GENETK BLM ve GELECEK Do Dr engl Tural

GENETİK BİLİMİ ve GELECEK Doç. Dr. Şengül Tural OMU Tıp Fak. Tıbbi Biyoloji AD 21. 1. 2022 1

Sunum Planı • Genetik Biliminde Gelinen Nokta 1. Hastalıkların tanısı 2. Taşıyıcılık tayini 3. Preimplantasyon genetik tanı 4. Adli Tıp ve babalık tayini 5. Populasyon çalışmaları 6. İnsan Genom Projesi 7. Hastalıkların tedavisi 8. Rekombinant DNA Teknolojisi (aşı geliştirilmesi) 9. Genetik Mühendisliği (klonlama) 21. 1. 2022 2

Gelecekte Genetik Biliminin Gelişme Kaydetmesi Beklenen Konuları 1. Kişisel tıp (personalized medicine) 2. Nutrigenetik 3. Farmakogenetik 4. Immunogenetik 5. Biyoinformatik 6. Biyoteknoloji 7. Genetik Mühendisliği (klonlama) 8. Epigenetik 9. Nanoteknoloji (Bir mikroçip içerisinde bir genetik laboratuvarı) 21. 1. 2022 3

Genetik Biliminde Gelinen Nokta 1. Hastalıkların Tanısı -Kromozom Analizi (Hücre ve doku kültürü teknikleri) -Prenatal Tanı -Postnatal Tanı -Mutasyon Analizleri -Kanser Tanı ve teşhisi -Mikroorganizmaların tayini -Preimplantasyon Genetik Tanı (PGD) -DNA Dizi Analizleri -m. RNA gen expresyon (ifadesi) tayini 21. 1. 2022 4

2. Taşıyıcılık Tayini • Otozomal resesif hastalıklarda taşıyıcılık tayini; - Beta Talasemi (Akdemiz Anemisi) -Ailesel Akdeniz Ateşi (FMF) -Kistik Fibrosis • Koruyucu tıpta risk faktörlerinin belirlenmesi önemli!! 21. 1. 2022 5

3. Preimplantasyon Genetik Tanı • Son yıllarda genetik bilimindeki gelişmeler henüz gebelik oluşmadan, tüp bebek yöntemleriyle laboratuvar ortamında geliştirilen embriyolar üzerinde genetik inceleme yapılmasına ve seçilmiş olan sağlıklı embriyoların anne adayının rahimine yerleştirilmesine imkan tanımaktadır. Bu yönteme gebelik öncesi genetik tanı (Preimplantasyon Genetik Tanı-PGT) adı verilmektedir. 21. 1. 2022 6

• İlk defa 1990'lı yılların başında cinsiyet üzerinden geçiş gösteren hastalıkların engellenmesi amacı ile embriyonun cinsiyetinin belirlenmesi ile başlayan ve genel anlamda preimplantasyon genetik olarak adlandırılan uygulamalar son derece hızlı bir gelişme göstermiş ve bugün artık tek gen hastalıklarının ve doku antijenlerinin embryo düzeyinde tanısına olanak vermektedir. 21. 1. 2022 7

4. Adli Tıp ve Babalık Tayini • Adli bilimlerde kimliklendirme neredeyse 50 yıldır hukuk ve ceza davalarının çözümünde kullanılmakta • Adam öldürme, yaralama, ırza geçme suçlarında sanığın ve mağdurun belirlenmesi, • Özel hukukta nesep tayini (babalık tespiti, annelik, kardeşlik, akrabalık belirlemeleri) • Nüfus düzeltme ve miras davalarının çözümlenmesi gibi pek çok konuda adli makamlara yardımcı olmaktadır. 21. 1. 2022 8

5. Populasyon Çalışmaları • Popülasyon genetiğinde, toplumun gen havuzu incelenmekte olup bu incelemelerde toplumlardaki hastalıkların dağılımı ve sıklığını belirleyen çeşitli genetik ve çevresel faktörler arasındaki ilişkiyi değerlendiren epidemiyoloji kurallarından yararlanılır 21. 1. 2022 9

6. İnsan Genom Projesi (1986 -2005) 1. 2. 3. 4. 5. 6. ABD Enerji Bakanlığının, insanda radyasyonun neden olduğu DNA hasarlarının ölçülmesiyle ilgili bir pilot projeyle başladı, daha sonra Ulusal Sağlık Enstitüsü (NIH) katıldı. İnsan Genom projesinin Amaçları Genom Haritalaması DNA Dizi Analizi Model Organzimaların incelenmesi Genom analizleri: Elde edilen verileri toplamak, depolamak ve isteyen her araştırmacıya sunabilmek için gereken yazılım ve alt yapıyı oluşturmak. Verileri analiz etmede kullanılmak üzere teknolojiler geliştirmek. İnsan genetik araştırmalarının etiksel, hukuksal ve sosyal boyutlarını araştırmak Bu proje ile kazanılan teknikleri özel sektörün hizmetine sunmak ve oluşan kaynakları ve alt yapıyı insan sağlığını gelişirmede kullanacak bilim adamları yetiştirmede kullanmak. 21. 1. 2022 10

7. Hastalıkların Tedavisi -Gen Terapisi (Tedavisi) Kalıtsal veya kazanılmış insan hastalıklarını tedavi etmek maksadıyla, genlerin küçük DNA ve RNA moleküllerinin insan hücrelerine organ ve dokularına transfer edilmesine gen tedavisi denir 21. 1. 2022 11

8. Rekombinant DNA Teknolojisi • Rekombinant DNA teknolojisi, doğada kendiliğinden oluşması mümkün olmayan, çoğunlukla farklı biyolojik türlerden elde edilen DNA moleküllerinin, genetik mühendislik teknolojisiyle kesilmesine ve elde edilen farklı DNA parçalarının birleştirilmesi işlemlerini kapsayan bir teknolojidir. • Bu alanda yapılan işlemler, kısaca genlerin herhangi bir organizmadan alınarak üretilmesi (klonlama) ve üretilen genlerin gerek temel, gerekse uygulamalı araştırmalar için kullanıması olarak özetlenebilir. • İnsülin üretimi • Hepatit B aşısı! (diğer viral aşılar) 21. 1. 2022 12

Genetik Bilimi ve Gelecek 1. Kişisel tıp (personalized medicine) 2. Farmakogenetik 3. Nutrigenetik 4. Immunogenetik 5. Biyoinformatik 6. Biyoteknoloji 7. Genetik Mühendisliği (klonlama) 8. Epigenetik 9. Nanoteknoloji (Bir miroçip içerisinde bir genetik laboratuvarı) 21. 1. 2022 13

Kişisel tıp (personalized medicine) 1. Farmakogenetik • Niçin bazı hastalara standart dozda verilen ilaçlar hiç etkili olmaz? • Niçin bazılarında ilaçların yan etkileri görülür de diğerlerinde görülmez? • Klasik tıp, tek ölçüt ve dozun herkese uygun olduğu temeline dayanır. • Kişisel tıpta ise “doğru zamanda doğru hasta için konulan uygun tanı içinde uygun dozda ve uygun ilaç” şeklinde olmaktadır 21. 1. 2022 14

• Gelişen teknolojinin getirdiği genom, proteom, farmakogenom çalışmaları, biyoinformatik değerlendirmeler, modern tıbbı değiştirmiştir. Herkese tek boyut yaklaşımı gerilerde kalmıştır. • Genler gözlerimizin rengine ve vücudunuzun biçimine nasıl karar veriyorsa, aynı zamanda hastalıklara duyarlılığınıza ve tedaviye nasıl yanıt vereceğinize de karar verir. 21. 1. 2022 15

• Son yıllarda kurulan özel şirketler birkaç yüz dolar karşılığında DNA’nıza bakarak hangi hastalıklara yakalanabileceğimizi belirlemeye başladılar. • Bu gelişmeler sonucu yakın bir gelecekte doktora giderken kendi vücudumuzun el kitabı olan kişisel gen haritamızı da götürüyor olacağız. • Gen haritamız, hangi hastalıklara yakalanabileceğimizi, hatta yakalanma şansımızın ne olduğunu göstermekle kalmayıp herhangi bir hastalığa yakalandığımızda hangi ilacın bize iyi geleceği ve hangisinin zehirli yan etkileri olacağını dahi gösterecek. 21. 1. 2022 16

3. Nutrigenetik • Nutri-genetik, bireyin kalıtsal yapısının gereklerine uygun beslenme alışkanlıklarının belirlenmesi yoluyla, yatkınlık taşıdığı hastalıklardan olabildiğince uzak kalması ve yüksek yaşam kalitesinin sağlanması olarak tanımlanabilir. 21. 1. 2022 17

• Metabolizma hızı bireyler arasında farklılık gösremekte (metabolizmada rol alan enzimler protein yapıda) • Neleri yemeliyiz? • Neleri yememliyiz? • Genetik Test sunucunda beslenme planı önerilecek!!. . 21. 1. 2022 18

4. Immunogenetik • İmmünogenetik; bağışıklık sistemiyle genetik arasındaki ilişkiyi açıklamaya çalışan tıbbi araştırmaların bir dalıdır. • Immun sistemin regulasyonunda rol oynayan genetik koşullar ve immun sistemle ilişkili hastalıkların moleküler genetiği hakkında bilgi verir. 21. 1. 2022 19

5. Biyoinformatik • Biyoinformatik, karmaşık biyolojik verilerin derlenmesi ve analiz edilmesi için veritabanlarının oluşturulmasıdır. • Biyoinformatik Türkiye’de de yeni bir daldır. TUBITAK bünyesinde, Marmara Araştırma Merkezi (MAM) Gen Mühendisliği ve Biyoteknoloji Araştırma Enstitüsü diğer kuruluşlar ve uluslararası kuruluşlar arasında köprü görevi görerek ülkemizde biyoteknoloji alanında bir sanayi oluşmasına ve genişlemesine yardımcı olmaktadır. 21. 1. 2022 20

6. Biyoteknoloji 7. Genetik Mühendisliği • Biyoteknoloji, bitki, hayvan veya mikroorganizmaların tamamı yada bir barçası kullanılarak yeni bir organizma (bitki, hayvan yada mikroorganizma) elde etmek veya var olan bir organizmanın genetik yapısında arzu edilen yönde değişiklikler meydana getirmek amacı ile kullanılan yöntemlerin tamamına “Biyoteknoloji“ denmektedir. • Biyoteknoloji, insan, hayvan ve bitki hücrelerinin fonksiyonlarını anlamak ve değiştirmek amacıyla uygulanan çeşitli teknikleri ve işlemleri tanımlamak için kullanılan bir terimdir. Canlıların iyileştirilmesi ya da endüstriyel kullanımına yönelik ürünler geliştirilmesini, modern teknolojinin doğa bilimlerine uygulanmasını kapsar. 21. 1. 2022 21

8. Epigenetik • İlk olarak, 1950’lerde Conrad Waddington tarafından önerilen Epigenetik terimi günümüzde “DNA dizisindeki değişimlerle açıklanamayan, mitoz ve/veya mayoz bölünme ile kalıtılabilinen, gen fonksiyonundaki değişiklikler” olarak tanımlanmaktadır. • Son on yılda yapılan araştırmalar sonucu, epigenetik olaylarin, özellikle yüksek organizasyonlu canlılarda oldukça önemli etkileri olduğu anlaşılmıştır. • Epigenetik fenomen, özellikle canlıların embriyodan yetişkin bireye doğru ilerleyen gelişim sürecinde gözlemlenen, hücre farklılaşmaları sırasında ortaya çıkan gen ifadesindeki değişikliklerde önemli rol oynamaktadır. • Gen ifadesinde görülen bu değişiklikler, DNA’nın seçici olarak, farklı epigenetik durumlarda bulunan farklı kromatin yapılarına paketlenmesiyle ortaya çıkmaktadır. • Epigenetik fenomenin üzerinde en çok çalışma yapılmış olan iki tipi, DNA metillenmesi ve histon modifikasyonları olmuştur. • Bu iki olayın birbiriyle bağlı ve geri dönüşümlü olduğu düşünülmektedir. Yapılan araştırmalar sonucunda, gelişim sürecinde çekirdeğin epigenetik özelliklerinde bir dizi değişimin gerçekleştiği ve hücresel potansiyelin kaybı ile geri dönüşümsüz gen (ör: embriyonik) susturulmasının arasında

9. Nanoteknoloji • Nanoteknoloji maddeyi atomik ve moleküler seviyede kontrol etme bilimidir. • Nanoteknoloji yavaş hayatımıza girmektedir. Şu an nanoteknolojinin 3. devresinindeyiz, 2020 yılı itibari ile de 4. nesil nanoteknolojik ürünlerin çıkması bekleniyor. • Bir miroçip içerisinde bir genetik laboratuvarı!! 21. 1. 2022 23

• Nanoteknolojisi genellikle genel-amaçlı teknoloji olarak adlandırılır. Çünkü gerçeklestirildiği zaman nanoteknoloji neredeyse bütün sektörlerde ve toplumun her alanında önemli bir yeri olacaktır. Daha iyi yapılmış, daha uzun süre dayanan, daha temiz, güvenli ve akıllı ürünleri evde, iletişimde, tıpta, ulaşımda, tarım ve endüstrinin her alanında kullanabileceğiz. • İnsan vücudunda dolaşarak kanser hücrelerini yayılmadan bulup yok eden tibbi bir araç düşünün; ya da çelikten çok daha hafif ama ondan on kat daha güçlü materyali gözünüzde canlandırın. 21. 1. 2022 24

Referanslar • 11. National Human Genome Research Institute, What’s Next? Turning Genomics Vision Into Reality (2006). Available at http: //www. genome. gov/11006944 (25 March 2013) TBB Dergisi, Sayı 81, 2009. • http: //cobid. wordpress. com/2011/11/26/sizdensectiklerimiz-kisisel-tip/ • ^ N. Taniguchi, "On the Basic Concept of 'Nanotechnology', " Proc. Intl. Conf. Prod. London, Part II, British Society of Precision Engineering, 1974. • ^ PEN nanoürün listes 21. 1. 2022 25

Referanslar • • 1. The Cancer Genome Atlas aims to identify all the genetic abnormalities seen in 50 major types of cancer (11). 2. National Human Genome Research Institute’s (NHGRI) public small molecule library provides academic researchers with a database to chart biological pathways, which can subsequently be used to model the genome in experiments and serve as starting points for drug development. (11). 3. The Department of Energy’s Genomes to Life focuses on the genomic studies of single-cell organisms in hopes that once researchers understand how life functions on a microbial level, they can “use the capabilities of these organisms to help meet many of our national challenges in energy and the environment, ” (11). 4. The Structural Genomics Consortium is an international effort studying the structure of the proteins encoded by the genomes of organisms put forth by the United Kingdom’s Wellcome Trust and pharmaceutical companies. These threedimensional structures are critical in drug design, diagnosis and treatment of disease, and biological understanding. The information will be published in a public database (11). 21. 1. 2022 26

9. Genetik Araştırmalar -Deney Hayvanlarında model hastalıkların oluşturulması ve tedavisine yönelik çalışmalar -Knokcout fare modellerinin oluşturulması -Gen Aktarımı -Klonlama 21. 1. 2022 27

• 11. National Human Genome Research Institute, What’s Next? Turning Genomics Vision Into Reality (2006). Available at http: //www. genome. gov/11006944 (25 March 2013) TBB Dergisi, Sayı 81, 2009 • http: //cobid. wordpress. com/2011/11/26/sizdensectiklerimiz-kisisel-tip/ • ^ N. Taniguchi, "On the Basic Concept of 'Nanotechnology', " Proc. Intl. Conf. Prod. London, Part II, British Society of Precision Engineering, 1974. • ^ PEN nanoürün listes 21. 1. 2022 28

21. 1. 2022 29

21. 1. 2022 30