Scientia, Fortitudo et Virtus (Bilgi, Cesaret ve Fazilet)

30 Aralık 2015

Yılın Buluşu: Gen ve Genom Edit Etme

Hemen tüm bilim haberi ve yayını yapan sitelerde 2015 yılının en büyük buluşu olarak 2005 yılında keşfedilen CRISPR-Cas9 verildi.

Peki nedir bu her yerde bahsedilen CRISPR-Cas9?

Bizim için yeni olsa da bu olay bakteriler tarafından milyonlarca (eğer birkaç milyar değilse) başvurula gelen ve bakterileri yabancı düşmanlarına (örn, virüslere) karşı koruyan doğal bir bağışıklık sistemidir (insandakine benzer).

Ancak, insanoğlunun birçok genetik  (özellikle Huntington hastalığı gibi tek genle geçen) hastalığı ortadan kaldırma potansiyeli olduğu düşünülen bu olayı keşfetmesi için birkaç milyar yılın geçmesi gerekirmiş. 

Elli yıl önce, rekombinant (yeniden birleştirme) DNA devrimi yine bakterilerdeki kısıtlama (restriksiyon) enzimlerinin keşfedilmesi ile başlamıştı. Bu enzimler sayesinde modern biyoteknoloji endüstrisi doğudu ve günümüzde insülinden interferona ve büyüme hormonuna kadar kullandığımız birçok ürünün bakterilere yaptırılması mümkün oldu.

On yıl önce ise bilim adamları, bakterilerde kümelenmiş ancak düzenli serpiştirlmiş kısa ters tekrarlar içeren ve "rehber RNA" olarak adlandırılan RNA içeren bir Cas enziminin varlığının olduğunu ve bunun hücreye giren yabancı DNA'lara karşı bir savunma mekanizması olarak işlediğini gösterdiler.

(Büyütmek için resmin üzerini tıklayın)

Dolayısı ile uygun rehber RNA'lar kullanılarak herhangi bir gendeki belli bölgenin hedeflenebileceği ve uygun şekilde değiştirilebileceği anlaşıldı.

Böylece, dizayn edeceğimiz RNA'ların Cas sistemi ile bir araya getirilmesi ile genomun veya genin istenen bölgesi hedef alınabilr ve değiştirilebilirdi. Öyleki, tek bir harf (nukleotid) değişkiliği yapmak bile bu sistemle mümkün gibi görünüyor.

Bu sistemin ileride klinik kullanıma sunulması ile birçok genetik hasatlığın daha embriyo safhasında düzeltilebileceği düşünülmektedir. Yani, bu sistemin gen tedavisinden "tasarım bebekler"e kadar etik veya etik olmayan birçok yönde (iyi veya kötü) kullanım potansiyeli bilinmektedir.

Ancak, henüz günümüzde bu mümkün görülmemekte ve hatta mümkün olsa bile, bu sistemle yapılacak bir genetik değişikliğin ilgili bireyin ilerideki yaşamı ve onun soyu konusunda bir ton cevaplanması gereken soru bulunmaktadır. Örneğin, bu sistemle yapılacak bir genetik düzeltmenin ileride kalıcı kalıtsal değişikliklere neden olabileceği kuşkusu vardır. 

Ancak, bana göre bu keşif konusunda kesin olan şey, onun kaşifleri olan Jennifer Doudna and Emmanuelle Charpentier'e uzun yıllar beklemeden bir Nobel Ödülü kazandıracağıdır.
CISPR-Cas genom edit etme tekniği ile ilgili bir video kaydı aşağıda izleyebilrsiniz:

23 Aralık 2015

İki Emekli Bilim Adamının Hikâyesi: Genetikçiye karşı Biyokimyacı

Biyokimyacı DOUG ve onun genetikçi arkadaşı (ki onu kimse tanımaz) iki emekli Profesördür. Bir tepenin eteğinde bulunan evlerinde her sabah kahvelerini içerken ve her öğleden sonra biralarını yudumlarken DOUG ve genetikçi arkadaşı birçok bilimsel konuyu tartışır ve kafa yorarlarmış. 

Bir sabah, sohbetleri hemen evlerinin aşağısında kurulu olan bir araba fabrikası üzerine yoğunlaşmış. DOUG ve arkadaşı sabah fabrikaya bir kısmı tulum giymiş işçi, diğerleri takım elbise-kravatlı, ellerinde Bond çanta iki grup insanın girdiğini ve akşama doğru fabrikanın diğer ucundan yeni arabaların çıkıp, sağa dönüp bir park yerinde dizildiklerini izlerlermiş.

Ömürlerini üniversitede araştırma ile geçirmiş DOUG ve genetikçi arkadaşının arabaların nasıl çalıştığı konusunda en ufak bir fikirleri yokmuş. Her ikisi de buna iyice kafayı takmış ve farklı alanlardan gelen bilgi birikimleri ile arabaların nasıl çalıştığını anlamak için farklı çalışma metotları denemişler. 

DOUG zengin bir adam olduğu için (biyokimyacıların çoğu gibi) hemen 100 araba satın almış, hepsini eritmiş ve analizleri sonucu eritilmiş maddenin % 10 cam, % 25 plastik ve % 60 çelikten meydana geldiğini ve ayrıca % 5 oranında bilinmeyen maddelerden oluştuğunu belirlemiş. DOUG arabaların hangi materyallerden ve hangi oranlarda yapılmış olduğunu belirlediği için buna çok sevinmiş. Bir sonraki fazdaki çalışmasında, bu belirlediği kimyasalları bulduğu oranlarda karıştırdığında nasıl bir sonuç çıkacağını merak etmiş. Dolayısı ile sabah kahvesi ile öğleden sonraki bira molaları arasındaki zaman içinde oldukça yoğun çalışmaya başlamış. Ancak, uygun oranlarda karıştırdığı bu materyallerden her defasında arabaya benzer herhangi bir şeyin çıkmadığını görünce de hayal kırıklığı yaşamış. 


Bu sırada fazla çalışmaya alışık olmayan DOUG’un genetikçi arkadaşı (genetikçilerin çoğu gibi) daha ucuz ve daha az yorucu bir metodu denemekle meşgulmüş. Bir gün sabah kahvesinden önce yamaçtan aşağı inmiş ve tulumlulardan gelişi güzel birini seçmiş, ellerini bağlamış.

Kahvelerini içtikten sonra biyokimyacı tekrar iş elbisesini giyip, alev makinesi ile yeni materyaller eritip bunların kimyasal analizlerini yapmaya koyulurken, genetikçi ikinci bir kahve eline alıp evin etrafında bir tur attıktan sonra oturup Genetik dergisinin son sayısına bakmaya koyulmuş. Ancak, bu sırada aklı da elini bağlamış işçiden yoksun çalışacak fabrikada imiş ve ne olacağını merakla düşünüyormuş.

O gün öğleden sonra her ikisi biralarını yudumlamak için oturduklarında, DOUG terini silip şöyle bir nefes aldıktan sonra genetikçi arkadaşına dönmüş ve heyecanla anlatmaya başlamış:

“Bu günkü çalışmalarımda özellikle sürekli olarak % 25 plastik fraksiyonu ve % 75 oranında çelik fraksiyonu olan bir parça ile karşılaştım ve bu parça şu şekilde bir şey (bu sırada önündeki peçetenin bir köşesine bir direksiyon şekli çizmiştir). Şu sıralar, bunun herhangi bir aktiviteye sahip olup olmadığını anlamak için bu karışıma cam fraksiyonu ekliyorum. Her ne kadar şu ana kadar pek bir şey bulamadıysam da, cam fraksiyonunun ilavesi ile umarım bir yerlere varırım. Eğere elimde daha büyük bir alev makinesi olsaydı belki daha iyi sonuçlar elde ederdim”

DOUG bunları anlatırken, genetikçi arkadaşının bir kulağından girip öbüründen çıkıyormuş. Çünkü onun aklı fabrikadaymış. Akşama doğru arabalar birleştirme platformundan çıkıp, park yerine dizilirken hemen bir şey fark etmiş. Tüm arabalarda yan camlar takılı fakat ön ve arka camlar yokmuş. DOUG’ın konuşmasını bitirmesini bekledikten sonra (genetikçiler çok kibar konuşmacılardır) genetikçi DOUG’a dönüp;

“Bu gün iki gerçeği belirledim. Ellerini bağladığım işçi arabaların ön ve arka camlarını takmaktan sorumlu ve ayrıca ön ve arka camların takılması yan camların takılmasından bağımsız bir proses”

Ertesi gün, genetikçi başka bir işçinin ellerini bağlar ve akşama doğru platformdan çıkan araçların park yerinde biri birinin üzerine yığıldıklarını ve bu arabalarda tek bir şeyin eksik olduğunu görür: biyokimyacının kendisine bir gün önce göstermiş olduğu DİREKSİYON.

O gece genetikçi DOUG’ı dehşete düşürecek sonuçlar açıklar: direksiyonlar arabaların sağa sola döndürülmesinden ve ellerini bağladığı ikinci işçi ise direksiyonları monte etmekten sorumludur.


Başarılarından cesaret alan genetikçi, ertesi sabah takım-elbise, kravatlı ve bir elinde Bond çanta diğerinde bir lazer pointer olan birinin (ki bu fabrikanın müdür yardımcısıdır) ellerini bağlar. O akşam DOUG ve genetikçi bunun arabalar üzerinde ne gibi bir etki ile kendini göstereceğini heyecanla beklemeye koyulurlar. Bu sırada her ikisi de belki de hiç araba oluşturulamayacağı konusunda spekülasyon yaparlar. Ancak, o akşam çıkan arabalarda herhangi önemli bir eksiklik olmadığını gördüklerinde oldukça şaşırırlar. Bunun üzerine, ertesi sabah her ikisi elerine ipleri alıp, fabrikaya giren bütün takım-elbise, kravatlı ve Bond çantalıları bağlarlar ve akşama yine önemli bir eksiklik olamadığını keşfederler.

Bu yazının orijinali için bkz.: Üniversite ve Toplum

Test edilemeyen fikir ve teoriler bilim sayılır mı?

Bu konularda rekor hiç şüphesiz ki Fizik alanında. Fizikçilerin akla yatkın ve güzel formüllerle izah ettiği o kadar çok teori ve hipotezleri vardır ki bunlar ne yanlışlaşabilir ne de doğrulanabilirler. Birkaç örnek: “Sicim Teorisi”, “Big-Bang”, “Çoklu Evren Kuramı”, vs.

Şüphesiz insanoğlunun birkaç yüz yıl önce gözlemleyebildiği cisimler santimetre veya milimetre boyutunda iken, bugün santimetrenin trilyonda biri (10-12 cm) gibi atom-altı parçacıkları belirleme noktasına erişilmiştir. Uzak mesafeleri görmek için de benzer şeyler söylenebilir. Ancak, modern fiziğin dayandığı birçok teori (bunların bazılarına belki varsayım da diyebiliriz) ne yazık ki, bu sınırların ötesi için ileri sürülmüş ve günümüz teknolojisi ile kanıtlanmaları imkânsızdır.

(Büyütmek için resmin üzerini tıklayın)

Sanırım bu nedenledir ki, fizikçiler muazzam hayal güçleri ile bu bilinmeyen bölgelerde gezinerek olur olmaz teorilerini ileri sürmekte ve tabiri caizse “bir delinin kuyuya attığı taş, kırk akıllıyı da ömürleri boyunca meşgul etmektedir”. Bu teorilerden bazıları kanıtlansa bile, dünyamızın iyiliğine ne katkı sağlayacakları şüphelidir. Ancak, fizikçilerin çoğu sanırım tersini düşünmekte! Çünkü onlara göre,  örneğin Biyoloji biliminin nispeten az gelişmiş olmasının temelinde bu alanda çok az sayıda teori üretilmesindendir.

Fizikçilerin bu savı belki ilerdeki bir yazımın konusu olacaktır.

Yazımı bir Biyolog'dan bir alıntı ile bitireyim:
Sabit fikirlere dayanan teyit edilmesi imkânsız teorileri akılda tutmaktansa, hiç bir şey bilmemek daha iyidir.
-Claude Bernard (1813-1878)