GENETİK MÜHENDİSLİĞİ VE BİYOTEKNOLOJİ

1. GENETİK MÜHENDİSLİĞİ VE BİYOTEKNOLOJİ

2.  GENETİK MÜHENDİSLİĞİ VE BİYOTEKNOLOJİ UYGULAMALARI

Gen Klonlama

Canlı Klonlama

3. GENETİK MÜHENDİSLİĞİ VE BİYOTEKNOLOJİ UYGULAMALARININ İNSAN HAYATINA ETKİSİ

Kök Hücre

Gen Terapisi

İnsan Genom Projesi

DNA Parmak İzi

BİYOGÜVENLİK VE BİYOETİK

Biyogüvenlik

Biyoetik

GENETİK MÜHENDİSLİĞİ BİYOTEKNOLOJİ

• Genetik mühendisliği: Genlerin izolasyonu, çoğaltılması, nükleotit dizilişlerinin belirlenmesi, farklı canlıların genlerinin birleştirilmesi ya da bir canlıdan başka bir canlıya gen aktarılması gibi çalışmalarla uğraşan bilim dalıdır.

BİLGİ:
Genetik mühendisliği, bugünkü biyoteknolojinin temelini oluşturan bir bilim dalıdır.
 
Biyoteknoloji: Doğa bilimleri ve çeşitli mühendislik dallarından yararlanarak DNA teknolojisiyle yeni bir organizma elde etmek veya var olan bir organizmanın genetik yapısında arzu edilen yönde değişiklikler meydana getirmek amacıyla kullanılan yöntemlerin tamamını kapsayan bir bilim dalıdır.
· Genetik mühendisliği ile elde edilen bilgiler sayesinde biyoteknolojik yöntemler kullanılarak daha ucuz, daha
kolay veya daha verimli ürünler günlük hayatımıza kazandırılır
 
BİLGİ:
İstenen özellikte olan genin bir başka canlıya aktarılması genetik mühendisliğinin alanı iken, istenen amaca yönelik ürün elde edilmesi ise biyoteknolojinin alanıdır. Örneğin, E.coli bakterisine, insülin üretecek özelliklerin kazandırılması genetik mühendisliğinin alanıdır. İnsülinin saflaştırılması, gerekli kontrollerinin yapılması ve ilaç özelliği kazandırılması ise biyoteknolojinin alanıdır.
 

• Gen mühendisliği ile genetik yapıyı değiştirir. Gen aktarılır veya etkisizleştirilir.
• Biyoteknoloji ile doğal olarak var olmayan yeni ürünler elde edilir veya ihtiyacı karşılayamayan ürünlerin daha fazla miktarda üretilmesi sağlanır. Bu duruma; protein, antibiyotik, hormon, antikor vb. maddelerin üretimi, yeni özelliklere sahip sebze ve meyvelerin üretimi, tıbbi bitki ve çiftlik hayvanı üretimi, yapay organ ve doku üretimi, atıkların yeniden kullanılabilir hâle getirilmesi örnek olarak verilebilir.
• Biyoteknolojinin çalışma alanlarının başında genomik, proteomik ve biyoinformatik gelir.

 
ZORUNLU AÇIKLAMA:
Genom, bir organizmanın DNA’ları üzerindeki genetik bilgilerin tamamıdır. Organizmaların genomları üzerinde çalışan genomik, bir organizmanın tüm DNA dizisinin belirlenmesi, genom organizasyonu ve gen ifadesinin kontrolü çalışmalarını içerir.
Proteomik, bir organizmada genom tarafından kodlanan tüm proteinlerin sistematik olarak çalışıldığı disiplindir.
Biyoinformatik; biyolojik bilgilere bilgisayar teknolojisini ve matematiği uygulayarak karmaşık biyolojik verileri derleyen ve analiz eden bilimsel disiplindir.
 
Gen mühendisliğinde 3 temel aşama bulunur;
Canlı hücrelerden DNA izolasyonu
Rekombinant DNA (rDNA) üretimi
Rekombinant DNA’nın hücreye aktarımı
 
DNA izolasyonu:
Canlı hücrelerde bazı kimyasallar ve enzimler yardımıyla saf olarak DNA elde edilmesine
denir.
 
Rekombinant DNA üretimi:
Farklı DNA parçalarının birleştirilmesi sonucu üretilmiş olan yeni DNA molekülüne Rekombinant DNA denir.
 
 
BİLGİ:
Rekombinant DNA üretiminde polimerazlar, DNA ligazlar ve restriksiyon endonükleazlar olarak adlandırılan enzimler kullanılır.
 
Rekombinant DNA teknolojisiyle oluşturulmuş enzimler; deterjan, şeker ve peynir üretiminde kullanılmaktadır.
Polimerazlar: DNA sentezinde görev yapan enzimlerdir.
Fosfatazlar: Fosfat bağlarını koparan enzimlerdir.
Restriksiyon endonükleazlar: DNA molekülündeki istenilen geni tanıyıp kesen enzimlerdir.
DNA ligazlar: İstenilen genin plazmite bağlanmasını sağlayan enzimdir.
 

• Gen mühendisliğinin gelişimine katkıda bulunan bilimler genetik, moleküler biyoloji ve mikrobiyolojidir.
  

 
Gen Teknolojileri,
Gen Aktarımı:
Günümüzde bilim insanları, istenen genlerin  bitki, hayvan ya da mikroorganizmalara aktarımını kontrol edebilmekte ve canlıya yeni özellikler kazandırabilmektedirler.
Farklı bir türden gen aktarılarak belirli özellikleri değiştirilmiş Örneğin; doğal yollarla üretilen pirinçte bulunmayan ve A vitamini öncüsü olan beta karoten maddesinin oluşumundan sorumlu gen, nergis bitkisinden Agrobacterium  tumefaciens (Agrobakteriyum tumefasiyens) bakterisi aracılığıyla çeltiğe aktarılmıştır. Böylece pirince beta-karoten üretme yeteneği kazandırılmıştır. Altın pirinç olarak adlandırılan bu pirincin üretimi ile A vitamini eksikliğinin giderilmesi amaçlanmaktadır.
 
Gen Klonlaması:
Bir genin kopyasını oluşturmak için kullanılan yöntemleri kapsar. Tek bir hücreden çoğaltılan ve genetik yapısı aynı olan hücrelere klon denir.
 
BİLGİ:
Genlerin klonlanmasında çoğunlukla bakterilerden yararlanılır. Çünkü bakteriler; sağlam hücre duvarları sayesinde olumsuz koşullara dayanıklıdır, hızlı çoğalır, kolaylıkla izole edilebilir, genetik modifikasyonlara uygundur ve ucuz kaynaklarla beslenebilir.
 
Bir gen nasıl kopyalanır?
Bakteriyel plazmitin gen klonlanmasında kullanılması:
Genlerin ya da DNA parçalarının klonlanabilmesi için plazmitler kullanılır.
Plazmitler, bakterilerde kromozom dışında bulunan, kendi kendine bölünebilen küçük halkasal yapıdaki DNA'lardır.
 
 

 
Bakteriyel plazmitin kullanıldığı gen klonlanma işleminin basamakları:
1. İstenilen geni taşıyan DNA ile vektör olarak kullanılacak bakteri plazmidi saf olarak elde edilir.
2. Klonlanacak geni taşıyan DNA parçası ve plazmit  restriksiyon enzimleri ile kesilir.
3. Kesilen plazmit ve klonlanacak genin uçları birbirini tamamlayan nükleotitlerden oluşur. Bu uçlar ligaz enzimi ile birleştirilerek klonlanacak gen plazmite eklenmiş olur. Bu durumda plazmit, farklı kaynaktan gelen iki DNA'nın kombinasyonu olduğu için bir rekombinant (yeni bileşenli) DNA molekülüdür.
4. Genetiği değiştirilmiş plazmit, bakteri hücresine tekrar aktarılır.
5. Bakteri, klonunu oluşturmak üzere kültürde çoğaltılır. Plazmite aktarılan gen klonlanmış ve yeni hücrelere de aktarılmış olur. Böylece bir canlıya ait gen, diğer bir canlıya yeni bir metabolik özellik kazandırmak amacıyla kullanılır.

Gen Terapisi

• Bozuk olan genlerin sağlam olanları ile yer değiştirilmesi tekniğe gen terapisi denir.
• Gen terapisi istenmeyen genleri örneğin kısa boyluluk, renk körlüğü, göz bozukluğu eğer varsa kalıtsal hastalıklar gibi genleri bulup kontrol altına alabilecek, istenilenleri ekleyip istenilmeyen genleri pasif hale getirebilecektir.
• Gen terapisi; kanser, kalp hastalığı, diyabet ve hemofili dâhil birçok hastalığın tedavisi için umut vermektedir.

 

Gen terapisinde uygulanan basamaklar:

1.Normal bireyden alınan bir gen klonlanır. RNA versiyonuna çevrilir. Zararsız bir virüsün RNA genomuna sokulur.

2 Hastanın kemik iliğinden alınan hücreler rekombinant virüs ile enfekte edilir.

3.Virüs normal insan genini içeren kendi genomunun bir bir DNA kopyasını hastanın hücrelerindeki DNA’ya katar.

4.Bu hücreler hastaya enjekte edilir.

DNA Parmak İzi Analizi

• DNA parmak izi yöntemi, bir insanın DNA'sını oluşturan baz sırasının diğer insanların DNA baz sıralarından farklı olmasına dayanır.
• Her bireyin DNA dizilimi, tek yumurta ikizleri hariç, kendine özgüdür.
• İki kişinin aynı DNA parmak izine sahip olma olasılığı oldukça düşük (milyarda bir) olduğundan birçok adli vakada bu yöntemden faydalanılır.
• İnsan genomunda anlamlı ve anlamsız baz dizileri bulunmaktadır. Anlamsız diziler; herhangi bir proteini kodlamayan, büyük çoğunluğu tekrar eden DNA dizilerinden oluşmaktadır. Bir canlıya ait hücredeki DNA baz diziliminde tekrar eden anlamsız baz dizilerinin jel üzerinde oluşturdukları bantlı yapılara DNA parmak izi denir.
• DNA parmak izi elde etmek için DNA, uygun restriksiyon enzimi ile kesilir. Tekrar eden anlamsız baz dizileri PCR (Polimeraz Zincir Reaksiyonu) yöntemiyle çoğaltılır. Temel olarak PCR mekanizmasının amacı, yüksek sıcaklıkta yapısı bozulmayan bir DNA polimeraz kullanılarak DNA replikasyonunu ve çoğaltılmasını sağlamaktır. Elde edilen DNA’lar özel bir jele yüklenir. Elektroforez adı verilen bir yöntemle farklı uzunluktaki DNA parçaları birbirinden ayrılır. DNA parçaları jel üzerinde büyüklüklerine göre belirli uzaklıklarda bantlar oluşturur. Bu bantlı yapılar, bireylere özgüdür ve DNA parmak izi olarak adlandırılır.
• Bu yöntemle sperm, kan, tırnak, kıl gibi canlı kalıntıları kriminal çalışmalarla incelenerek, bir çocuğun anne babasının tesbiti ya da suçlu ve masum insanların bulunması sağlanır.

DNA parmak izi yönteminin basamakları:
1.Bireyden alınan DNA örneği uygun restriksiyon enzimleri ile kesilir.
2.Tekrar edilen DNA parçaları PCR (polimeraz zincir reaksiyonu) yöntemiyle çoğaltılır.
3.Elde edilen DNA parçaları jele yüklenir ve elektroferez tekniği ile DNA’lar büyüklüklerine göre değişik uzaklıkta bantlar oluşturulur.
4.DNA’ya bağlanan bir boyanın ilave edilmesinden sonra oluşan bantlar ultraviyole ışık altında floresan pembe renkli bir bant oluşturur.
5.Oluşan bant profiline DNA parmak izi denir.

DNA parmak izinin kullanıldığı alanlar:

• Suçluların ortaya çıkarılmasında,
• Babalık davalarında,
• Bulaşıcı hastalıkların teşhis edilmesinde,
• Göçmen sorunlarında,
• Bitki ve hayvan türlerinin korunması gibi alanlarda kullanılır.

 
BİLGİ:
Genetik danışmanlık; kalıtsal hastalığı olan veya taşıyıcılık riski bulunan kişilere tanı testlerinin uygulanması, hastalıkların seyri, tekrarlama riskleri, hastalığın olası sonuçları, varsa tedavisi ve diğer çözüm yolları ile ilgili bilgi verilmesidir.
 
Kök Hücre Teknolojisi

• Kök hücreler, kendisini yenileyebilen ve uygun şartlar sağlanırsa vücut içinde ya da laboratuvarda birçok hücre tipine dönüşebilen farklılaşmamış hücrelerdir.
• Kök hücreler uygun ortam hazırlandığında bilinen 200’den fazla hücre türüne dönüşebilme potansiyeline sahiptir.
• Kök hücreler, tüm vücut doku ve organlarında, kan dolaşımında bulunur.

 
BİLGİ:
Kök hücreler üç temel kaynaktan elde edilir. Bunlar; yetişkin kök hücreleri, kordon kanından elde edilen kök hücreler ve embriyonik kök hücrelerdir.
 

• İnsan vücudunda da kök hücreler, bütün dokuları ve organları oluşturan ana hücrelerdir.
• Embriyonun erken dönemlerinde (blastula evresinde) elde edilen kök hücreler embriyonik kök hücre olarak adlandırılır. Henüz farklılaşmamış olan bu hücreler sınırsız bölünebilme ve kendini yenileme, dokulara ve organlara dönüşebilme yeteneğine sahiptir.
• Kök hücre teknolojisi, bir hücrenin ölmesi ya da görevini yapamaması sonucu gelişen diyabet, parkinson, alzheimer ve bağışıklık sistemiyle ilişkili hastalıkların tedavisinde,
• Yanmış vücut dokularının onarımında, organ nakillerinde, Kimi kanser türlerinin ve kalp kaslarının yenilenmesinde ve daha birçok hastalığın tedavisinde umut ışığı olmaktadır.

 
BİLGİ:
Göbek kordonu kan bankası: Hemen doğum sonrası, doktor bir iğne ile göbek kordonundan bir miktar (yaklaşık yarım fincan) kan alır. Kök hücrelerce zengin göbek kordonu dondurulur ve kan bankasında saklanır. Bu kan gerektiğinde buradan alınarak tedavi amaçlı kullanılır.
 

•  Hücrelerin yapı ve işlevinin bozulma nedenlerinin anlaşılması için hücrelerin vücut dışında ve uygun ortamlarda çoğaltılarak araştırılması tekniğine hücre kültürü denir.
• Hücre kültürü ile ilgili uygulamalar sonucunda uygun kök hücrelerden doku ve organ geliştirilebileceği fikri ortaya çıkmıştır. Bu fikir günümüzde uygulama alanı bulmuş ve çeşitli doku ve organların yapay olarak üretilmesi sağlanmıştır.

 
Model Organizma Nedir?
Deney ve araştırmalarda kullanılmaya uygun özellikleri taşıyan canlılara verilen isimdir.
 
Genetik çalışmalarda model organizma niçin kullanılır?

• Bu organizmaları laboratuvar ortamında üretmek ve üretimlerini devam ettirmek kolaydır ve dikkate değer deneysel avantajlar sunar.
• Ayrıca bu organizmaların üretimi ucuz, etik açıdan fazla sorun yaratmaz.
• Model organizmalar, üzerinde çalışılması zor olan diğer türler hakkında (insan da dahil) bilgi edinmek için kullanılır.

Çalışmalarda kullanılacak model organizmalar seçilirken göz önüne alınan faktörler;

• Yaşam döngülerinin kısa olması
• İnsan genomu ile homolojisinin yüksek olması
• Jenerasyonlar arası sürenin kısa olması
• Embriyonik gelişiminin kolayca izlenebilmesi ve müdahale edilebilirliği
• Kolay kültüre alınması
• Deney manipulasyonlarına uygun olması
• Genetik analizlere uygun olması
• Etik açıdan fazla sorun oluşturmamaları

 
3 farklı model organizma tipi vardır;
1.Genetik Model Organizmalar
2.Deneysel Model Organizmalar
3.Genomik Model Organizmalar
 
1.Genetik Model Organizmalar

• Genetik analizler için uygundur.
• Bu organizmalar çok hızlı ürerler ve kısa zaman içerisinde çok fazla nesil oluştururlar.
• Çok fazla mutant bireyler genelde elde edilir
• Genetik haritalar çıkarılabilir.

Örnek: Sirke sineği, tek hücreli bazı mantar türleri, bazı yuvarlak solucanlar
 
2.Deneysel Model Organizmalar

• Ürettikleri dayanıklı embriyolar nedeniyle  gelişim biyolojisinde model organizma olarak kullanılır.

Örnek: Gallus gallus (tavuk) ve Xenopus laevis ( bir kurbağa türü) gibi…
 
3.Genomik Model Organizmalar

• Bu tip organizmaların genetik yada deneysel avantaj ve dezavantajlarına bakılmaksızın model organizma olarak seçilirler. Çünkü evrimsel gelişimde çok önemli bir noktada olmaları yada genomlarının bazı kalitesi bunlar üzerinde çalışmayı ideal kılar.

Örnek: Fugu rubripes (şişen balık) insanlarınkine benzer gene sahiptir ancak daha küçük genomları vardır. Büyüklükteki bu farklılık insan genomundaki DNA tekrarlarından ve intronlardan kaynaklanır.
 
BİLGİ:
Model organizmalarla ilgili çok önemli bir nokta ise genlerinin insan genleriyle yakından ilişkili olmasıdır.
 

• Bu zamana kadar tanımlanmış insan hastalık genlerinin %60 dan fazlası şaşırtıcı bir şekilde meyve sineği ve nematod (ipsolucan) genlerine benzemektedir.
• İmmün sistemimiz gibi ileri düzeyde evrimsel gelişimi etkileyen genler basit hayvanlardakine daha az benzerlik gösterirler. Bu gibi genler için fare gibi bize daha yakın model canlıya ihtiyaç duyulur.
• Fare genomlarının organizasyonu insan genomlarının organizasyonuna benzerdir. İnsanlarda gözüken bozuk genlerin taklidiyle hastalık modellerini kanıtlamak için fareler kullanılır. Ayrıca bu modeller yeni ilaçların etkinliğinin testi içinde kullanılabilir.

 
GENETİK MÜHENDİSLİĞİ VE BİYOTEKNOLOJİ  UYGULAMALARI
1.Tarım Alanındaki Uygulamalar
Rekombinant DNA teknolojisi kullanılarak bitkilerde ürün kalitesi ve verimlilik artırılabilmekte; bitkinin böceklere, soğuğa, kuraklığa, tuza, herbisitlere (yabancı ot öldürücüler), virüslere vb. karşı dirençli olması sağlanabilmektedir.
 
Ayrıca pek çok bitkinin tek bir doku hücresi, kültür ortamında geliştirilerek olgun bitki oluşturulabilmektedir. Bütün bunlar, tarımda DNA teknolojisinin kullanımını oldukça kolaylaştırmaktadır. Genetiği değiştirilmiş tek bir hücreden; istenen özellikleri taşıyan, verimli bitki türleri elde edilebilmektedir. Oluşan türler, kazandıkları yeni özellikleri, sonraki nesillere tohumla taşımaktadır.
 
Bitkilerde Klonlama basamakları
1. Agrobacterium'un plazmitlerinden birine (A plazmiti) rekombinant DNA tekniğiyle antibiyotik direnç geni ve böceklere karşı direnç geni aktarılır.
2. Bitki yaprağı kesilerek yaralanma bölgesine Agrobacterium bakterisi bulaştırılır.
3. Yaralanan bitki hücrelerinden salgılanan özel bir madde, bakterideki diğer plazmiti (B plazmiti) aktif hâle geçirir. B plazmiti, rekombinant A plazmitin bitki hücresine geçmesini sağlar.
4. Böylece istenilen gen bitkilere aktarılmış olur. Genetiği değiştirilmiş bitki hücreleri antibiyotik ve büyüme hormonu içeren kültür ortamına taşınır.
5. Oluşan yeni bitki hem antibiyotiğe hem de böceklere karşı dirençli olur.

Hayvanlarda Klonlama
İnsanlardan izole edilen büyüme hormonu geninin fare embriyolarına aktarımı sonucu normale göre daha iri fareler elde edilmiştir.
Bir sığır ırkından fazla kas üretimine neden olan bir geni izole ederek farklı ırktaki sığırlara hatta koyunlara aktarmış ve daha fazla et üreten transgenik organizmalar elde etmişlerdir.
Klonlama yöntemi ile bitki ve hayvanlarda ata canlı ile aynı genetik özelliklere sahip canlılar da elde edebiliriz. Memeli canlılardaki ilk klonlama 1997 yılında gerçekleştirilmiştir.
 
Klonlama sonucu oluşan ilk memeli olan Dolly, DNA'sını aldığı koyunun genetik olarak ikizidir.
Dolly'nin klonlanma basamakları:
1. Ergin bir koyunun memesinden bir hücre alınır. Bu somatik hücre genetik olarak bir koyunun oluşması için gerekli bütün genleri içermektedir. Fakat bu genlerden sadece bir kısmı aktif durumdadır.
2. Meme hücresi besin bakımından fakir bir ortama alınarak hücre döngüsü durdurulur. G0 evresine giren hücrenin bütün genleri aktifleşmiş durumdayken çekirdeği çıkarılır.
3. Başka bir koyundan alınan yumurta hücresinin çekirdeği çıkarılır.
4. İlk koyundan alınan meme hücresinin çekirdeği, boşaltılmış yumurta hücresinin içine yerleştirilip, elektrik akımı yardımıyla kaynaştırılır.
5. Elektrik akımı aynı zamanda yumurta hücresinin bölünmeye başlamasını uyarır. Mitoz bölünmeler sonucunda altı günlük olan erken embriyo oluşur.
6. Erken embriyo taşıyıcı anne görevini yapacak olan üçüncü bir koyunun rahmine yerleştirilir.
7. Embriyonik gelişimin tamamlanması ile bir kuzu (Dolly) dünyaya gelir. Bu kuzu genetik olarak meme hücresinin çekirdeği alınan koyunla özdeştir.

BİLGİ:
Çok ince iğne yapısına sahip mikroenjektör ile hücre zarı geçilerek doğrudan çekirdeğe rekombinant DNA aktarılması yöntemine mikroenjeksiyon yöntemi denir.
 
BİZİM TÜRKİYE OLARAK YAPTIKLARIMIZDAN
· 2007 yılında İstanbul Üniversitesi Veterinerlik Fakültesinde uzman bir ekip tarafından yürütülen çalışmalarla
Türkiye'deki ilk klonlama gerçekleştirildi. Klonlanmış kuzuya "Oyalı" adı verildi.
· 2009 yılında TÜBİTAK, İstanbul ve Uludağ Üniversitelerinin iş birliğiyle yürütülen “Anadolu Yerli Sığırlarının
Klonlanması Projesi” kapsamında klonlanan  buzağıya “Efe” adı verildi.
 
Wilmut’un klonlama ile ilgili çalışması
1986 yılının ilk yarısında Profesör Wilmut ve ekibi ilk kez embriyonik hücrelerde adları Megan ve Morag olan iki kuzu çifti üretmeyi başardılar. 1997 yılına gelindiğinde ise Profesör Wilmut yetişkin bir koyunun meme hücresinden adını o dönemin sanatçılarından biri olan Dolly Parton’dan alan Dolly isimli bir koyunu kopyaladıklarını duyurdular. Bu, o zamana kadar ilk kez bir vücut hücresinin yumurta hücresine füzyonu sonucu ile elde edilmiş başarılı bir üretimdi.
Dolly 2003 yılında solunum problemlerinden ölmesine rağmen Prof. Wilmut çalışmalarını Edinburgh’ta yenilenebilir tıp araştırmaları merkezinin üreme biyolojisi bölümünün başkanı olarak sürdürdü.  Onun bu başarısı tedavi amaçlı hayvan klonlamalarının da önünü açtı. Bu amaçlarla hayvan klonlama önemli tıbbi bilimsel gelişmelerin kapısını aralamakta büyük umut ışığı taşımaktadır. Örneğin hemofili hastalığında önemli rol oynayan bir protein hayvanlar üzerinden üretilerek insanlara verilebilir ve hastalığa çözümler geliştirilebilir öte yandan organ nakillerinde bu klonlanmış hayvanlar kullanılabilinir. Bunun yanı sıra süt ve yün üretimi gibi amaçlar ile de klonlanmış hayvanlar olası bir kaynak sıkıntısına çözüm olabilir.
 
Tıp alanındaki uygulamalar
DNA teknolojisi ile elde edilen ilk ürün insülin hormonudur.
Bundan önceki yıllarda insülin, domuz ve sığırdan elde ediliyordu; ancak bu yöntem oldukça masraflıydı. Ayrıca hayvanlardaki insülinin kimyasal yapısının insandakinden farklı olması bazı alerjik tepkilere de neden olmaktaydı. Gen mühendisliğiyle elde edilen insülin, kimyasal olarak insan insülininin aynısıdır. Ayrıca bu yöntemle daha ucuz ve çok miktarda insülin üretilir.

• Gen mühendisliği çalışmalarıyla insülin hormonunun elde edilmesi

 
BİLGİ:
İnsülin üretiminde kullanılan bu yöntem daha sonra büyüme ve kalsitonin hormonunun üretimi için de kullanılmıştır.
 
 
 

• 1980'li yıllarda izole edilen insan interferon geninin  E.coli bakterisinin genomuna yerleştirilmesiyle çok daha ucuz ve fazla miktarda interferon  üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretilen interferondan virüs enfeksiyonlarının engellenmesinde yararlanılmaktadır. (İnterferon: Hücrelerin virüslere karşı oluşturduğu protein yapısındaki özel savunma maddesidir)

 
Endüstri Alanındaki Uygulamalar
Rekombinant DNA teknolojisinin kullanıldığı alanlardan biri de endüstriyel enzimlerin üretimidir.
Bu enzimlerin bazıları sentetik olarak da üretilebilmektedir ancak biyoteknolojik yöntemlerle daha hızlı ve ekonomik üretim yapılmaktadır. Bu enzimler; tıpta, gıda endüstrisinde, deterjanlarda, tekstilde, çevre kirliliğinin önlenmesinde, dericilikte ve kâğıt endüstrisinde kullanılmaktadır.
 
Çevre alanındaki uygulamalar:
Genetik mühendisliğiyle elde edilen mikroorganizmalar, çevre sorunlarının çözümü için yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Özgül enzimlere sahip olan ve atıklarda yaşamlarını sürdürebilen binlerce bakteri türü, doğanın geri dönüştürücüleri olarak hizmet vermektedir.

• Kompostlama ve atık su arıtımı bunun bilinen en iyi örnekleridir.
• Kompostlamada saman, kâğıt, mutfak atıkları gibi atık ürünler bakterilerin ürettiği enzimlerle ayrıştırılır.
• Benzer şekilde lağım sularının arıtıldığı sistemlerde de bakteriler, organik bileşikleri parçalayarak zararsız hale getirir.
• Bazı bakteriler bakır, kurşun, nikel gibi ağır metallerin doğada birikmesini önler ve bunların canlılara olan zararlı etkilerini azaltır.
• Petrol gibi çevreyi kirleten pek çok maddenin temizlenmesinde de transgenik mikroorganizmalardan yararlanılmaktadır.

 
 
Nanoteknoloji Alanındaki Uygulamalar

• Nanoteknoloji 1-100 nm arasındaki boyutlarda malzemelerin özelliklerini inceleyen, mühendislik, fizik, kimya, biyoloji ve tıp alanlarını kapsayan disiplinler arası bir alandır. Nanoteknoloji ile maddelerin önceden bilinmeyen özellikleri keşfedilmiş, elde edilen bulgular kullanılarak yeni cihaz ve sistemler geliştirilmiştir. Bu cihaz ve sistemlerden hastalıkların tanı ve tedavisinde yararlanılmaktadır.
• Nanopartiküller kanserli hücrelerin büyümesini önlemede, nano lifler biyomedikal alanda, tıbbi protezlerde (yapay organlarda ve yapay damarlarda), teletıp malzemelerinde, ilaç transferinde, yara örtü malzemelerinde, tıbbi yüz maskelerinde ve doku iskeletlerinde kullanılmaktadır.

Sabancı Üniversitesi Nanoteknoloji Uygulama ve Araştırma Merkezi’nde yürütülen üç boyutlu doku ve organ basımı çalışmalarında tıpta çığır açacak bir buluş yapıldı. Dünyada ilk kez canlı hücreler kullanılarak 3B biyo-yazıcıyla üretilen aort dokusu sayesinde artık insan vücudunun yapay organı reddetmesi dönemi kapanıyor.
 
GDO (Genetiği Değiştirilmiş Organizmalar)

• Bir canlının gen diziliminin değiştirilmesi ya da ona kendi doğasında bulunmayan bambaşka bir karakter kazandırılması yoluyla elde edilen canlı organizmalara “ Genetiği Değiştirilmiş Organizmalar” veya kısaca GDO adı verilmektedir.

GDO ile ilgili kaygıların bazıları şunlardır:

• GDO'lar öldürücü alerjilere neden olabilir.
• GDO'lu yemler, hayvanlarda antibiyotik direncini artırır, antibiyotiklerin etkisini azaltır.
• Çoğu GDO'nun içerdiği böcek öldüren toksinlere hamile kadınların kanında ve fetusunda rastlandı.
• GDO ekim tarlalarında kullanılan yabani ot ilaçları, memeliler için toksik etki ve insanlarda hormonal dengeyi bozma riski taşıyor
• Viyana Üniversitesi'nde fareler üzerinde yapılan araştırmalarda, GDO'lu domatesleri yiyen farelerin, üç nesil sonra kısırlaştığı görülmüş.
• Fareler üzerinde yapılan deneylerde kanserojen etkisi tespit edilmiştir.
• İstenmeden de olsa insanlığa zarar verecek ve belki de insan türünün ortadan kalkmasına neden olacak bir mikroorganizma ya da başka bir tür yaratılabilir.
• Biyolojik savaşlarda insanlığın zararına kullanılabilir.
• Genetik yapının değiştirilmesi suretiyle insanlarda yeni bir hastalığa yol açan bakteri, vücudu savunmasız yakalayacağı için ciddi hastalıklara neden olabilir.
• Transgenik bitkilerde bulunan bazı toksinler, zararlı olmayan böcek türlerini öldürücü etki yapabilir.
• İnsanların besin kaynaklarını sadece bazı dev anonim şirketleri kontrol edebilir.

 
GDO’nun olası yararları nelerdir?

• Gen aktarımı sayesinde besinler daha cazip ve kaliteli hale getirilebilir ve daha çok ürün alınabilir.
• Bu organizmalar bazı hastalıklara karşı daha dirençli kılınarak, verim artışı yoluyla dünyada açlıkla mücadele edilebilir.
• Meyvelerin olgunlaşma süreci değiştirilebilir,
• Besin öğeleri zenginleştirilebilir,
• Depolama ve raf ömrü uzatılabilir, besinlerin tatları arttırılabilir.

 
Örnek:

• Kutupta yaşayan bir balıktan alınan anti-freeze geni çileğe aktarıldığında çileğin soğukta yetiştirilmesi sağlanmıştır.
• Yapısında A vitamini bulunmayan beyaz pirince, A vitamini sentezi yapan bir bakterinin aktarılmasıyla pirinç türlerinin  A vitamini ürettiği görülmüştür.

 
 BİYOGÜVENLİK VE BİYOETİK

• Biyogüvenlik: İnsan ve diğer canlıların sağlığını, çevre ve biyolojik çeşitliliği korumak için GDO ve ürünleri ile ilgili faaliyetlerin güvenli bir şekilde yapılmasını ifade eder.
• Biyoetik; Biyoteknoloji ve gen teknolojisinde yaşanan gelişmeler, insan ve diğer canlıların yaşamları, insanın özgürlük ve onuru açısından etik anlamda meydana getirdiği sorunların irdelenmesi ve çözüm önerilerinin geliştirilmesi üzerinde çalışan bir disiplindir. Biyoetik çalışmaları, yüksek teknoloji ile gerçekleştirilen bilimsel araştırmalarda nelere izin verilip nelerin yasaklanması gerektiği; neye, ne kadar izin verilmesinin etik anlamda doğru kabul edilebileceği gibi sorulara yanıt arar ve bu konuda standartlar geliştirilmesini hedefler.