GENLER TIBBIN HİZMETİNDE...
Geleceklerimiz genetik olarak belli mi? Alzheimer, kanser, kalp krizi ya da benzeri bir hastalık 50'li yaşlarımızda bizi avlamak üzere genlerimizde bekli­yor olabilir mi? Ya çocuklarımız? Şizof­ren ya da şeker hastası olma olasılıkla­rı belirlenebilir mi? Eğer bunlar ger­çekten belirlenebiliyorsa, bu hastalık­ların tedavisi için yapılabilecek bir şey var mı?
Çeşitli ülkelerde gen bağışlan saye­sinde yürütülen genom çalışmaları, ge­netik kökenli hastalıkların tedavileri konusunda umut verici sonuçlar ver­meye başladı. Merkezi İzlanda'nın Reykjavik kentinde bulunan deCode Genetics, bu türden çalışmalar yapan ve sonuçlarını uygulamaya sunmaya hazırlanan firmalardan biri. Harvard Üniversitesi'nde nöroloji (sinirbilim) profesörü olan Kari Stefansson'un 1996 yılında anavatanı olan İzlanda'ya dönerek kurduğu deCode, 1997 yılın­da dünyadaki ilk fenotip veritabanını (280 bin İzlandalıya ait sağlık kayıtları­nın koleksiyonunu) kurmaya başladı.
O günden bu yana İzlanda halkın-
dan gen bağışlan kabul eden ve bu ör­nekler üzerinde çalışan firma, özellikle astım, şeker hastalığı ve kalp sorunları gibi sık görülen hastalıklar konusunda kayda değer gelişmeler kaydetti. İşin en başındaki amaç, bu küçük ve yalıtıl­mış ada ülkesinin genetik mirasını uzun uzadıya inceleyerek, genetik kö­keni olan hastalıklarla savaşabilmenin yollarının ortaya çıkarabilmekti. Çalış­manın erken dönemlerinde, ülkenin genetik stokunun tek bir firmanın çı­karları için kullanılması fikri İzlanda halkını rahatsız etmişti. Ancak, çalış­maların işleyişi görüldükçe ve sonuçla­rı ortaya çıktıkça halkın desteği %90'ı aştı ve bütün ülke çapında gen avına çıkan deCode, İzlandalıların da özveri­li işbirliği sonucunda, ülkedeki erişkin nüfusunun yarısından fazlasından DNA örneği toplamayı başardı. Ulusal bir bilim projesi niteliğinde yürütülen bu çalışma sonucunda, ülke vatandaş­larının genleri birbiriyle karşılaştırıldı. Bu sayede de, kalp hastalıkları başta olmak üzere kanserden astıma kadar çok sayıda hastalıkla ilişkisi olduğu
düşünülen genler tespit edilebildi. Kalp hastalıklarıyla ilişkili genler ko­nusunda çok önemli bir noktaya ula­şan deCode, şimdilerde sonuçlarını sınayarak, çalışmalarının son adımları­nı atmaya hazırlanıyor.
Testlerin başarısı, yalnızca deCo-de'un piyasaya sürülecek ilk ilacı ve daha iyi bir kalp krizi tedavisi anlamı­na değil, genlerin hakimiyetindeki te­davi yöntemlerinin ayak sesleri anlamı­na da gelecek. Uzun zamandır ilaç pi­yasasının devleri olan Roche ve Merck gibi firmalarla da birlikte çalışan deCo-de, ülkesindeki ilaç sanayinin gelişim kapasitesini de aşarak, çok sayıda ilaç adayını testler için sunmaya hazırlanı­yor. Firmanın ilk ilaçlarının insan test­lerini geçeceği garantili değil. Ancak, ilaçların bu testleri geçmesi durumun­da, yankılarının küçük Kuzey Atlantik adasının çok daha ötesinde duyulacağı da su götürmez bir gerçek.
Peki çalışmalarını nasıl yürüttüler? Normal şartlar altında, kalp krizi geçi­ren hastalardan DNA örnekleri alına­rak, bu hastaların genomlarında sık
BİLİM ve TEKNİK 90 Kasım 2004
olarak tekrarlanan değişime uğramış gen bölgelerinin incelenmesi gereki­yor. Ancak, bu son derece pahalı ve uzun süren bir işlem. Bu nedenle, de-Code daha değişik bir teknik uyguladı: Kalp hastalarında diğerlerinden daha fazla tekrarlanan kromozom bölgeleri­ni tanımlamaya yardımcı olacak işaret­leyiciler geliştirmek.
İzlanda'nın böyle bir genetik araş­tırma için uygun olmasının tek nedeni adanın yalıtılmış coğrafyası değil. İz­landa, tıbbi kayıtların büyük titizlikle tutulduğu bir ülke. Ayrıca, aynı titizlik­le tutulan ve 9. yüzyılda Vikingler'in
adaya yerleşmesine dek uzanan nüfus ve kilise kayıtlan da araştırmacıların hizmetinde. Bu sayede, deCode 1981 ve 2000 yılları arasında 75 yaşın altın-
da kalp krizi geçiren herkesin listesine erişebildi ve araştırmacılar, içlerinden klinik çalışmalarında kendilerine yar­dımcı olabileceklerini düşündükleri bir ad seçebildiler: Benedikt Arnason.
Öncelikle hastanelerden alman kalp hastalarının listeleriyle nüfus kayıtlan karşılaştırıldı ve birbirleriyle akrabalık ilişkileri olan kalp hastalan gruplandı. Daha sonra, bu gruplar üzerinde teker teker çalışılarak, değişime uğrayan or­tak kromozom bölgeleri tespit edildi. Tüm gruplarda ortak olan değişime uğramış kromozom bölgelerinin karşı-laştırılmasıyla yelpaze daraltıldı ve
Kasım 2004 91 BİLİMveTEKNİK
feller Üniversitesi araştırmacıları, 10 yıl boyunca süren çalışma sonucunda, kolesterol metabolizmasında etkin rol oynayan bir genin varlığını da keşfetti­ler. Bu keşiflerinin, kalp krizi için cid­di bir risk etkeni olan kolesterol emili-mini kontrol eden genlerin ortaya çıka­rılmasına yardımcı olacağı umuluyor.
İngiltere'de bulunan Oxagen firma­sı da, 1997 yılında kurulduğundan be­ri benzer çalışmalar yürütüyor. Özel­likle astım ve romatoid artrit gibi enf-lamatuar (yangıya ilişkin) ve metabolik hastalıklar üzerinde çalışan Oxagen, Kuzey Avrupalılara ait 40 binin üzerin­de kan örneğinin analiz sonuçlarıyla geliştirdiği hedef ve tedavi yöntemleri­nin ilk klinik deneylerine önümüzdeki sene içinde başlamaya hazırlanıyor.
Finlandiya halkından alman gen ör­nekleriyle yapılan bir başka çalışma da, cücelik (dwarfizm), sara (epilepsi) ve bazı göz kusurları gibi genetik kö­keni olan hastalıklarda etkili olduğu düşünülen çok sayıdaki gen bölgesinin bulunmasıyla sonuçlandı.
Astım, artrit, şizofreni gibi hastalık­larla ilişkili genler üzerinde çalışan Ga-lileo Genomics de, listedeki diğer bîr isim. Quebec'den 1500 kadar örnek üzerinde çalışan firma, Fransız köken­li bu nüfusun gen haritası yardımıyla Crohn hastalığıyla ilişkili olan gen böl­geleri üzerine yoğunlaşıyor. Quebec nüfusu, yüksek genetik paylaşımı ve düşük genetik çeşitliliği nedeniyle, bu tip bir çalışma için ideal sayılıyor.
Bunlar gibi göçten uzak kalmış gen havuzu örnekleri, herhangi bir hasta­lıkla ilişkisi olan gen bölgelerinin nesil­ler boyunca birbirlerinden ayrılma ola­sılığının düşük olması nedeniyle seçili­yorlar. Ancak, melez nüfuslarda da hastalıklara ilişkin gen bölgelerinin ne­siller boyunca fazla ayrılmadığının or­taya çıkarılmasıyla birlikte, Britanya ve Estonya gibi genetik geçmişi karışık olan nüfuslar üzerinde de çalışmalar başlatıldı.
Bazı araştırmacılar, aslında genetik olarak yalıtılmış nüfusların, hastalıkla-rın genetik kökeni konusundaki çalış­malar için çok da uygun olmayabilece­ğini düşünüyorlar. Aileler yerine nüfu­sun tamamını temsil edecek büyüklük­te ve çeşitlilikte bir gen havuzuyla ça­lışılması gereğini savunan uzmanlar, bu denli büyük bir çalışma için hangi analiz tekniklerinin kullanılması ge-
araştırmaların 13 numaralı kromozom üzerinde yoğunlaşması gerektiği sonu­cuna ulaşıldı. Son aşamada da, "şüphe­li" kabul edilen bu bölge, sağlıklı in­sanlarda aynı bölgeyle karşılaştırıldı ve detaylı bir inceleme sonucunda, birkaç gen içeren küçük bir gen bölgesine ulaşılabildi. Bu noktaya varan araştır­macılar, bu kez genetik veri tabanları­na dalarak, şüphelendikleri bölgeye kadar izlenen genlerden hangilerinin tanımlanmış olduğuna baktılar. Elle­rindeki DNA dizisinin, kalp hastalıkla­rıyla ilişkili bir yangı proteinini şifrele­yen gen bölgesini taşıdığını gördükle­rinde de, doğru yolda olduklarını anla­dılar.
Benedikt Arnason gibi söz konusu gen bölgesi değişime uğramış olan hastalar, bu bölgenin normalden daha fazla çalışması nedeniyle, kalp krizin­den sorumlu yangının oluşması konu­sunda normalin iki katı risk taşıyor olabilirlerdi. Böyle bir durumda, bu gen bölgesinin şifrelediği proteinin bloke edilmesi, atardamarlarda yangı oluşmasını önleyebilirdi. Yani, bu pro­tein, geliştirilecek olan ilaçlar için uy­gun bir hedefti. DeCode ekibinin artık, güvenli bir şekilde bu proteini hedef alacak bir bileşik elde etmeleri gereki­yordu. Şans onlardan yanaydı. Çünkü, 1980'li ve 90'lı yıllar boyunca çeşitli firmalar, astım ve benzeri hastalıklarla ilişkili olduğunu düşündükleri bu pro­teinin etkinliğini azaltacak ilaçlar ge­liştirmişlerdi. Bu ilaçlar arasından onaylanmış olan birini seçtiler ve çalış­malarını bu ilacı geliştirme yönünde ilerletmeye başlattılar.
DeCode, 2'sinde buna benzer bir ça­lışma sistemi yürüttüğü birkaç ilacın daha insanlar üzerinde testlerine baş­lamayı planlıyor. Sıfırdan kendilerinin
geliştirdiği ilk ilacın denemelerine de, önümüzdeki yılın başlarında geçilecek. Roche ve Merck gibi büyük firmalarla birlikte başka gen bölgeleri ve ilaçlar üzerinde de çalışan deCode, büyük atı­lımlara hazırlanıyor.
Bu tarz çalışmalar yürüten tek ku­ruluş deCode değil. New York'da bulu­nan Rockefeller Üniversitesi de, obezi-teden sorumlu genleri ortaya çıkarabil­mek için Kosrae adası yerlilerinin DNA'lanyla çalışıyor. Bu küçük Endo­nezya adasının seçilme nedeni, nüfu­sun Kafkasyalılar ve eski Kosrae yerli­lerinin 1800'lü yıllarda yaptıkları evli­likler sonucunda doğan melezlerden oluşması. Bu genetik geçmiş de, yay­gın hastalıklarla ilişkili genler üzerin­de çalışma yapabilmek için çok uygun. Daha önce, gen ifadesinin (genetik şif­renin belirli bir özelliği ortaya çıkara­cak şekilde işlenmesinin) yalnızca DNA dizilimindeki değil, DNA'yı saran histon proteinlerindeki bilgilerle de yürütülmekte olduğunu ve genlerin et­kinliğini kontrol eden metillenme me­kanizmasını durdurucu özellik göste­ren bir enzimin varlığım bulan Rocke-
BİLİM ve TEKNlK92 Kasım 2004
rektiği ve mevcut teknolojinin bunu karşılamaya yetip yetemeyeceği konu­sundaki endişeleriniyse gizlemiyorlar. Çünkü örneklem büyüklüğünün art­ması, istatistiklerin çok daha güvenilir sonuçlar vermesini sağlıyor. Ancak, madalyonun diğer yüzünde de çalışma­ların zorlaşması ve maddi gereksinim­lerin artması var. Bu nedenle, küçük ölçekli sayılan aile bazlı çalışmalar, en azından ileri aşamalarda yapılacak olan daha geniş çaplı araştırmalar için uygun bir zemin oluşturuyor.
İnsan genomunda yer alan on bin­lerce genin içinde, belirli bir hastalık­tan sorumlu olan birkaç genin tanımla­nabilmesi, olağanüstü bir zaman ve yüksek bedellerde para anlamına geli­yor. Kalabalık aileler de, bu noktada devreye giriyor. Aile üyelerinin hepsi­nin aynı genetik geçmişi paylaşıyor ol­ması nedeniyle, ailede görülen bir has­talık, aynı gen bölgelerinde görülen ay­nı mutasyonlardan kaynaklanıyor.
1980'li yıllardan itibaren kalabalık ailelerle yapılan çalışmalarda kullanı­lan en temel teknik, üzerinde çalışılan sağlık sorunuyla benzer şekilde kalı­tım gösteren tekrarlanan gen bölgele­rini ortaya çıkaran "bağlantı analizi" tekniği. Bu teknik sayesinde, belirli bir gen bölgesine ait yüksek bir olasılık tahminine varıldığında, hastalıkla iliş­kisi olan genleri teker teker aramak yerine, çalışmalarda kendini gösteren gen bölgesi üzerine yoğunlaşılabiliyor. Tek sorun, bu tekniğin daha çok tek gen üzerinde meydana gelen tek bir mutasyonun neden olduğu "nadir" hastalıklara ilişkin çalışmalarda kulla­nılabilmesi. Birden fazla gen bölgesiy­le ilişkili olan kalp hastalıkları ve kan-
ser gibi yaygın kronik rahatsızlıklar için bağlantı tekniği analizi yetersiz kalabiliyor.
Bu tarz genetik çalışmalarda, SNP (tek nükleotit polimorfîzmi) olarak ad­landırılan, tek bazda değişiklik göste­ren DNA bölgelerine dikkat ediliyor. SNP'lerin bir kısmına, işlevi bilinen ve mutasyon durumunda belli hastalıkla­ra yol açabileceği tahmin edilen bazı gen bölgelerinde de rastlanıyor. Örne­ğin, göğüs ve prostat kanseri çalışma­larında, tümör oluşumunu hızlandırı­cı özelliği bulunan steorid hormonla­rın sentezinden sorumlu gen bölgele­rinde yer alan SNP'ler üzerinde duru­luyor. MİT ve Harvard Üniversite­si'nden bir grup araştırmacı da, 2000 yılında geliştirdikleri özel bir atomik görüntüleme mikroskobuyla, SNP'ler-
Kari Stefansson
le çalışmayı olabildiğince kolay hale getirmeyi başardılar. Bilinen atomik güç mikroskobunun daha geliştirilmiş hali olan bu mikroskop, DNA üzerin­de istenen bölgelerin haritasını çıka­rabilecek hassasiyette. Bilinen bir SNP bölgesini çevreleyen işaretçi mo­leküllerle çalışıldığında, değişime uğ­ramış olan gen bölgesi, bu yeni mik­roskop sayesinde kolaylıkla bulunabi­liyor. SNP'de normal dizilim yerine adenin bazı olması durumunda bunu tanıyan ve buraya bağlanan işaretleyi­ci moleküller, DNA üzerine salınıyor. Daha sonra mikroskopla haritalama başlatılıyor. Haritalama sırasında işa­retleyici moleküle ait haberciye denk gelindiği anda da, araştırmacılar deği­şime uğramış olan gen bölgesini tes­pit etmiş oluyorlar.
Yalnızca genetik bilimi değil, bilgi­sayar ve laboratuar teknolojileri de tıb­bın hizmetinde. Özel olarak geliştirilen laboratuar teknikleri ve gereçleri, ana­liz programlan ve bilgisayar yazılımla­rı olmasaydı, insan genomundaki 3 milyar kadar baz çiftinin içinden çıka­bilmek olanaksız olurdu. Hücrelerimiz­de sakladığımız mucize moleküller, çok sayıda sorunun cevabını taşıyor. Acaba onların bütün gizemlerini ger­çekten çözebilecek miyiz?
Deniz Candaş
BİLİM veTENİK 93 Kasım 2004