Rekombinant DNA teknolojisi, canlı organizmalardaki genetik materyalin gerekli modifikasyonudur. Bu teknik, farklı kaynaklardan DNA fragmanlarının eklenmesini ve uygun bir ortam (vektör) kullanılarak istenen DNA dizisinin aktarılmasını içerir. Bir organizmanın genomu, yeni genler eklenerek veya mevcut genlerin aktivitesi kısıtlanarak manipüle edilir. Enzimatik bölünme yöntemi, DNA’nın farklı kısımlarını elde etmek için kullanılır. DNA ligaz, DNA fragmanlarını vektöre eklemek için de kullanılır. Vektör daha sonra konakçı hücreye aktarılır. Konak hücreler çoğaldıkça, vektörün ve DNA fragmanının çoklu kopyaları da üretilir. Son adımda, transfekte edilmiş DNA dizisini taşıyan hücreler seçilir ve çoğaltılır. İlk rekombinant DNA molekülü 1973’te Paul Berg, Herbert Boyer, Annie Chang ve Stanley Cohen ile Stanford Üniversitesi ve California Üniversitesi’nde üretildi. Rekombinant DNA teknolojisinin güvenilirliği 1975 yılında Asimolar Konferansı’nda tartışıldı. Ancak 1980’lerin ortalarından itibaren bu teknolojiye dayalı hormonlar, aşılar, terapötikler ve teşhis araçları geliştirilmeye başlandı.
Bu gelişmelerden sonra maymun virüsünün bir kısmı insülin genine eklenerek genlerdeki mutasyonların genlerin fonksiyonları üzerindeki etkisi dikkatle incelendi. Aynı şekilde tümör büyümesi, antianjiyojenik etkiye (dokulardaki kan damarlarının inhibisyonu) sahip endostin taşıyan bir adenoviral vektör tarafından inhibe edildi. Ayrıca rekombinant DNA teknolojisi kullanılarak daha uzun etkili terapötik proteinler geliştirilmiştir. örnek; En yaygın yöntem, protein dizisine ek bir glikosilasyon bölgesi eklemektir. Bu sayede ek bir kimyasal gruba sahip olan bir protein, dokularda kolaylıkla parçalanamaz ve işlevini yerine getirebilir. Örnek olarak, FSH beta alt birimini kodlayan diziyi ve hCG beta alt birimini kodlayan dizinin C-terminal dizisini içeren bir kimerik gen geliştirilmiştir. Ayrıca araştırmacılar, gen tedavisi ve genetik modifikasyon yaklaşımları için yeni vektörler ve vektör kombinasyonları geliştirmiştir. Şu anda, viral vektörler klinik uygulamalar için çok dikkatli bir şekilde çalışılmaktadır. Bazı virüs vektörleri de ticarileştirildi. Temel olarak, virüsler klinik uygulamalarda güvenli olacak şekilde değiştirilir. Gen terapisi, aşılama ve protein üretimi yoluyla kanser gibi ciddi hastalıkların in vivo tedavisi dahil olmak üzere viral vektörlerin kullanıldığı birçok uygulama vardır.
Viral vektörler, ileri üretim teknikleri sayesinde klinik uygulamalarda kullanılmak üzere üretilebilmektedir. Günümüzde retroviral vektörler (retrovirüslerden türetilen mediatörler) ciddi yan etkiler nedeniyle önemini yitirmiştir. Ancak bu vektörler; Genleri çok sayıda organizmaya hızlı ve hızlı bir şekilde aktarabilirler. viral vektörlere alternatif olarak; En basit viral olmayan gen transfer sisteminde, çıplak DNA kullanılır ve doğrudan ilgili dokuya enjekte edilir. Daha yeni bir yöntem olarak, rekombinant DNA’yı Escherichia coli bakterisine aktarmak için P1 vektörü kullanıldı. Bu yeni klonlama sistemi ile 15.000 kopyalık bir kütüphane ve 130-150 kb DNA aktarılabilmektedir. Başka bir teknoloji olan PAC klonlama sistemi, karmaşık genom analizi ve haritalama için uygundur. Bu vektörler ayrıca; Silme (DNA’nın bir bölgesinin kırılması), DNA dizileme ve transkripsiyonu durdurma (DNA’dan RNA üretimi) için kullanılır.
Kısacası, rekombinant DNA teknolojisi, hastalıkların tedavisinde ve sağlık koşullarının iyileştirilmesinde geniş uygulamalara sahiptir.
Gen tedavisi
Gen tedavisi, terapötik potansiyele sahip ileri bir teknolojidir. Bu konudaki ilk başarılı çalışma, ölümcül bir genetik hastalığın tedavisi ile ilgilidir. Bu strateji, bağışıklık sisteminin yetersiz olduğu ADA-SCID tedavisinde başarılı sonuçlar vermiştir. Bu tekniğin başlangıcında, T lenfositlerine gen transferinde zorluklar vardı. Ancak daha sonra kan kök hücreleri hedef alındığında daha başarılı sonuçlar alınmıştır.
Metastatik melanom, 2006 yılında belirli proteinlerin ekspresyonunu artırarak tedavi edildi. Sağlık bilimlerindeki bu başarı, ölümcül hastalıkların immünoterapi ile tedavisi için yeni kapılar açmıştır. Kandaki tümörleri tanımak için büyük miktarda hücre genetik olarak tasarlanmıştır. Bunun için bir T-hücre reseptörünü kodlayan retrovirüsler kullanıldı. İki hastada bir yıl bu yöntemi kullandıktan sonra metastatik tümörün küçüldüğü görüldü. Bu strateji daha sonra metastatik kombine uzay kanserinin tedavisinde de kullanıldı. Kronik lösemiyi tedavi etmek için hastadan alınan T hücreleri, B hücresi antijeni CD19’a özgü kimerik antijen reseptörünü (CAR) üretmek üzere genetik olarak değiştirildi. Bu sayede T hücreleri, lösemiye neden olan B hücrelerini tanıyıp yok ederek vücuttaki lösemiyi azaltır.
Anatomik olarak erişilemeyen bölgelerdeki bir grup hücreye gen tedavisi verilmesinin terapötik faydaları vardır. Doğuştan körlük ve LCA hastalığında bu konuda başarılı sonuçlar alınmıştır. Kronik granülomatöz hastalık için Nisan 2006’da İsviçre ve Almanya’da klinik gen tedavisi denemeleri de başarılı oldu. Kandan izole edilen CD34+ hücreleri, retrovirüslerle modifiye edildi ve hastalara transfüze edildi. Hastaların üçte ikisi tedaviden fayda gördü.
Gen tedavisinin uygulanması, akciğer hastalıkları, kadın hastalıkları, deri, idrar yolları, nörolojik, gastrointestinal tümörler, lösemi ve pediatrik tümörler gibi birçok kanser türünü hedefler. Tümör baskılayıcı genlerin immünoterapi, onkolitik viroterapi (tümörleri hedef alan virüslerin verilmesi) ve gene yönelik enzim ilaç tedavisi yoluyla transferi, farklı kanser türlerini tedavi etmek için kullanılan farklı stratejilerdir. En sık kullanılan tümör baskılayıcı gen p53’tür. Bazı stratejilerde, p53 gen transferi kemoterapi veya radyoterapi ile birleştirilir. Bir onkolitik viroterapi stratejisinde, tümör hücreleri, tümör antijenlerini kodlayan bir rekombinant viral vektör ile aşılanır. Böylece bağışıklık sistemi hücreleri, tümör antijenlerini tanır ve sadece kanser hücrelerini hedef alarak onlara saldırır. Bu teknik kullanılarak tümörlerin büyümesi engellendi. Bu nedenle, kanser için gen tedavisi son yıllarda büyük ilerleme kaydetmiştir.
Metastatik kanserler, değiştirilmiş T hücreleri kullanılarak genetik mühendisliği ile de azaltılabilir. Kanser hücreleri kendilerini bağışıklık sistemine görünmez kılar ve mikroçevreleri T hücrelerinin hayatta kalmasını sınırlar. Kansere özgü antijenler, T hücrelerine aktarılarak hayatta kalmalarını ve tümöre göç etmelerini sağlar. Antijenler onkolitik virüsler tarafından kanser hücrelerine aktarılır. Bu sayede bağışıklık sistemi eklenen antijenler sayesinde kanser hücrelerini görebilir ve yok edebilir. Onkolitik virüsler, viral komplikasyonlar yoluyla kanser hücrelerini yok edebilir.
Antikorların ve türevlerinin üretimi
Son yıllarda, antikor ve türevlerini üretmek için bitki sistemleri kullanılmaktadır. Çoğu antikor ve türev, bu yollarla tatmin edici miktarlarda üretilebilir. örnek; Transgenik tütün bitkisi, bir immünoglobulin A/G antikoru üretmek için kullanılır Bu antikor, diş çürümesine neden olan Streptococcus türlerini tanıyabilir. Ayrıca bitkiler tarafından üretilen monoklonal antikor T84.66, epitelyal karsinomaya özgü bir proteini tanıyabilir. Rekombinant DNA teknolojisi ile üretilen immunoglobulin G1, herpes simpleks virüsüne karşı kullanılır. PIPP’nin adı antikor ise insan koryonik gonadotropin hormonunu tanıyabilir. Bu yöntemler, tümörlerin tanı ve tedavisini antikorlar yardımıyla gerçekleştirebilmektedir.
Rekombinant aşıların ve hormonların geliştirilmesi
Kullanılan standart aşılar, rekombinant aşılara kıyasla daha az etkili ve daha az spesifiktir. Patojenik antijenleri kodlayan adenovirüslerin iletimi, mukozal antijenlerin hızlı bir şekilde çözülmesiydi. Böylece, bu adenovirüsler grip için bir aşı görevi görür.
İnsan folikül uyarıcı hormonun (FSH) in vitro üretimi, rekombinant DNA teknolojisi ile mümkün olmaktadır. FSH karmaşık bir protein molekülüdür ve ökaryotik hücreler onu üretmek için kullanır. Bu hormon aracılığıyla foliküllerin uyarılarak kısırlığın tedavisi, rekombinant DNA teknolojisinin bir başarısıdır. Günümüzde çok sayıda hasta rekombinant FSH ile tedavi edilmektedir.
Meyvede tıbbi açıdan önemli bileşiklerin üretimi
çileklerde bulunur. Proantosiyaninler, L-askorbatlar, flavanoidler ve polifenoller önemli bileşiklerdir. Böğürtlenlerde bHLH ve FRUITE4 genleri antosiyanin üretimini kontrol eder. Dönüşüm sayesinde bu genlerin üretim miktarı artar ve meyvelerin kalitesi artar. Bu bileşikler ayrıca antioksidan özelliklerinden dolayı tıbbi öneme sahiptir.
Rekombinant DNA teknolojisi insan yaşamını kolaylaştıran önemli bir teknolojidir. Son yıllarda kanser, genetik hastalıklar ve diyabet tedavisi ile ilgili biyomedikal uygulamalarda önemli gelişmeler olmuştur. İlaç üretiminde aktarılacak genin vücut tarafından kabul edilmemesi ve istenilen ürünün kaliteli olarak üretilmesi gibi sorunlar ortaya çıkmaktadır. Hastalıkların bu şekilde tedavi edilmesinde bağışıklık sisteminden kaynaklanan sorunlar ortaya çıkabilmektedir.
Genetik mühendisliği yöntemleriyle değiştirilmiş bitkiler ve mahsuller hakkında da bazı endişeler var. örnek; Transgenik bitkilerin doğadaki bitkilerle melezlenebileceği ve transgenik genlerin biyoçeşitliliği etkileyebileceği endişesi vardır. Bu nedenle yöntemin güvenilirliğini artırmak için bu alanda yeni çalışmaların yapılması gerekmektedir.
Kaynak:
1) Han ve tabut. Rekombinant DNA teknolojisinin yaşamları iyileştirmedeki rolü. http://dx.doi.org/10.1155/2016/2405954
yazar: Ayka Olkay
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]