıdır. A alt birimi 21 amino asit B alt birimi ise 30 amino asit içerir. A ve B alt birimlerini kodlayan genler izole edilir ve ayrı ayrı E. coli plazmidi*** olan vektörlere**** eklenir.
LacZ geni insülinin bakteri versiyonu olan β-galaktosidaz’ı kodlar. Her iki alt birim (A ve B) de ayrı ayrı vektörlerde lacZ geni yanına yerleştirilir. LacZ geni ve bitişiğindeki oligonükleotid bir birim olarak transkripsiyon sürecinden geçer ve daha sonra protein üretilir. Üretilen proteine füzyon proteini denir. Melez proteinde A alt birimi ve B alt birimi amino asit zincirlerine bağlı E. coli’nin kendi β-galaktosidaz amino asit zinciri bulunur. Daha sonra bu füzyon proteini bakteri artıklarından arıtılır ve siyanojen bromür adı verilen kimyasal ile füzyon proteinleri (A ve B alt birimleri) β-galaktosidaz’dan ayrılır. Karıştırılan A ve B alt birimleri spontane bir biçimde disülfür bağlarını oluşturup aktif bir insülin proteini oluştururlar. Enjekte edilebilen saf insülin diyabet için kullanılmak üzere paketlenir.[2]
Transgenik Hayvan Üretimi
Genetiği değiştirilmiş tavukların yumurtalarının beyazında 3 çeşit sitokin***** proteini bulunuyor. Bu proteinler MS ve bir çeşit deri kanseri tedavisinde rol oynuyor. Yüksek kalitede saf ve ekonomik şekilde üretilen bu proteinler hücre kültürü ile üretimin yerine tercih ediliyor.[5]
Yenilebilir Aşı Üretimi
Şekil 4’te gösterildiği gibi insan patojeni bir vektöre enjekte edilir. Bu vektör bitki hücrelerine transfer edilir. Vektör ve patojen geni bitkinin çekirdeğine aktarılır. Bitki hücreleri bütün bitkiyi oluşturur ve meyvesini yiyen insanda patojene karşı bağışıklık sistemi tepki tetiklenir. Bu yöntemle gelişmekte olan ülkelerin karşılaştığı aşı, imalatı, taşıma ve saklama aşamalarındaki zorluklar giderilmiş olur. Birçok aşı soğutma ve steril ortamlarda uygulamayı gerektirir.[2]
Tarım Ürünlerinde GDO
Dünya Sağlık Örgütü (WHO), Amerikan Tabipler Birliği, ABD Ulusal Bilimler Akademisi, İngiliz Kraliyet Topluluğu gibi kurumlar genetiği değiştirilmiş mahsulleri içeren yiyecekleri yemenin, geleneksel bitki iyileştirme teknikleriyle yetiştirilmiş ürünleri içeren yiyecekleri tüketmekten daha riskli olmadığını savunuyorlar.[1] Konuyu biraz daha açacak olursak geleneksel bitki iyileştirme teknikleri “seçici yetiştirme”yi barındırır. Seçici yetiştirme doğal veya mutajen kaynaklı özellikleri seçip eşleştirmeye dayalı, tarım ve hayvancılık ile geçinen halkın teknoloji gelişmeden önceden beri kullandığı bir yöntemdir. Örneklendirecek olursak mısır verimi bu yöntemle dört katına artırıldı.
Şekil 4’te ilk olarak Zea canina cinsi, ortada melez cins ve sonda modern cins Zea mays mısırı gösteriliyor. Bu başarının yarısından fazlası seçici yetiştirmeye dayalı.[2]
Güney Amerika çileği Fragaria chiloensis ve Kuzey Amerika çileği Fragaria virginiana türlerinin çapraz üremesi ile üretilen melez çilek de (Şekil 5) seçici yetiştirmeye ilginç bir örnek.[7]
Asya ve Afrika’nın ana besini olan pirinçte vitamin A eksikliği bulunuyor. Her yıl 500,000’den fazla çocuk vitamin A eksikliğinden kalıcı körlükle karşılaşıyor. Şekilde gösterilen genetiğiyle oynanmış “altın pirinç”, beta-karoten proteini üreten enzimleri kodlayan genleri barındırıyor ve bu sayede vitamin A eksikliğinin önüne geçmeye çalışılıyor.[2]
Agrobacterium tumefaciens, zarar görmüş bitkileri bulaştırarak taç safra tümörleri oluşturan bir toprak mikrobudur. A. tumefaciens bakterisinde tümör uyarma genlerinin bulunduğu Ti plazmidleri bulunur. Ti plazmidlerinin tümör uyarı genleri içermeyen, antibiyotik direnç genleri ve diğer özellikleri barındıran değiştirilmiş versiyonu genlerin bitkilere aktarılmasında sıklıkla kullanılan bir vektördür. Glifosat, Roundup isimli yaygın kullanılan bir herbisitin içerisinde bulunan bir kimyasaldır. Glifosat dirençli tarım bitkisi üretimi Şekil 7’de gösterilmektedir. EPSP****** sentezleyen gen, glifosat dirençli E. coli türünden izole edilir ve Ti plazmidine klonlanır. Bu gen, bitki genlerinden üretilmiş destekleyici (promoter) ve sonlandırıcı (termination) nükleotid dizilerinin arasına yerleştirilir. Bu rekombinant vektör A. tumefaciens bakterisine yerleştirilir ve bu bakteri, bitki yaprağından üretilmiş hücreleri enfekte ederek, enfeksiyon sonrası hücrelerin transgenik bitkiye dönmesini sağlar. Artık bitkiler normalde bitkiye zarar veren glifosat konsantrasyonundan 4 kat daha fazla glifosata dayanıklıdırlar.[2]
Sonuç
GDO; sağlık ve açlıkla savaşılan bir çağda rekombinant teknolojisinin payı göz ardı edilemezken, ayrıca tarım ve hayvancılık dünyasında büyük bir rol oynarken, insanlar ve diğer canlılar için faydaları ortadayken, durdurulabilir bir şey değildir. Zararlarının ve yararlarının bilinciyle hareket edilmesi gerekir. Bu yazımda genellikle hep eleştirilen ve hep kötülenmek istenen GDO’nun yararları bulunduğunu hatırlatmak ve GDO’nun hayatımızdan tamamen çıkarılmasının büyük bir kayıp olabileceğini vurgulamak istedim. Bu yazı sadece GDO’nun karşı olmadığım yüzüne ait; GDO’nun karşı olduğum yüzü de tabii ki var ve bir sonraki yazıda diğer yüzünü anlatmaya çalışacağım.
Bilimle ve bilinçle kalın.
Notlar
*Bağışıklık sistemi proteinlerinden biri.
** Sinir hücrelerini saran sinyalin iletilmesine yardımcı olan yağ tabakası bakımından zengin madde.
*** Bakterilerde bulunan yuvarlak küçük DNA molekülü. Kromozomal DNA’dan ayrıdır.
**** Yapay olarak tasarlanan ve yabancı bir genetik maddeyi bir organizmadan diğer organizmaya taşımaya yarayan DNA molekülü.
*****Bağışıklık sisteminde sinyallerin hücreye iletilmesinde rol oynayan protein.
******Uyarıcı postsinaptik potansiyel. Sinaps sonrasında, uyarılan nöronlarda aksiyon potansiyeli (action potential) üretilmesine yardımcı olan elektrik potansiyeli farkı.
Referanslar
[1] Lallanilla, M. (2016) GMOs: Facts About Genetically Modified Food. LiveScience.
[2] Klug, W., S., Cummings, M., R., Spencer, C., A., Palladino, M., A., eds. (2010). Essentials of Genetics. 7th edn. (Pearson Benjamin Cummings, 1301 Sansome St., San Francisco, CA 94111).
[3] Science Learning Hub. (2018). Transgenic cows making therapeutic proteins.
[4] Biocyclopedia. (n.d.). Cloned Genes and Production of Growth Hormones, Vaccines and Commercial Chemicals.
[5] Herron, L., R., Pridans, C., Turnbull, M., L., Smith, N., Lillico, S., Sherman, A., Gilhooley, H., J., Wear, M., Kurian, D., Papadakos, G., Digard, P.,Hume, D., A., Gill, A., C., Sang, H., M. (2018) A Chicken Bioreactor for Efficient Production of Functional Cytokines. BMC Biotechnology.
[6] Gabbatiss, J., (2019) Genetically Modified Chickens Lay Eggs with Cancer-killing Chemicals Inside. Independent.
[7] Strawberry Plants. Org (2019) Pineberry & Pineberries.
[8] The Telegraph. (2010). ‘White strawberry’ that Tastes Like Pineapple to Go on Sale.
[9] Genetic Library Project. (2019). What is nutritionally enhanced Golden Rice and why is it controversial?
Fotoğraf için tıklayınız.