İNSAN GENOM PROJESİNİN 20. YILI: NELER BAŞARDIK VE BİZİ NELER BEKLİYOR?

İnsan Genom Projesi; insanların genlerini haritalamak ve anlamlandırmak için 2003 yılında tamamlanan, yaklaşık 13 yıl süren (1) uluslararası bir projedir. Bu çalışmadan elde edilen veriler, şimdiye kadar birçok çalışmada kullanılmış ve genetik alanındaki birçok gelişmeye yol göstermiştir. Bu proje ile kesinliği çok daha yüksek olan, spesifik süreçleri hedef alabilen tedavilerin yolu açılmıştır. İnsan Genom Projesi, genomumuzda yaklaşık 20 bin gen olduğunu ortaya koymuştur. Aynı zamanda bu çalışma, fizyolojik fonksiyonlarda önemli rol oynayan genlerin oluşturduğu iletişim ağlarının, DNA üzerindeki kimyasal değişikliklerin yarattığı etkilerin ve de protein kodlamayan bazı genlerin ortaya çıkarılmasına ve araştırılmasına öncü olmuştur (2). Genetiğin en önemli çalışmalarından biri olsa da İnsan Genom Projesi’nin hala geliştirilebilir veya eksik yanları bulunmaktadır. 

İnsan Genom Projesi hakkında biraz arka plan bilgisi vererek yazıma devam etmek istiyorum. Birkaç ülkeden gelen destek ile yürütülen proje; insan DNA’sındaki genleri tespit edebilmek, genomu dizilemek ve bunları bir veri tabanı halinde tutabilmek amacıyla başlatılmıştır (1). Projenin gerçekleşebilmesi için kullanılan DNA örnekleri, dikkatli bir şekilde yürütülen gönüllülük süreci ile elde edilmiştir. Dizileme süreci boyunca birkaç gönüllünün DNA’sı kullanılmış ve bu kişilerin kimlikleri olabildiğince gizli tutulmuştur (3). 

Proje tarafından elde edilen taslak DNA dizilimi, 2001 yılında genomumuzdaki milyarlarca baz çiftinin %90 oranında deşifre edilmesiyle Nature dergisinde yayımlanmıştır (4). Bu taslak ile fark edilen önemli gerçeklerden biri de insanlardaki gen sayısının projeye başlarken bilim insanlarının beklediğinden çok daha az olduğudur. Genomun tamamlanmış hali 2003 yılında elde edilmiştir. Ancak hala DNA diziliminde boşluklar bulunmaktadır ve bu noktalar özellikle birbirini tekrarlayan dizilerin olduğu yerlerde görülmektedir (2). Burada belli bir sayıda baz çiftinin bulunduğu bilinse de tam olarak dizinin kendisini ve tekrarların sayısını ortaya koymak hala teknolojik sınırlarımızı zorlamaktadır. 

İnsan Genom Projesi ile ortaya konan DNA dizilimi, aslında yap-boz parçaları şeklinde yavaş yavaş bir araya getirilen kodlardan oluşmaktadır. Bu parçalar birleştirilirken aynı dizinin birçok kez tekrar ettiği kısımlarda parçalar birbirine çok benzediği için sıkıntı yaşanmıştır (2). Bu boşlukların doldurulması, farklı genetik varyantların anlaşılması ve belki de farklı hastalıkların temelinin atılması için önemli olabilir. Bu durum ile ilgili çalışmalar bulunmakta ve devam etmektedir. Önemli ve yakın zamanda gerçekleşmiş olan örneklerden biri, 2020 yılında tamamı dizilenmiş olan X kromozomudur. Çalışmayı gerçekleştiren bilim insanları, X kromozomunu birçok hastalıkla bağlantılı olduğu için seçtiklerini belirtmişlerdir (6). DNA’sı inceleme altına alınan bu X kromozomu, normal bir hücreden de elde edilmemiştir. Örneğin XX kromozomlu bir insandaki X kromozomlarının arasında farklılıklar bulunmaktadır. Dolayısıyla hem bu farklılıkların araştırmayı yavaşlatmaması hem de dizileyecek daha fazla DNA bulunabilmesi için araştırmacılar X kromozomları birbirine aynı olan bir hücre elde edip onu kullanmıştır (6). Aynı zamanda, bu çalışmada kullanılan ileri düzey ve güncel teknikler DNA moleküllerini çoğunlukla tek parça halinde okuyabilme kapasitesine de sahiptir. Başka kromozomlar üzerinde X’tekilerden çok daha uzun tekrar kısımları bulunmaktadır, bu nedenle diğer bazı kromozomların dizilenmesi daha zor bir süreç gerektirebilir. Yine de X kromozomunun tamamlanan dizisinde kullanılan bilgisayar programları gibi ilerlemeler ile genetik çalışmalar da yeni araştırma stratejilerine sahip olmaya başlamıştır. 

Genomun tamamının dizilenip veri tabanlarında bulunmasının birçok alandaki araştırmaların önünü açabilecek ve ilaç geliştirme süreçlerine destek olabilecek bir gelişme olacağı öngörülmektedir. Genomik veri setleri ve bunların kullanım alanları her geçen gün genişlemekte, yaygınlaşmakta ve daha fazla öneme sahip olmaktadır. İnsan Genom Projesi’nin başlangıcından bu yana benzer hedeflerle veya onun eksikliklerini kapatabilme amacıyla çalışmaya başlayan 100.000 Genom Projesi (bkz: 5) gibi birçok başka proje bulunmaktadır. Genomları deşifre edebilme yönünde atılan adımlar ve yapılan yatırımlar sadece kişiselleştirilmiş tıp yönünde değil; enfeksiyon hastalıkları, bağırsak mikrobiyotası, virüs genetiği gibi birçok alanda da yol gösterici olmuştur. Genetik hakkında edindiğimiz bilgiler arttıkça bu bilgilerin sağlık hizmetlerini de değiştireceği ve biyolojinin gizemlerini aydınlatacağı düşünülmektedir (7). 

KAYNAKÇA

1. Human Genome Project Information Archive. (n.d.). Human Genome Project. https://web.ornl.gov/sci/techresources/Human_Genome/index.shtml
2. Hesman Saey, T. (2021). The first human genetic blueprint turned 20 – What’s next?. Science News. https://www.sciencenews.org/article/first-human-genome-project-20th-anniversary-future
3. National Human Genome Research Institute. (2020). Human Genome Project FAQ. https://www.genome.gov/human-genome-project/Completion-FAQ
4. National Human Genome Research Institute. (2018). What is the Human Genome Project?. https://www.genome.gov/human-genome-project/What
5. https://www.genomicsengland.co.uk/about-genomics-england/the-100000-genomes-project/
6. National Institutes of Health. (2020). NIH researchers generate complete human X chromosome sequence. https://www.nih.gov/news-events/news-releases/nih-researchers-generate-complete-human-x-chromosome-sequence
7. National Human Genome Research Institute, NIH. (n.d.). Genetics – The Future of Medicine. https://www.genome.gov/Pages/EducationKit/images/nhgri.pdf