Amerikalı genetikçi Craig Venter ve ekibince oluşturulan sentetik genomlu bakteri deney kabında sağlıklı biçimde bölünmesini sürdürürken, ortaya çıkardığı tartışmalar ve sorularla bilim dünyasını da bölüyor.

İlk kez 10 yıl önce insan genom (kalıtım şifremizi taşıyan genlerin toplamı) diziliminin oluşturulması için sürdürülen resmi kurumlar-özel sektör yarışını kazanarak ünlenen bilim adamı girişimcinin kurduğu “J. Craig Venter Enstitüsü” (JCVI) araştırmacıları, kimyasal maddelerden sentezlenen genleri taşıyan yapay bir kromozomu bir bakteriye nakletmişti. Sentetik çağrışımı yapan “Synthia” takma adını kazanan organizmanın yapay genlerin talimatlarına göre organize olduğu ve yapay kalıtım şifresini yeni kuşaklara aktardığı belirlenmişti.

Daha önceki çalışmalarında mikrop yaşamı için gerekli asgari genleri de ortaya çıkaran Venter ve ekibinin düşü, yapay olarak sentezlenecek bu “minimal genom”a yeni yapay genlerden “eklemeler” yaparak mikropları insanların yararlanacağı maddeler üreten fabrikalara dönüştürmek.

Ucuz yakıt üretimi, atık temizleme gibi özel işlevleri yerine getirmek üzere tasarlanmış “yapay canlılar” yaratmak.

GELİNEN AŞAMA NE?
Venter ve JCVI ekibinin düşün gerçekleşmesi yolunda kritik bir dönüm noktası olan son başarıları şu duraklardan geçerek gerçekleşti:

1. 1995 yılında Venter ve ekip arkadaşları, Mycoplasma genitalium adlı bir bakterinin 600.000 bazlık genomunun dizilimini çıkarıyor. Bir canlıya ait en küçük kalıtım şifresi olan bu genom yalnızca 500 gen içeriyor (Karşılaştırmak için: insan genomu 20.000’in üzerinde genden oluşuyor). Araştırmacılar daha sonra bu genleri teker teker deneyerek belirli 100 tanesinin çıkarılmasının organizmanın yaşamda kalmasını engellemediğini belirlediler. Yani mikrop yaşamı için gereken minimal genom, 400 genden oluşuyor. Ancak bir genomu yapay olarak sentezlemek, ve bunu bir hücreye naklederek işlediğini görmek için yılların geçmesi ve gereken teknolojinin olgunlaşması gerekecekti.

2. 2007 yılında Venter ve ekibi doğal kromozomları bir bakteri türünden bir başka türe başrıyla nakletti.

3. 2008’de aynı ekip, M. genitalium’un kromozomunun, sentetik olduğunu gösteren özel işaretler de taşıyan (kağıt paralarda ışığa tutulunca görülen desenler gibi) yapay bir versiyonunu oluşturdular.

4. M. genitalium çok ağır geliştiğinden (haftalar sürüyor), ekip çalışmalarını daha hızlı bir yaşam döngüsüne ve yaklaşık 1 milyon bazdan oluşan bir genoma sahip olan M. mycoides adlı bir başka bakteri türüne çevirdi ve onun kromozomunu sentezlemeye yönelik çalışmalar başlattı.

5 – 2009 yılına gelindiğinde ekip, M. mycoides’in doğal kromozomunu mikroptan çıkartaıp yoğurt mayası hücrelerine yerleştirerek üzerinde bazı değişiklikler yaptıktan sonra bu değiştirilmiş genomu, orijinal mikrobun yakın bir akrabası olan M. capricolum’a yerleştirdi. Artık iş, bakteriyel DNA’nın sentetik kopyasıyla da aynı işlemin yapılıp yapılamayacağını denemeye kalmıştı.

6. Ekip özel bir şirketten 1000 adet her biri 1080 baz içeren ve M. mycoides genomunun tamamını oluşturan sentetik DNA dizileri satın alarak işe başladı “kaset” denen bu dizilerin sonlarındaki 80 bazlık bölümler, kasetler birleştirildiğinde üst üste gelerek, genomun “yapay” olduğuna işaret edecekti. (Araştırmacılar, dört kasetteki dizilimi de bir e-posta adresini, bazı ekip üyelerinin adlarını ve ünlü bazı özdeyişlerini içeren bir biçimde dizayn ettiler.)

7. Yine maya hücreleri kullanarak bu kasetleri önce 10’ar binlik, daha sonra da 100’er binlik birimler halinde birleştirip nihayet bunları da uç uca ekleyerek tüm M. mycoides genomunun sentetik kopyasını oluşturan ekip, bunu M. capricolum’a nakletti. Sonuç başarısızdı.

8. Aylar süren sistematik çalışmalarda mikroba doğal ve sentetik DNA’nın değişik kombinasyonlarını aşılayarak hatayı arayan ekip, sonunda sentetik versiyondaki tek bir yanlış harfin (bazın) başarısızlığın kaynağı olduğunu keşfetti ve dizilim düzeltildi.

9. Nisan ayında ekip, bir hafta sonu tatilinden döndüğünde deney kabı içinde bir bakteri kolonisinin hızla üremiş olduğunu gördü. Koloninin mavi rengi, bakterilerin sentetik genomu kullandığını gösteriyordu. Ekip, bakterilerin M. mycoides’e özel proteinleri ürettiğini de belirledi. Mikroplar ayrıca M. capricolum gibi değil, sentetik genomunu aldıkları M. mycoides gibi bölünüyorlardı. Yani bir anlamda bir başka hücreye dönüşmüşlerdi.

Açıklanan deney gerçekten yeni yaşam yaratlması anlamına mı geliyor?
Hayır. Çünkü, her şeyden önce yaratılan yaşam formu “yeni” değil. Yapılan, temel olarak var olan bir bakteriyel yaşam formunun “yeniden yaratılması”. Ancak, bunun için laboratuvarda sentezlenmiş bir “protez genom” oluşturulmuş ve bu genom hafifçe değişik başka bir türün sitoplazmasına (hücre zarının içindeki sıvı) nakledilmiş.

Burada kullanılan yöntemler, daha önce hiç varolmamış anlamında “yeni” bir organizma üretmek için de görece kolay biçimde uygulanabilir. Bunu gerçekleştirmenin yolu, yeterli sayıda yeni gen eklemek, ya da var olan genomdan yeterli sayıda gen eksiltmek. Bu, günümüzde teknik olarak mümkün ve bu potansiyel, “sentetik hücreler” yaratma çabalarında temel motivasyon. Ancak, şunu da vurgulamak gerekir ki, tümüyle yeni yaşam biçimleri oluşturmak son derece güç olacaktır. Çünkü, en basit yaşam biçimi bile son derece karmaşık ve dolayısıyla bunların genomlarını önemli ölçüde değiştirdiğinizde ne olacağını kestirmek kolay değil.

Oluşturulan sentetik genom, var olan herhangi bir yaşam formundan oldukça farklı olsa bile, buna “yeni yaşam yaratma” denebileceği kuşkulu; çünkü sentetik hücre, var olan bir yaşam formunu genomu üzerinde değişiklik yapılarak oluşturulmuş olacak. Sentetik hücredeki malzemenin hemen hemen tümü, daha önce var olan bir yaşam formundan gelmiş, yalnızca genom sentezlenmiş olacak. Bu bakımdan, sentetik bir hücreye “yeni yaşam” denebilmesi için hücrenin tümüyle sentezlenmiş olması gerekiyor. Halen dünyanın çeşitli yerlerinde az sayıda grup, yalnızca kimyasal malzeme depolarından satın aldıkları maddelerle, bazen “protocell (hücre öncülü)” olarak da adlandırılan tümüyle sentetik hücreler yaratmaya çalışıyorlar. Aslında canlı bir hücre öncülü de “sıfırdan yaratılmış” sayılamaz; çünkü zaten mevcut malzemelerden yaratılmış olacak.



Bu teknoloji insan ömrünün uzatılmasını, diyabet ve kanser gibi hastalıkların tedavisini sağlayacak mı?
Bu başarı sentetik genom çalışmalarında bir dönüm noktası olsa da, sentetik biyolojinin sağlık alanında iyileştirmeler gerçekleştirilmesi ve hastalıkların tedavisi yolunda çok küçük bir adımdan öteye geçemiyor. Venter ekibinin bundan sonraki hedefi, bakterilere bir grip aşısı yaptıracak talimatlar verecek sentetik genomlar oluşturmak, ama bu adımın karşılaşacağı güçlükler konusunda şimdiden kimse bir şey söyleyemiyor.

Bakteriyel hücreler kazara çevreye salınırsa ne olur? Koruyucu önlem alındı mı?
Bu alanda çalışan bilimciler, yalnızca araştırma laboratuvarlarında var olan sentetik hücreler yaratmakla, çevreye salınan sentetik hücreler yaratmak arasındaki etik farkın bilincindeler. Bunları çevreye salmanın riskleri çok daha büyük olduğundan bu ancak çok sıkı önlemler altında mümkün olabilir. Tabii, yine de bir kaza sonucu istenmeden çevreye salım meydana gelebilir. Ancak burada da şu noktaları göz önünde tutmak lazım. Bir kere, sentetik hücreleri laboratuarlardaki ideal koşullarda bile yaşamda tutmak oldukça güç. Dolayısıyla bunların kazayla doğaya salınması, hızla yok olmalarına yol açabilir.

İkinci olarak da sentetik hücrelerin içine üst üste bindirilmiş güvenlik önlemleri yerleştirmek için tartışmalar ve çalışmalar sürüyor. Şöyle şeyler söz konusu: Bunlara çok sınırlı ömür sağlamak; bir aç/kapa anahtarı yerleştirmek; doğada bulunmayan gıda ve koşullara bağımlı kılmak ve/ya da bunların evrim geçirmesini önleyecek önlemler almak. Bu güvenlik önlemlerine ek olarak, bunlara “kimlik bilgileri” de yükleyerek herhangi bir zararın sorumlularının ortaya çıkarılabilmesi de gerekli. Örneğin Venter ve ekibi bu sentetik genomlu hücreye “filigran” olarak kendi imzalarını koymuşlar.

Bu sentetik hücrelerin taksonomik sınıflandırılması nasıl olacak? Bunlar hangi türe ait sayılacak?
Mikrop taksonomistleri henüz yapay yaşamın “yaşamın aile ağacı” üzerindeki yeri konusunda görüş bildirmiş değiller. Ancak sentetik kromozom birkaç ufak değişiklikle temel olarak Mycoplasma mycoides adlı bakterinin bir kopyası olduğundan, sonuçta ortaya çıkan organizma da M. mycoides’in yeni bir versiyonundan başka bir şey değil. Bu yeni versiyonları adlandırmak için yazılımcılardan “tüyo” alan ekip, bu organizmaya M. mycoidesJCVI-syn1.0 adını koymuş.

Bu açılımın gerçekleşmesi onyıllar almış. Peki aynı şeyi günümüzde gerçekleştirmek ne kadar sürer?
Doğalına çok benzeyen bir sentetik genom yaratılması yolundaki sorunları belirleyip aşmak ve daha sonra da bu genomu başka bir türe ait hücrede canlandırmak, bu araştırmacıların yıllarını aldı. Şimdiyse aynı şeyi tekrarlamak sürse sürse bir hafta sürer. Yani, her ne kadar pahalı olsa da genomun sentezlenmesi artık deneyin gerçekleşme hızını sınırlayan bir unsur değil. Ancak, ekip bu genomla oynamaya başlayıp yeni genler eklemeye başladığında bilinmeyen araziye girmiş olacak. Bu müdahaleler alıcı hücrenin sentetik genomu reddetmesine yol açabilir ya da sentetik genom yaşamla uyuşmayan özellikler ortaya çıkarabilir. O zaman da ekibe, masa başına dönüp deneyin neden başarılı olmadığını çözmeye çalışmaktan başka yapacak iş kalmaz.

Meyveleri kim yiyecek?
Gelinen aşama, “sentetik biyoloji”yi hızlı bir sıçramanın eşiğine getirmiş bulunuyor. Gerçi bu sentetik genom, doğal olanından neredeyse farksız ve gerçekten yakıt ya da ilaç fabrikaları olarak görev yapacak olan mikropların üretilebilmesi çok daha büyük yatırımlar ve teknolojik sıçramalar gerektiriyor. Ama gelinen bu nokta bile Venter’e 40 milyon dolara patladığından, araştırmacı yatırımının meyvelerini toplamak için geliştirdiği teknolojiyi patentlemek istiyor. JCVI çalışmalarıyla ilgili birçok patent başvurusunda bulunmuş ve bunları Venter’in “Synthetic Genomics” adlı şirketi adına tescil ettirmeye çalışıyor. Tabii herkes meyve tabağını Venter’e uzatmaya hevesli değil.

Kanada’da bulunan ETC adlı bir teknoloji izleme kurumunun yetkilileri, bu patent başvurularının “sentetik yaşam” üzerinde bir tekel oluşturacağı uyarısında bulunuyorlar.

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden sosyal bilimci Kenneth Oye da uzun dönemde bu tekniklerle gitgide daha yeni sentetik genomlar geliştirileceğinin kesin olduğuna işaret ettikten sonra , “şimdilik, bunların uzun dönemli getirileri ve riskleri konusunda körlemesine atışlardan başka bir şey yapabilecek durumda değiliz” diyor. Ama Oye, bu gibi atılımlar için ilgili kurumların patent vermede çekingen davranmadığını ve pek çok kurumun patent aldığını da kaydederek “ Synthetic Genomics’in, sentetik biyolojinin Microsoft’u haline gelmesi pek olası değil” diyor.

Nitekim JCVI’nin bir sözcüsü de aynı notalara basarak Venter adına yaptığı açıklamada, sentetik biyoloji alanında pek çok şirketin, araştırma kurumunun ve üniversite laboratuarının çalıştığına ve bunların da fikri koruma hakları için başvurmuş olabileceklerine dikkat çektikten sonra “dolayısıyla kimsenin bir şey üzerinde tekel kurabilmesi mümkün değil” diyor.

HUKUKTA RÜZGAR DEĞİŞİYOR

Tabii, patentlerle ilgili ticari kaygıların ötesinde işin etik ve felsefi boyutları da var. California Üniversitesi’nden (Los Angeles) antropolog Paul Rabinow’a göre “bu deneyin etik kalıplarımızı yeni bir biçimlendirmeye tabi tutacağı kesin”. Geçtiğimiz Nisan ayında verilen bir mahkeme kararı da biyoteknoloji patentleri konusunda “iklimin değişmekte olduğunun” bir göstergesi olarak dikkat çekti.

Karar sayıları çığ gibi büyüyen gen patentlerini ilgilendiriyor. İnsan genomundaki işlevsel genlerin sayısının 20.000’in üzerinde olduğundan söz etmiştik. Bu genlerin dizilimleri ve hangi kromozomlar üzerinde yer aldığı, 2000 yılında açıklanmıştı. Ancak iş bununla bitmiyor. Sayısı ve nerede olduğu belirlenen genlerin hangi proteinleri kodladığı ve bu proteinlerin teker teker ya da başkalarıyla işbirliği içinde insan yaşamıyla ilgili hangi işlevleri yerine getirdiği, hala harıl harıl süren yeni ve pahalı araştırmaların konusu. Alışılmış pratik de, bu işlevleri bulan özel ya da kamu araştırma kurumlarıyla üniversitelerin, işlevlerini keşfettikleri genler, özellikle de hastalıklarla (tabii, başta kanser) ilgili olanlar üzerinde hak iddia ederek patent çıkarmaları. Bu patentler de, başkalarınca bu genlerle ilgili araştırmalar yapılmasını (pratikte pek olmasa da) teoride engelliyor. Duke Üniversitesi (ABD) Genom Etiği, Hukuku ve Politikası Merkezi yöneticisi Robert Cook-Deegan , bugün 3000-5000 arasında insan geninin patentlenmiş olduğunu tahmin ediyor.

Ancak Nisan başında bir New York mahkemesi biyoteknoloji alanında bomba etkisi yaratan bir kararla bazı insan genleri üzerindeki patentleri iptal etti. Yüzlerce başkasının iptali için de kapıları açmış oldu. Yargıç Robert Sweet iptal kararına gerekçe olarak, meme ve yumurtalık kanserlerinde rol oynayan BRCA1 ve BRCA2 genlerinin bir “buluş” değil, “doğanın ürünleri” olmasını gösterdi. Patent başvurularında bulunan genetikçilerse başvurularında genlere “özel DNA dizilimleri” olarak atıfta bulunarak, dizilim bilgisinin doğanın değil, insan zekasının ürünü olduğu tezini güçlendirmeye özen göstermekteydiler. Yargıç Sweet, birçok bilimcinin bu yaklaşımı “avukatlık yutturmacası” olarak nitelendirdiğine de işaret ederek, (mutasyona uğramış olsalar bile) söz konusu BRCA genlerinin doğadaki hallerinden çok farklı olmadığı görüşünü dile getirdi. Patentlere sahip olan Myriad Genetics adlı tanı kuruluşu temyiz mahkemesinde kararı değiştirileceği konusunda umutluysa da, konunun sonunda Yüksek Mahkeme’ye kadar gidebileceğini ve son gülenin kim olacağının o zaman anlaşılacağını söyleyenlerin sayısı da az değil.