Genomik araştırmalar
İnsan genomunda insanların farklı şekilde gelişmesinden, farklı görünmesinden ve düşünmesinden sorumlu olan genler ve mutasyonlar vardır. Bu genlerin ilişkilerini saptamak için istatistiksel bir arama mekanizması kullanılmaktadır. Günümüzde bu araştırma alanına hassas tıp denmektedir. İstatistiksel yöntemler kullanarak, farklı insanların genlerinin ne kadar güçlü bir şekilde ilişkili olduğunu tahmin etmek mümkündür. Örneğin, yüksek tansiyonlu bir grup insanı gözlemleyebilmektedir. Ayrıca tüm grupta bulunan bir mutasyonu bulabilirsiniz. Bugün, genomik ilişkileri aramak önemlidir. Çünkü aynı hastalıktan farklı genlerin iki bin mutasyonu sorumlu olabilmektedir. Bilim adamları, bu mutasyonların hastalıkların gelişimine nasıl yol açtığını tam olarak anlarlarsa, hastalığa yol açan süreci düzeltecek şekilde sınıflandırılabilirler. Birçok mutasyon ve birkaç süreç vardır. Bu nedenle hastalıkları tedavi etmek için daha az ilaca ihtiyaç duyulabilmektedir.
Bununla birlikte, bu tür dernekleri aramak için mekanizma henüz tam olarak açık değildir. Şu anda, bunu anlamanın en kolay yolu, basit organizmalardan öğrenmek daha kolay olduğundan, sineklerle deney yapmaktır. Bilim adamları, insanlarda dernekleri nasıl arayacaklarını henüz öğrenmemişlerdir. Çünkü insan genomunun büyük süreçleri hala tam olarak anlaşılmamıştır. Sineklerdeki genomik ilişkilerin araştırılması ve genomik zincirlerin analizi, çeşitli genler kırıldığında bu sineklerin nasıl görüneceğini tahmin etmeyi mümkün kılmaktadır.
Günümüzde bu çalışmalar, bir arama modeli geliştirmek ve daha sonra bunu insanlarda genomik ilişkileri iyileştirmek için uygulamak için sinekler üzerinde yürütülmektedir. Bazı genetik hastalıkların nasıl önleneceğini veya gelişim süreçlerinin ters yöne nasıl çevrileceğini bulmak için genomik mutasyonların incelenmesi gereklidir. Bu çalışmalar, popülasyon genetiği ve sistem biyolojisinin kesiştiği noktada durmaktadır. İnsanlarda ve basit organizmalarda genomik ilişkileri araştırma yöntemleri aynıdır. Ancak bilim adamları basit organizmalarla başlamaktadır. Çünkü insan genomunda 3 milyar nükleotit vardır. Ayrıca örneğin sinekler 150 milyona sahiplerdir. Bu nedenle, sinekler üzerinde deney yapmak daha ucuz ve daha hızlıdır.
Genomik dernekler
Genomik ilişkiler ilk olarak 1980’lerde Kuzey Carolina’dan bilim adamları Trudy McKay ve California Üniversitesi’nden Chuck Langley tarafından incelenmiştir. Bu bilim adamları henüz tam insan genomunu tanımlamamışlardır. McKay ve Langley, insan genomunda yaşayan ve yayılan virüsler olan mobil elementlerin karıştırılmasından kaynaklanan mutasyonları incelemiştir. McKay ve Langley, sineklerin bu hareketli elemanlarında mutasyonların ne zaman meydana geldiğini araştırmışlardır. Ayrıca bu etkilerde fenotipte görülüp görülmediğini gözlemlemişlerdir.
Bilim adamları gözlemlerine kıl sayısı gibi soyut bir özellik ile başlamışlardır. Sineklerdeki kıllar, birbirine yakın hücrelerin diğer hücrelerde benzer kılların oluşmasına baskı yapması sonucu oluşmaktadır. Bu mekanizmaya lateral inhibisyon denmektedir. Delta ve çentik genleri bundan sorumludur. Bir kişi de aynı genlere sahiptir. Ancak benzer süreçlerden de sorumlulardır. Bu genlerin güçlü ifadesi, kılların daha uzak bir mesafede büyümesine neden olmaktadır. Zayıf ifade, yakındaki hücrelerde kılların büyümesine neden olmaktadır. McKay ve Langley, bu genlere yer değiştirebilir elementler eklendiğinde kılların daha yoğun büyüdüğünü bulmuştur. Bu nedenle genomik ilişkilere ayrılmış ilk makale ortaya konmuştur. 1981’de Nature dergisinde önümüzdeki 10 yıl içinde, bu tür çalışmalarda bir patlama başlayacağı yazılmıştır.
Bilim adamları insan genomunu tanımladıktan sonra genomdaki mutasyonları aramaya başlamışlardır. Bununla birlikte şizofreni, vücut büyüklüğü, IQ ve çok daha fazlasını açıklayan genleri bulmaya çalıştığı büyük bir araştırma dalgası olmuştur. Dünyadaki tüm ülkeler bu tür araştırmalara girmeye başlamıştır. Örneğin İzlanda’da bu tür çalışmaların yapılması çok uygundur. Çünkü İzlandalılar çok sayıda atadan türemiştir ve nüfus hızla genişlemiştir. Bu nedenle az sayıda atada ortaya çıkan mutasyonlar artık çok sayıda insanda mevcuttur. Bu nedenle, istatistiksel olarak doğru tahminler elde etmeyi mümkün kılmışlardır. Günümüzde bu tür çalışmaların yapılabilmesi için 30 ila 150 bin kişiden örnekler dizilmekte veya genotiplendirilmektedir. Örneğin, 150.000 kişiden 10.000’inde aynı mutasyon vardır. Örneğin, bu 10.000 kişinin hepsinin şizofreniye yatkın olduğu ortaya çıkmıştır. Bu tür araştırmalara “genom çapında ilişkilendirme aramaları” veya genom çapında ilişkilendirmeler denmektedir.
Bazı insanların kanser olduğunu, bazılarının ise kanser olmadığını biliyoruz. Bunun genetik bir temeli vardır. Bir öneri, bir kişinin diğerinden daha yüksek bir mutasyon oranına sahip olmasıdır. Bu nedenle, bir kişideki mutasyonlar kansere yol açabilmektedir. Ancak bir başkasında bu sorun kansere sebebiyet vermemektedir. Durum mutasyonların sıklığına bağlıdır. Kanser olasılığını araştırmak için, genom çapında yöntemler kullanarak bir grup insandaki mutasyonların sıklığını kontrol etmek mümkündür. 3.000 kanserli ve 2.000 kansersiz kişiyi gözlemlediğimizde herkeste durumun birbirinden farklı olduğu saptanmıştır. Normal dokulardaki mutasyon düzeyinde ve aralarında önemli farklılıklar olup olmadığını kontrol ettiğimizi varsayalım. Kanser gelişen kişilerde normal dokular daha sık mutasyona uğrarsa, bunun nedeni daha yüksek mutasyon oranlarına sahip olmaları olabilmektedir.
Sonuç olarak araştırmalar;
Genomik ilişkilendirme çalışmalarından, mutasyonları ve hastalık riskini yakında tahmin edebileceğimiz beklenmektedir. Bugüne kadar, bu tür tahminler yaklaşık %10 doğruluk sağlamıştır. Örneğin, insan boyunu tahmin etmek istiyorsak, 5.000 kişinin boyunu ölçebilmekteyiz. Bu durum da genomlarını sıralayabilir ve boy farklılıklarıyla ilişkili bin mutasyon bulabiliriz. Sonuca ulaşmak için %10 şansımız olacaktır. Ayrıca anne babanıza boylarının ne kadar olduğunu sorarsanız, buna dayanarak boyunuz hakkında bir varsayımda bulunabilirsiniz. Böyle bir tahminin olasılığı %60 olacaktır. Buna kalıtım denmektedir. Bu nedenle, bu durum çok net değildir. Hastalıkları akrabaların hastalıklarına veya genomik bilgilere dayanarak tahmin etmek gerekmektedir. Günümüzde yeni yöntemler de geliştirilmektedir. Araştırmanın bir sonraki aşaması, tam genomik ilişkilerden ve istatistiksel yöntemlerden uzaklaşmaktır. Hangi mutasyonların hangi mekanizmaları bozduğunu ve bu mekanizmaların fenotipleri nasıl öngördüğünü anlamaya çalışılmaktadır.
