Klonlama nedir?
Klonlama eşeysiz üreme yöntemiyle genetik yapısı birbirinin aynı canlıların oluşturulması anlamına gelmektedir. İlk klonlama çalışmaları embriyonun bölünmesi ve bir embriyodan birden fazla canlının oluşturulması ile 1980 yıllarının başlarında başlamış ancak 1997 yılında erişkin bir koyunun genetik kopyasının yapılmasıyla büyük bir ivme kazanmıştır. Son yıllarda içinde sığırların da bulunduğu çiftlik hayvanlarının klonlanması üzerine birçok çalışma yapılmıştır. Klonlama teknolojisinin tarımda ve tıpta çok büyük bir uygulama alanı bulacağı gerek bilim adamlarının gerekse özel sektörün ortak görüşüdür. Bu teknolojinin çeşitli uygulama alanları vardır. Üstün genetik yapıya sahip ancak herhangi bir sebeple döl veremeyen veya ölmek üzere olan bir çiftlik hayvanı klonlanarak çoğaltılabilir. Bir başka uygulama alanı nesli tükenmekte olan ve az sayıda kaldığı için üretilemiyen hayvanların bu teknoloji kullanılarak çoğaltılmasıdır. Bunlara ilaveten genetik olarak değiştirilmiş klonlarda üretilebilir. Bu sayede özellikle hayvancılıkta genetik ıslahın çok kısa bir sürede tamamlanacağı, kaybolmakta olan genetik kaynakların koruma altına alınabileceği ve tedavi amaçlı olarak kullanılan birçok ilacın transgenik klon hayvanlardan büyük miktarlarda elde edilebileceği düşünülmektedir.
Klonlama'nın yararları
Nesli Tükenen Canlı Türleri ve Klonlama
Nesli tükenmekte olan türlerin klonlanması herkese çok çekici gelmiştir. Avusturalya'dan bir proje 153 yıldır alkol şişesinde kalan bir örnekten ‘Tasmanya Kaplanı'nı klonlamayı amaçlamaktadır. Bir başka arştırma grubu Sibirya buzullarında bulunan 20 000 sene yaşlı bir dokudan mamut klonlamayı amaçlıyor. Fakat bu örneklerde DNA parçalar halindedir ve tam genomu tekrar bir araya getirmek imkansızdır. Üstelik çekirdek transferi tekniği tam bir çekirdeği ve fonksiyonel kromozomları gerektirmektedir. Bundan dolayı da sadece DNA yeterli olamamaktadır. Klonlama için bariz gerekli diğer nesnelerden uygun oositler ve implante edilecek ana rahmidir. Nesli tükenmekte olan türlerin klonlanması akraba olan ve daha sık rastlanan hayvanların yumurta hücreleri ve rahimleri kullanılarak yapılabilir. Fakat bu durumlarda da yumurta hücrelerinin ve rahimlerin daha yakın akraba olan türlerden alınması hamileliğin sonuna kadar başarılı olması için gereklidir. Mesela pandayı klonlamakla ‘kurtarmak' bu açıdan çok zor olacaktır, çünkü uygun yumurta hücreleri ve uygun rahim bulunabilmesi için yakın akrabası yok.
2. Çiftlik Hayvanları Üretiminde Klonlama
Çekirdek transferi prensip olarak en iyi çiftlik hayvanlarının sonsuz miktarda kopyasını yapmak için kullanılabilir. Pratikte sadece sığır ve domuzların klonlanması yapılacaktır çünkü sadece bu hayvanların klonlanması karlı olacaktır. Klonlanmış elit inekler ABD'de her biri 40 000$' dan fazla fiyata alıcı bulmaktadırlar. Fakat bu onların gerçek fiyatından ziyade yenilik oldukları için çıkan fiyattır. Etkili olabilmesi için klonlamanın üretim programına entegre olması gerekir ve genetik çeşitliliği korumaya gerekli dikkatin gösterilmesi de zorunludur. Klonların sağlıklı olduğunu ve hakiketen beklenen faydayı ve başarıyı gösterdiklerini ispatlamaları gerekir. Buna ilave olarak tekniğin hayvanların refahını bozmadığı gösterilmelidir.
3. İnsan Tedavi Edici Proteinlerinin Üretimi İçin Klonlama
İnsan proteinlerine bir çok hastalığın tedavisi için çok büyük gerek duyulmaktadır. Bazıları kandan izole edilebilirken bu işlem hem çok pahalı ve hem de AIDS veya Hepatit C bulaşma riski de söz konusudur. Proteinler hücre kültür ortamında üretilebilir, fakat bu yöntem de çok pahalı ve verimi çok düşüktür. Çok büyük verimle proteinler bakteri veya mayada üretilebilir. Fakat bunlarda da proteinlerin saflaştırılması çok zor, proteinlerin gerekli post-translasyon değişimleri de yoktur ve dolayısıyla gerekli olan in vivo etkileri olmayabilir. Bunlara karşın düzgün post-translasyon değişimleri olan insan proteinleri transgenik koyun, keçi ve ineklerin sütünden 40gr/L miktarında ve nispeten daha ucuz bir şekilde üretilebilir. PPL Therapeutics firması, alfa-1-antitripsini, sistik fibrosis ve amfisemanın tedavi edilmesi için 3 klinik deneme gerçekleştirmiş ve sonunda üretebilmişlerdir. Alfa-1-antitripsin geni koyunun zigot hücresine aktarılarak transgenik koyun üretilmiştir. Daha sonra bu koyun veya diğer transgenik süt hayvanları kopyalanarak genin yeni kopyalarda devam etmesi sonucu istenilen proteini üreten tek tip canlılar yaratılabilmiştir. Çekirdek transferi tekniği insan genlerinin genomda anlam kazanmasını arttıran spesifik bir noktaya sokulmasına izin verir. Çekirdek transferiyle transgenik hayvan oluşturulmasının pronükleer enjeksiyonun üzerinde diğer büyük avantajı, denek hayvanlarının yarısından azının kullanılmasıdır. Ayrıca, dölün cinsiyetini de belirleyebilmek, üretim stokunun oluşturulması için gerekli zamanı önemli derecede azaltmaktadır. Günümüzde, transgenik hayvanlar, kendi süt proteinleriyle beraber insan proteinlerini de üretiyorlar. Bu verimi kısıtlıyor ve bazı proteinlerin durumunda birkaç süte has proteinin çıkarılması da büyük avantaj sağlayabilir. Bu durum için örnek olarak serum albumini verilebilir, yanıkların ve diğer yaraların tedavisi için senelik talep 600 tondur. Bu proteinin üretimi sığırda olabilir ve amaç, sığır albumin genini insan albumin geniyle değiştirmektir.
4. Ksenotransplantasyon ve Klonlama (ayrı cinslerden olan organizmalar arasında doku nakli)
Organ nakli için gereken organların kıtlığı nedeniyle genetiksel olarak değiştirilmiş domuzlar birkaç firma tarafından üretilmeye başlanmıştır. Şimdiye kadar sadece gen aktarımı yapılarak transgenik hayvanlar elde edilmiştir. Şu anda alfa-galaktozil transferaz geninin domuz genlerinden yok edilmesi ile uğraşılmaktadır. Çünkü bu enzimin aktivitesi domuz dokularını insan bağışıklık sistemine de tanıtan karbohidrat gruplarını taşımasıdır. Nükleus tarnsferi yapıldığında domuzun kendi genleri tabir yerinde ise silinecektir. Genleri silmek imkanı bu tür kseno nakillerin başarılarını arttırmaktadır. Şaşırtıcı olarak, vücudumuzda bulunan ve domuz organlarına karşı tepki veren antikorların çoğu sadece tek bir karbonhidrat bağını tanır; galaktoz alfa (1,3) galaktoz. Bu şeker grubunun işlevsel olarak önemli olmadığı düşünülüyor çünkü ne maymunlarda, ne de insanlarda bu grup bulunmamaktadır. Bu şeker grubunu ekleyen enzim glikoziltransferazı domuzlarda sildikten sonra, nakledilmiş organların reddedilmesinin önemli derecede düşeceği beklentisi bulunmaktadır.
5. Hücre Üzerinde Terapiler ve Klonlama
Hücre transplantları lösemi ve Parkinson hastalığı, kalp krizi, felç ve diabet dahil bir çok hastalığın tedavisinde kullanılmaktadır. Çoğu zaman bağışıklık sisteminin tepkisini önlemek için hücre nakli yakın akrabadan yapılmaktadır. Dolly'nin olgun koyun hücresinden klonlanabilmesi şunu gösteriyor ki, tamamen farklılaşmış hücreler bile herhangi bir hücreye tekrar programlanabilir. Şimdilik bunu sadece döllenmemiş yumurta hücresinin sitoplazmasında inkübe ederek yapabiliriz. Bu konuda daha fazla bilgi elde ettiğimiz zaman insanlar için tekrar programlamayı yumurta hücresi kullanmadan da yapabiliriz. Bu da hastanın nakil için gerekli olan hücre ihtiyacını kendinden karşılayarak; zaman, para ve uyuşmazlık belirsizliğinin getirdiği kayıpları önlemiş oluruz. Hücreler hastadan arınacak ve istenilen hücre tipine dönüştürüldükten sonra geri hastaya nakledilecektir. Bu olayda iştirak eden mekanizmaları daha iyi anlamakla, insanın kendi hücrelerini, hiçbir insan embriyosu oluşturmadan (ve mahvetmeden), hastanın kendi hücrelerini tekrar programlamakla elde edebiliriz.
6. Besin Elementleri ve Klonlama
Sütün besin içeriğini değiştirmek için bir çok potansiyel fırsat var. Mesela, inek sütü danalar için çok uygun fakat vaktinden evvel doğan bebekler için değil. Nükleus transferi kullanarak gen eklenmesi, üretilen sütün içerisindeki bir veya birkaç inek proteinleri yerine insan proteinleri içermesini sağlayacak ve dolayısıyla bu tür özel tüketiciler için de besin kalitesi artmış olacaktır. Bazı insanlar inek sütündeki spesifik proteinler için bağışıklık sistemi reaksiyonu veriyorlar veya laktoz şekerine tolerant değillerdir. Gen eklenmesiyle böyle bir problem çıkaran bileşenleri içermeyen süt üreten inekleri oluşturmak mümkün olacaktır.
7. Hayvan Hastalıklarından Modeller ve Klonlama
Nükleus transferi tekniğiyle, gen eklenmesi uygulanabilir türlerin sayısı artacak ve insan hastalıklarının tedavisi için daha iyi modeller denenebilecektir. Koyun ve insanda akciğer fizyolojisi çok benzer ve dolayısıyla sistik fibrosis mutasyonuna uğratılmış ve bu mutasyonu homozigot olarak taşıyan koyunlar, insan sistik fibrosis fenotipine benzer bir fenotip göstereceklerdir. Bir hayvanda kasıtlı olarak mutasyon oluşturulması kamuda sorun çıkarmıştır. Dolayısıyla böyle bir model oluşturulmadan önce, etik konularda haklı çıkılması gerekmektedir. Spesifik mutasyonlar yaptırılmış fareler insan hastalıklarını öğrenmek için kullanışlı model olduklarını ispat ettiler. Bazı durumlarda insan ve fareler arasındaki fark, fareye yapılan mutasyonun etkisi insandaki gibi olmayacağının anlamına gelmesidir. Bu durum sistik fibrosis mutasyonu için de geçerlidir. Farelerde bu genin mutasyona uğratılması sonucunda klorür kanallarındaki fark akciğer fizyolojisindeki farkla pek alakalı değildir.
8. Yaşlanma ve Kanser Araştırmaları'nda Klonlama
Her birimiz tek hücre olarak başlıyoruz, fakat doğduğumuz zaman, hücrelerimizin çoğu en az 20-30 kere bölünmüş olmaktadır. Her hücre bölünmesinde, DNA replikasyonundaki küçük hatalar-somatik mutasyonlar oluşuyor ve bunlar da yaşlanmaya sebep olmakta ve biz yaşlandıkça da kansere sebep olabileceği düşünülmektedir. Bu hipotez, olgun hayvanlardan çekirdek nakli yaparak denenebilir. Teoride bu şu an koyunda yapılabilmektedir, fakat teknolojinin fareler gibi kısa ömürlü canlılarda da kullanabilirliğinin ispatlaması, daha fazla ilerleyebilmek için gereklidir. Ayrıca, çekirdek transferi, milyonlarca hücreyi aynı anda yönetebilmek, bize homolog rekombinasyonlarla daha spesifik genetik değişiklikler yapmamıza imkan vermektedir. Bunların arasında, genlerin silinmesi, yeni genlerin eklenmesi ve tek baz eklenerek veya çıkarılarak tüm genetik kodun değiştirilmesi gibi aynen insan genetik hastalıklarındaki işlemler yapılabilir.
