Son yıllarda klonlamanın, özellikle yaşlanmaya ve hastalıklara bağlı hücre ve doku kayıplarının tedavisinde ve üreme amaçlı olarak kullanılması gündemde. Yeni ilaçlar geliştirilmesi ve hastalık nedenlerinin ortaya çıkarılmasında da klonlama umut vaat ediyor. Bilimadamları, soyu tükenmekte olan canlıların gen havuzlarındaki çeşitliliği artırmak ve bu hayvanları çoğaltmak amacıyla da klonlamadan yararlanıyorlar. Ülkemizde de, TÜBİTAK Gen Mühendisliği ve Biyoteknoloji Araştırma Enstitüsü, sığır cinslerini iyileştirmek üzere bu yıl klonlama çalışmalarını başlatmaya hazırlanıyor.
Klonlama, potansiyel uygulama alanları nedeniyle birçok araştırmacı­nın büyük ilgisini çekiyor. Hastalıklı doku ve organların yerine kullanıla­cak yeni hücre ve dokuların yaratılma­sı, yani tedavi amaçlı klonlama bunlar­dan yalnızca biri. Kök hücreler, kendi­lerini yenileme ve bedendeki özelleş­miş hücre tiplerine dönüşme yetisine sahip hücreler. Döllenmeden sonra embriyo gelişmesinin en baştaki evre­leri sırasında var olan "embriyonik" kök hücrelerin önemiyse, bunların bi­linen 200'den fazla hücre tipine dönü-şebilmesinden geliyor. Soyu tüken­mekte olan canlıların çoğaltılabilmesi ve gen havuzlarının genişletilmesi, in­sanlarda görülen kimi hastalıkları taşı­yan hayvanların ya da üstün bazı özel­liklere sahip büyük ya da küçükbaş hayvanların üretilmesinde kullanılma­sı olasılıkları da embriyonik kök hüc­re teknolojisinin önemini artırıyor.
Hastalardan alınacak kök hücrele­rin incelenmesi, bazı insanların kimi hastalıklara neden başkalarına göre daha yatkın olduklarının da anlaşılma­sına yarayacak. Araştırmacılar, beden hücrelerimizde ya da anne babalarımı­zın sperm ve yumurta hücrelerinde oluşan kalıtsal mütasyonların belli bi­leşimlerinin nasıl olup da insanları hastalıklara yatkın kıldığı, hastalığın hangi yaşta çıkacağını nasıl belirlediği üzerinde düşünmeye başlıyorlar. Şe-
ker hastalığı ve Parkinson gibi hasta­lıkları incelemenin yollarından biri de, hastadan ve kontrol grubundakiler-den embriyonik kök hücre dizileri ala­rak, bunları kültür ortamında Parkin­son hastalığında rol oynayan sinir hücrelerine dönüştürmek ve hastanın hücrelerinin neden öldüğünü ortaya çıkarmak. Bir sonraki adım, bu hücre-
lerin canlı kalmasının yolunu bulmak olacak. Hastalardan kopyalanan emb­riyonik kök hücre kültürleri, ilaç de­nemeleri ve gen tedavisi denemelerin­de kullanılmak üzere neredeyse sınır­sız bir hastalıklı kök hücre kaynağı sağlayabilir.
Embriyonik kök hücre araştırmala­rında, klonlanmış bir embriyonun yal-
BİLİM ve TEKNİK 44 Ocak 2002
nızca beş gün boyunca gelişmesine izin verilmesi yeterli. Herkes, kök hüc­re çalışmalarının, insan hastalıklarının tedavisinde kökten değişimler yarata­cağı düşüncesinde birleşiyor. Yıllar sü­ren deneyler sayesinde, iyileştirme amaçlı klonlamanın ilk aşaması olan, klonlanmış hücrelerden embriyonik kök hücreler elde etmek bugün yakın bir hedef gibi görünse de, bilim adam­ları bu hücrelerin hastalara aktarıla­cak organ ve hücrelere nasıl dönüştü­rülebileceğini anlamaktan henüz çok uzaklar. Bu yöntemin ekonomik açı­dan da değerlendirilmesi gerekiyor. Çünkü, organ nakillerinde aktarılan organın bağışıklık sistemince reddedil­mesi sorununu çözecek yeni bir yön­tem de geliştirilebilir. Böyle bir du­rumda, hastalardan klonlanmış embri­yoların üretilmesi gereksinimi ortadan kalkar.
yumurta hücresi gibi spermle döllene­biliyor. Ancak, bu yöntemin insanlar­da kullanımına başlanmadan önce çö­zülmesi gereken sorunlar var. Nor­malde, erişkin bir insan yumurta hüc­resinde, iki set kromozom bulunuyor. Bunlardan biri, kalıtım yoluyla kadı­nın annesinden, ötekiyse babasından geliyor. Yumurta döllendiğinde kro­mozomlarının yarısı hücre dışına atılı­yor. Yumurtayı dölleyen sperm, kro­mozomları bütünleyecek olan seti sağlıyor. Araştırmacılar, bir beden hücresinin çekirdeğini, kalıtsal malze­mesi çıkarılmış erişkin bir yumurtaya aktararak, bu süreci bir ölçüde taklit edebileceklerini bulmuşlar. Yeniden "oluşturulmuş" yumurta hücresini elektrik akımıyla uyararak, çekirdeğin ikiye bölünüp iki "pronucleus" oluş-
turmasını sağlayabilmişler. Daha son­ra bunlardan birini çıkararak, sperm enjekte edip döllemeye çalışmışlar ve bunu başarmışlar. Ancak, ortaya çı­kan embriyolar, bir ya da iki hücre bölünmesinden sonra gelişimini dur­durmuş.
Nuh'un Gemisi
Klonlama alanındaki ilerlemeler, yaşam alanları onarılana ve yeniden doğaya dönene kadar hayvanat bah­çelerinde üretilmeye çalışılan soyu tehlikede olan hayvanları çoğaltmak için de kullanılabilir. Ancak, klonla­manın asıl önemi, araştırmacılara, sa­yıları çok azalmış hayvan toplulukla­rının gen havuzlarına yeni genler kat­ma olanağını vermesi olacak. Birçok hayvanat bahçesinde, spermleri top­layıp saklayacak donanım bulunmu­yor. Yumurta hücreleri de hem güç elde ediliyor, hem de donduruldu­ğunda zarar görüyor. Ancak, beden hücreleri saklanmış hayvanları klon-layarak, araştırmacılar o bireyin gen­lerini yaşamda tutacaklar ve soyu tü­kenmekte olan türlerin genetik çeşit­liliğini korumuş olacaklar. Aslında, tükenme tehlikesinde olan canlıların klonlanması, üzerinde çok tartışılan bir konu. Kimi uzmanlara göre, bu canlılarda birey sayısının düşmesine bağlı olarak zaten azalmış olan gene­tik çeşitliliği daha da azaltabilir. Öte yandan, klonlama çalışmalarının, tür­lerin ayakta tutulmasında asıl önemli olan yaşam alanlarının korunması
Yapay Yumurta Hücreleri
Lozan'da yapılan bir konferansta sunulan yeni bir klonlama yöntemi sa­yesinde, yumurta hücresi üretemeyen kadınların da günün birinde kendi ka­lıtsal özelliklerini taşıyan çocukları olabilecek. ABD'deki Cornell Üniver-sitesi'nden araştırmacıların çalışmala­rı henüz kuramsal düzeyde olsa da, kısır kadınlara umut veriyor. Araştır­macıların oluşturduğu yapay yumurta hücrelerinde, anne adayının kromo­zomlarının her birinin tek bir kopyası bulunuyor. Bu yumurtalar da, normal
0cak 2002 45 BİLİMveTEKNİK
için ayrılan fonların azalması­na neden olacağından kor­kanlar da var.
Klonlanması düşünülen ilk canlılar, üremeleri üzerin­de daha önceden de çalışma­lar yapılmış olanlar. Birçok hayvanat bahçesi ve koruma örgütü, soyu tehlikede pek-çok hayvanın üremesi için çalışmalar yürütüyor. Örne­ğin, 1999 yılında, Audobon Enstitüsü Soyu Tükenen Türler Araştırma Merke-zi'nden araştırmacılar, tükenmekte olan bir canlı türünün önceden don­durulmuş embriyosunu, başka bir canlı türüne naklettiler. Sonuçta, sı­radan bir ev kedisi, Afrika vahşi ke­disi doğurdu.
2000 yılının Kasım ayındaysa, ABD'deki Advanced Celi Technologies adlı şirketten araştırmacılar, soyu tü­kenme tehlikesinde olan ilk canlı klo-nunu yarattılar. Bir inek, tükenmekte olan bir canlı türünden klonlanmış ilk
yavruyu dünyaya getirdi. Bu, doğal yaşam alanı olan Hin­distan, Çin Hindi ve Güney­doğu Asya'ya özgü, yaşam alanları büyük zarar gördü­ğü ve uzun yıllardır spor amaçlı olarak avlandığı için sayısı çok azalmış olan, ökü­ze benzeyen bir hayvandı. Afrika bongo antilopu, Su-matra kaplanı ve dev panda gibi soyu tükenmekte olan başka hayvanların da klon-lanması planlanıyor. 20 yıl kadar önce yapılan bir sayı­ma göre, yaşam alanları Güneydoğu Çin'in dağlık bölgelerindeki bambu ormanları olan pandalardan, yeryüzün­de yalnızca 1000 kadar kaldı. Bazı bi­yologlar, bu sayının son yıllarda biraz artmış olabileceğini düşünüyorlar. 2002 yılında tamamlanacak olan yeni bir sayım, tam sayıyı ortaya çıkaracak. Çinli bilim adamları, panda klonlama yolundaki ilk adımı 1999 yılında at­mışlardı.
Peki ya, soyu çoktan tükenmiş olan canlılar? Bilim adamlarının Ju-rassic Park filmindeki gibi dinozorları ya da tüylü mamutları klonlayabilme-leri olasılığı çok küçük. En önemli güçlük, korunmuş dokuların, yani DNA'nın çok kıt olması. 1999 yılında bir grup bilimadamı Rusya'da, çok iyi korunmuş olduğunu düşündükleri bir mamut kalıntısı bulmuşlardı. Ancak, olumsuz çevre koşullarının, kalıntının DNA yapısına büyük zarar vermiş ol­duğu anlaşıldı. Uzmanlar şimdilik bu tür hasarları onarmanın bir yolunu bilmiyorlar.
1930'lu yıllarda tükenmiş olan Taz-manya kaplanını klonlamaya çalışan Avustralyalı bilim adamlarının çabaları da aynı nedenle yarıda kalmış. Sid-ney'deki Avustralya Müzesi'nde 1866'lı yıllarda alkole konularak saklanmış bir yavru Tazmanya kaplanının hücrelerin-deki DNA öylesine zarar görmüş ki, araştırmacılar, hayvanın bütün kromo­zomlarını yeniden "yapmak" zorunda kalacaklarını belirtiyorlar.
Aslı Zülâl
Türkiye Hazırlık Aşamasında
Ülkemiz araştırmacıları, gen aktarımı ve gene­tik kopyalama alanında dünyada gerçekleştirilen kuramsal ve uygulamaya yönelik çalışmaları yakın­dan izliyor. Türkiye'de bu alandaki çalışmalar, te­mel olarak TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezi (MAM) kampüsünde yer alan Gen Mühendisliği ve Biyoteknoloji Araştırmaları Enstitüsü'nde yürütülü­yor. Enstitü'de, hibridoma teknolojisiyle monoklo-nal antikorlar üretimi, gen aktarımlı bitkiler, poli-merik aşı üretim deneyleri gibi çalışmaların yanı sı­ra, Transgen ve Deney Hayvanları Laboratuva-n'nda da gen aktarımlı hayvanlar üretiliyor ve ni­hai olarak da ülkemizdeki sığır cinslerinin iyileşti­rilmesi amacıyla hayvan klonlanma deneylerinin başlaması hedefleniyor. Ancak bu alanda uzman­laşmış yetkin araştırmacıların varlığına karşın, klonlama konusunda henüz atılmış somut bir adım yok. Laboratuvarda şimdilik bazı genleri çıkartıl­mış (knock-out) ya da eklenmiş transgen farelere bazı hastalıklara, örneğin hepatit-B virüsünün yü­zey antijenleri ürettiriliyor. Bu antijenler, karaci­ğer kanseri için tedavi yöntemleri geliştirilmesi için kullanılabilecek. Laboratuvarda yürütülen ça­lışmaların bir başka hedefi de, transgen hayvanla-
rın bazılarını "biyoreak-törler" haline getirerek nakledilen genlerin kod-ladıkları maddeleri, tükü­rük, kan, süt gibi salgıla­rında bol miktarda üret­melerini sağlamak.
Transgen ve Deney Hayvanları Laboratuva-rı'ndaki çalışmaları halen Dr. Haydar Bağış ve Dr. Sezen Arat yürütüyorlar. Dr. Haydar Bağış'ın verdiği bilgilere göre embriyonik kök hücre teknolojisiyle knock-out hayvan üretimi, tek hücre­li embriyoya pronükleer DNA mikroenjeksiyonu yoluyla transgenik hayvan üretimi, embriyo banka­sı oluşturma, tüp içinde dölleme (in-vitro fertilisa-tion - IVF), intrasitoplazmik sperm enjeksiyonu (IC-Sl) gibi ileri embriyolojik teknikler uygulanmakta. Klonlama teknolojileri alanında uluslararası ça­lışmalarda görev almış ve akademik katkılarda da bulunmuş olan araştırmacılarımızın ülkemizde ger­çekleştirecekleri çalışmaların, ülkemizde hayvan türelerinin iyileştirilmesi ve güçlendirilmesini sağ­laması bekleniyor.
Dr. Bağış'a göre, bu alanda uluslar arası plan­da geliştirilen embriyo klonlama teknolojilerinin ülkemize transferiyle, kaliteli sığırlar klonlanarak çoğaltılabilecek, genetik yapısı değiştirilerek verim özellikleri arttırılmış soylar geliştirilebilecek en önemlisi ülkemize has iyi kaliteli yerli ırklarımız koruma altına alınabilecek. Öncelikli amaç, ülke­mizde bulunan ve hastalıklara doğal dirençlilik ge­liştirmiş hayvanların klonlanarak çoğaltılması. Özellikle, brucella, salmonella vb. gibi hastalıklara dirençli sığırların ülke genelinde belirlenmesi ve klonlama teknolojisiyle çoğaltılması hedefleniyor.
Kaynaklar
Ainsworth, Claire. "Artifidal human eggs created" New Scientist On­line Conference Reports, July 2001
Lanza, R. P., Drcsser, B. L.& Datniani, P. "Cloning Noah's ark". Scientific American. Kasım 2001
"Stem Cells: Scientific Progress and Future Research" http://www.nih.gov/news/stemcell/sdreport.htm
BİLİM ve TEKNİK 46 Ocak 2002