21. Yüzyılın Göz Bebeği: Biyoteknoloji – Ömer Burak Sözalmaz

Biyoteknoloji Nedir?

Biyoteknoloji terimi ilk olarak 1917 yılında bir Macar Mühendis Karl Ereky tarafından “canlıların yardımı ile yapılan tüm üretim işleri” olarak tanımlanmıştır. 1961 yılında İsveçli Bilim Adamı Carl Gören Heden tarafından “mikrobiyoloji, biyokimya ve kimya mühendisliği uzmanlıklarının birleşimi” olarak açıklanmıştır. Farklı bilim dallarının (mikrobiyoloji, immünoloji, moleküler biyoloji, biyokimya, eczacılık, kimya, gen mühendisliği, protein mühendisliği, bilgisayar mühendisliği, matematik mühendisliği, biyoproses teknolojileri vb.) çalışmalarıyla ortaya çıkan biyoteknoloji, interdisipliner uygulamalı bir alandır. Temel bilimler ve mühendislik ilkeleriyle biyolojik sistemlerin endüstriyel süreçlerle mal ve hizmet üretiminde kullanılmasıdır¹. Örneğin -Karl Ereky’in tanımına ithafen- canlıların yardımı ile yapılan mayalı ekmek, yoğurt, peynir, şarap, bira ve sirke gibi besinler “Klasik Biyoteknoloji” eseridir.

Biyoteknolojinin Uygulama Alanları

Biyoteknolojik uygulamalar, James Watson ve Fransis Crick adlı araştırıcıların canlılardaki karakterlerin dölden döle aktarılmasında rol oynayan DNA molekülünün yapısını belirlemeleriyle hayata geçmiştir. Bu molekülün yapısındaki değişmelerle canlılardaki karakterlerin farklılaştığının anlaşılması biyoteknolojik uygulamalarla istenilen özellikte bitki ve hayvanlar ile birçok yeni ürün elde edilebileceğini göstermiştir. Bunlar

• İnsan sağlığına yönelik olarak proteinlerin üretilmesi
• Bazı hormon, antikor, vitamin ve antibiyotik üretilmesi
• Çok zor şartlara sahip çevrelerde (sıcak, kurak, tuzlu…) yaşayan organizmaların enzimlerini ve biyomoleküllerini saflaştırarak bunların sanayide kullanılması
• Yeni sebze ve meyve üretimi
• İnsandaki zararlı genlerin elemine edilmesi (ayıklanması)
• Aşı, pestisit (zararlı organizmayı engellemek veya kontrol altına almak için kullanılan madde veya karışım), tıbbi bitki üretimi (“Modern Biyoteknoloji”)olarak örneklendirilebilir.

Rekombinant DNA (Önceden kesilmiş, istenilen özelliği barındıran DNA parçası eklenen DNA) ve gen mühendisliği çalışmaları ile doğada ancak yüz binlerce yılda meydana gelebilecek mutasyonların laboratuvar ortamında kısa sürede oluşturması mümkündür. Bu tekniklerle insana özgü protein, enzim, hormon, sitokin, antikor gibi farmasötik ürünlerin bazı bakteri ve mantarlarca endüstriyel süreçlerden geçerek bol ve ekonomik olarak üretimi sağlanır. Endüstriyel mikrobiyal suşlar genetik olarak tasarlanarak üretim süreçlerinde verimlilik arttırılır. Klonlama çalışmalarıyla transgenik canlı (genetik değiştirilmiş organizma, GDO) üreterek bitki-hayvan islahı çalışmaları yapılır. Böylece çok daha verimli hayvan ve bitkiler elde edilmiş olur¹.

Biyoteknoloji, bitkisel ve hayvansal üretim alanında da önemli uygulama alanı bulmuştur. Sağlıklı bir ürünün iyi ve kaliteli hammaddelerden elde edilebileceği düşünülürse biyoteknolojik yöntemlerle yetiştirilen soğuğa, sıcağa, kuraklığa ve fazla tuza dayanıklı bitkilerin ürünleri hem üretim kaybını en aza indirecek hem de tüketicinin istediği tipteki gıdanın yapımını sağlayacaktır. Örneğin; insanların temel gıda maddesi olan buğdayın protein oranının artırılması yapay bir DNA parçası aktarılarak sağlanmış, aynı tür uygulamalarla hastalık ve zararlılara dayanıklı buğdaylar elde edilebilmektedir².

Teorik olarak çok geniş uygulama alanı olan biyoteknolojik yöntemlerle sağlık alanında  grip, tetanoz, kuduz, kızamık gibi aşılar elde edilir. Biyoteknolojik olarak geliştirilen biyomedikal cihaz teknolojileriyle diyagnostik kit, enzim elektrotu, biyosensör vb. yöntemlerle enfeksiyon hastalıkların tedavisi yapılır¹. Genetik rahatsızlıklarda anne ya da babaya ait veya her ikisinin hatalı bir gen taşıması ve bunların oğul döllere geçmesi şeklindeki hastalıkların giderilmesi de biyoteknolojinin ilgi alanına girer. Genetik orijinli rahatsızlıkların önlenebilmesi için hastalığın daha embriyo safhasında tespit edilerek, erken dönemde tedavi edilmesi gerekir. Deneysel olarak oluşturulan zigotta, 8 hücreli safhada iken içerdiği hatalı genleri belirlemek mümkündür. Hastalık sebebi olacak genlerin yerine hatalı olmayanların yerleştirilmesi amaçlanan tedavi yöntemidir. Sağlık alanına biyoteknolojik diğer önemli bir katkısı da rekombinant DNA teknolojisi uygulamasıyla elde edilen ve canlı tarafından sentez edilemeyen ya da yetersiz üretilen protein ve enzimlerin yerine geçebilecek yapay ürünlerle tedavinin kolaylaşmasıdır. Örneğin bu yolla insülün hormonu ve bazı aşılar elde edilmektedir².

Biyotekolojinin Gelişiminde Önemli Tarihler

-1863, Mendel, bezelyelerde karakteristik özelliklerin kuşaktan kuşağa geçtiğini belirleyerek,

genetik biliminin temelini attı

-1900, Drosophila, ilk gen araştırmalarında kullanıldı.

-1906, Genetik terimi kullanıldı.

-1919, Biyoteknoloji terimini, ilk kez bir Macar Mühendis kullandı

-1928, Aleksander Fleming ilk antibiyotik Penisilin’i kesfettti

-1938, Moleküler Biyoloji terimi kullanıldı.

-1940, Osward Avery, gen yapısını DNA’nın oluşturduğunu buldu.

-1941, Genetik Mühendisliği terimi Danimarkalı A. Jost tarafından kullanıldı

-1946, İlk genetik rekombinasyon örneği

-1953, James Watson ve Francis Crick DNA molekülünün çift sarmal yapısını fesfetti

-1970, Smith,Wilcon ve Kelly restriksiyon enzimlerini keşfetti.

– 1973, Boyer ve Kohen E. coli’de ilk gen naklini gerçekleştirdi.

-1980, DNA nın kopyalanarak üretilmesi sağlandı (PCR tekniği)

-1983, Monsanto ve Agrigenetics sirketleri bitki üretiminde ilk gen naklini gerçekleştirdi.

-1994, ABD’de Calgene tarafından ilk ticari transgenik bitki “Flavr savr domates” piyasaya sürüldü.

1996, Biyosensörlerin kullanılması.

-1997 Doly’nin üretimi.

-1998, Embriyonik kök hücre üretimi.

-1999, Deli dana hastalığı için hızlı ve güvenilir tanı sistemi geliştirme.

-2001: 200,000 çalışan, devlete ait $30 milyar gelir, toplam 1450 şirket (350’si kamu şirketi)³.

Biyoteknoloji, günümüzün ve geleceğin en popüler bilim dalları arasında başı çeken, üretici, üretimi arttırıcı, kaliteyi yükseltici, koruyucu, düzeltici, keşif ve gelişmelere açık pek çok bilimsel ve uygulamalı çalışmayı kapsar. Başta tıp, veteriner hekimlik ve eczacılık olmak üzere; ziraat, gıda, hayvancılık, enerji, çevre, ormancılık, madencilik, enerji ve savunma alanlarında da büyük bir potansiyeldir. Ülkelerin biyoteknolojik çalışmalara yaptıkları büyük yatırımlar bu alandan beklentilerinin bir ifadesidir¹.

Yazar: Ömer Burak Sözalmaz

Kaynakça:

¹ Yağmur Tunalı, Biyoteknolojiye Kuşbakışı , https://www.akademikakil.com/biyoteknolojiye-kusbakisi/yagmurtunali/ , Erişim Tarihi: 26.09.2022

² Murat Demirtaş , 2000’li Yılların Bilimi: Biyoteknoloji , https://web.archive.org/web/20131203003509/http://www.egitimportali.com/koseyazisi.php?yazi_no=181 , Erişim Tarihi: 26.09.2022

³ Filiz Özçelik , “Biyoteknoloji Nedir?” , https://acikders.ankara.edu.tr/pluginfile.php/101548/mod_resource/content/0/GDM314.%20F%C3%96%2001%20Biyoteknoloji%20nedir.pdf , Erişim Tarihi: 26.09.2022