İnsan Genom Projesi Nedir? İnsan ve Diğer Canlıların Genlerinin Tamamını Dizilemek, Bilim ve Teknoloji İçin Neden Önemliydi?

İnsan Genom Projesi (İng: "Human Genome Project" ya da HGP veya İGP), insanlık tarihindeki en büyük keşiflerden birisidir. İnsan Genom Projesi, gezegenin ve kozmosun dışarıya yönelik keşfinden ziyade türümüzün, Homo sapiens'in bütün genlerinin (ki bunların hepsine, bir arada "genom" adı verilir) sekanslarına bakıp, haritalarını çıkaran uluslararası bir araştırma ekibi tarafından yönlendirilen, "içeriye yönelik" bir keşif yolculuğuydu. 1 Ekim 1990'da başlanıp Nisan 2003'te tamamlanan İnsan Genom Projesi, ilk defa doğanın bir insan oluşturmak için kullandığı şablonu okuyabilmemizi sağlamıştı.

Pixabay

İnsan Genom Projesi Nedir?

İnsan Genom Projesi, amacı insanların bütün genlerinin haritalandırılmasını ve anlaşılmasını tamamlamak olan, uluslararası ve ortak çalışmaya dayalı bir araştırma programıydı. Az önce de bahsettiğimiz gibi "genom" sözcüğü, bir türün bütün genlerini bir arada tanımlamak için kullanılan bir sözcüktür.

İnsan Genom Projesi'nin Amaçları

İnsan Genom Projesinin amaçları ilk kez 1988'de Birleşik Devletler Ulusal Bilimler Akademisi'nin (İng: "US National Academy of Sciences") özel bir komitesi tarafından dile getirildi ve daha sonra Ulusal Sağlık Enstitüleri (İng: "National Institutes of Health") ve ABD Enerji Bakanlığı (İng: "Department of Energy") tarafından detaylıca yazılan 5 yıllık plan serileri halinde projelendirildi.

Meclis, her iki kurumu da bu konsepti ileri düzeyde araştırılması için finanse etti ve iki devlet kurumu "insan genomuyla ilgili araştırma ve teknik aktiviteleri koordine etmek" üzere bir mutabakat anlaşması imzalayarak, anlaşmalarını resmiyete döktü.

İnsan Genom Araştırma Ofisi (İng: "Office of Human Genome Research") olarak adlandırılan NIH bileşenine liderlik etmesi için James Watson seçilmişti. 1989'da, İnsan Genom Araştırma Ofisi, İnsan Genom Araştırması Ulusal Merkezi'ne (İng: "National Center for Human Genome Research") dönüştü.

1990'da Genetik Mirasımızı Anlamak: İnsan Genom Projesi, İlk Beş Yıl, BY 1991-1995 (İng: Understanding Our Genetic Inheritance: The Human Genome Project, The First Five Years, FY 1991-1995) isimli ortak bir araştırma planının yayımlanmasıyla, ilk planlama etabı tamamlanmıştı. Bu ilk araştırma planı, o zamanlar 15 yıllık bir araştırma çabası olarak tasarlanan çalışmanın ilk beş yılı için spesifik hedefler belirlemişti.

İnsan Genom Projesi araştırmacıları, insan genomunu 3 ana şekilde çözümlemeyi hedefliyorlardı:

• genomumuzun DNA'sındaki bütün bazların sırasının ya da "dizisi"nin belirlenmesi,
• bütün kromozomlarımızın başlıca bölümleri için genlerimizin lokasyonlarını gösteren haritalar yapılması ve
• hangi kalıtsal özelliklerin (genetik hastalıklar gibi) nesiller boyu takip edilebileceğini gösteren "bağlantı haritaları" üretilmesi

Genome

İnsan Genom Projesi'nin Etkisi

İnsan Genom Projesi, insan genlerinin 20.500 kadarını ortaya çıkardı (sonradan bu sayı 21.300 civarına çıkarıldı).^[6] İnsan Genom Projesi'nin bu nihai ürünü, dünyaya tüm insan genlerinin yapısı, organizasyonu ve fonksiyonları hakkında detaylı bilgi verdi. Bu bilgi, bir insanın gelişimi ve fonksiyonları için başlıca kalıtsal "talimatlar" seti olarak düşünülebilir.

Uluslarası İnsan Genom Konsorsiyumu (İng: "International Human Genome Concortium"), Şubat 2001'de Nature dergisinde genomumuzun tamamındaki 3 milyar baz çiftinin yaklaşık %90 tamamlanmış dizisiyle birlikte, insan genomunun ilk taslağını yayımladı.^[7] Konsorsiyumda görev alan 2.280'den fazla araştırmacı, bu makalenin yazarlığını paylaştı. İnsan genlerinin sayısının, 50.000 ile 140.000 arasında değiştiği yönündeki önceki tahminlere göre önemli ölçüde az çıkması, bu ilk taslağın sarsıcı bir bulgusuydu. Bütün dizi, Nisan 2003'te tamamlanıp, yayımlandı.^[8]

Genome

Genomun büyük bir kısmının Şubat 2001'de yayımlanmasının üzerine, Ulusal İnsan Genomu Araştırma Enstitüsü'nün yöneticisi Francis Collins, genomun çok kullanımlı bir kitap olarak düşünülebileceğini ifade etti:

Bu bir tarih kitabı, türümüzün zaman içindeki yolculuğunun bir anlatıcısı. Bu, her bir insan hücresinin inşası için inanılmaz şekilde detaylı şablonuyla bir el kitabı. Ve sağlıkçılara hastalıkları tedavi etmek, önlemek ve iyileştirmek için muazzam yeni güçler verecek, dönüştürücü bir tıp dersi kitabı.

İnsan Genom Projesi ile oluşturulan araçlar; ayrıca fareler, meyve sinekleri ve yassı solucanlar gibi biyolojik araştırmalarda geniş ölçüde kullanılan çeşitli organizmaların tüm genomunu karakterize etmekteki çabaları etkilemeye devam ediyor. Bu eforlar birbirini etkiliyor; çünkü çoğu organizma benzer fonksiyonları olan, birçok benzer ya da homolog genlere sahip. Bu nedenle bir genin diziliminin ya da fonksiyonunun örneğin yassı solucan C. elegans gibi bir model organizmada tanımlanması, insanlardaki ya da bir diğer model organizmadaki homolog geni açıklama potansiyeline sahiptir.

Wikimedia Commons

Elbette bilgi, yalnızca kullanılabilirliği kadar iyidir. Bu yüzden insanlığın faydalanabileceği araştırma sonuçlarının en hızlı şekilde uygulanabilmesi amacıyla İnsan Genom Projesi'nin ürettiği bilgiyi bilim insanları, doktorlar ve diğerlerine yaymak için ileri metodlar gereklidir. Özellikle biyomedikal teknoloji ve araştırma, İnsan Genom Projesi'nin başlıca yararlananlarındandır.

İnsan Genom Projesi sayesinde mümkün olan detaylı genetik bilgiye sahip olmanın, bireyler ve toplum açısından önemli çıkarımları olacağı başlangıçtan beri biliniyordu. Bu nedenle İnsan Genom Projesi'nin bir diğer önemli bileşeni ve Ulusal İnsan Genomu Araştırma Enstitüsü'nün devam eden bir bileşeni, yeni keşfettiğimiz bilginin etik, yasal ve sosyal anlamlarını analiz etmeye ve kamuoyuyla ilgili bir sonraki politikaların belirlenmesine ayrılmıştır.

genome.gov

İnsan Genom Projesi'nin Sonuçları

2003'te, orijinal İnsan Genom Projesi takviminden iki yıl önce ve tahmin edilen bütçeden daha az bir masrafla, doğru ve eksiksiz genom dizisi bitirilip bilim insanları ve araştırmacılar tarafından kullanılabilir hale geldi. Bu başarının birçok diğer sonucu ve etkisi de oldu. Gelin bunlara bir bakış atalım.

Tamamlanmış Genom Dizilimi

DNA'daki 3 milyar harfin sıralanması için harcanan efor, atomun parçalanması ya da Ay'a gidişle karşılaştırıldığında bile, çoğu insan tarafından tüm zamanların en iddialı bilimsel girişimlerden biri olarak değerlendirilir.

genome.gov

İnsan Genom Projesi'nin oluşturduğu tamamlanmış dizilim, insan genomunun gen içeren kısımlarının %99'unu kapsar ve %99.99'luk doğrulukla dizilmiştir. Ek olarak, araştırmacıların insan genetik talimat kitabının anlamını daha iyi kavrayabilmelerine yardımcı olmak için proje, model organizmaların dizilimini yapmaktan, genomların bütün olarak çalışılabilmesi için yeni teknolojiler geliştirmeye kadar geniş bir hedefler yelpazesi üstlenmiştir.

Yukarıda sıralanan hedeflerin yanı sıra uluslararası araştırmacılar ağı, çoğu bilim insanının sürecin çok daha ileri kısımlarına dek beklemediği düzeyde büyük ilerlemeler kaydetmiştir. Önceden planlanmayan bu "bonus" başarılar; fare genom diziliminin Aralık 2002'de yayımlanan gelişmiş bir taslağı, sıçan genom diziliminin Kasım 2002'de oluşturulan ilk taslağı, 3 milyondan fazla insan genetik varyasyonunun, tekli nükleotid polimorfizmleri (İng: "single nucleotide polymorphism" ya da kısaca "SNP") tanımlanmasını ve bilinen insan ve fare genlerinin %70'inin tam uzunlukta tamamlayıcı DNA'sının (cDNA) üretilmesini de kapsar. Tüm bunlar, bilimsel araştırmaların hızına hız katan, önemli faydalardır.

İnsan Genom Projesi'nin Zaman Çizelgesi

Genome

Nisan 2003'te tamamlanan İnsan Genom Projesi (HGP) bize ilk kez doğanın bir insan inşa etmek için kullandığı şablonu okuma fırsatı verdi. Bu zaman şeridi İnsan Genom Projesi'nin tarihindeki önemli anları ve basın yayınlarını listeliyor.

1988

• 29 Şubat - 1 Mart: Ulusal Sağlık Enstitüleri (NIH) yöneticisi James Wyngaarden; bilim insanlarını, yöneticileri ve bilim politikası uzmanlarını Restorn, Virginia'da, İnsan Genom Projesi için bir plan oluşturmak üzere topladı.
• 1 Ekim: Ulusal Sağlık Enstitüleri Direktörün Ofisi bünyesinde İnsan Genomu Araştırma Ofisi oluşturuldu. Ayrıca NIH ve Enerji Departmanı "insan genomuyla ilgili araştırma ve teknik aktiviteleri koordine etmek" üzere bir mutabakat anlaşması imzaladı.

Politico

1989

• 1 Ekim: İnsan Genom Projesi Araştırması Ulusal Merkezi, Birleşik Devletler İnsan Genom Projesi'nin NIH bileşenini sürdürmek için kuruldu. Merkezin ilk yöneticisi, Rosalind Franklin'in yardımları sayesinde, Francis Crick birlikte DNA'nın çift sarmal yapısının keşfeden James D. Watson oldu.

wikipedia

1990

• Nisan: Projeyle ilgili spesifik hedefleri içeren beş yıllık bir plan yayımlandı.
• 1 Ekim: İnsan Genom Projesi resmi olarak başladı.

1992

• 10 Nisan: James Watson, İnsan Genom Projesi Araştırması Ulusal Merkezi yöneticiliği pozisyonundan çekildi. Yerine Michael Gottesman atandı.

1993

• 4 Ocak: Francis S. Collins M.D. , Ph.D. İnsan Genom Projesi Araştırması Ulusal Merkezi'ne yönetici olarak atandı.
• 1 Ekim: Birleşik Devletler İnsan Genom Projesi, Eylül 1998'e kadar olan beş yıllık programını gözden geçirdi.

genome.gov

1994

• Eylül: İnsan Genom Projesi ilk hedefine ulaştı. Uluslararası bir araştırma ekibi insan genomunun detaylı bir bağlantı haritasını yayımlayarak programda planlanandan bir yıl önce projenin spesifik hedeflerinden birini gerçekleştirmiş oldular.

1996

• Nisan: Pilot çalışma insan DNA'sının dizilenmesinin uygulanabilirliğini keşfetti. Ulusal İnsan Genomu Araştırma Enstitüsü, İnsan Genom Projesi'nde önemli bir element ve Ulusal Sağlık Enstitüleri'nin bir parçası, o gün geniş ölçekte insan DNA'sının diziliminin uygulanabilirliğini keşfetmek için eşi görülmemiş bir pilot çalışmanın başlatılacağını anons etti.
• 25 Haziran: DNA'nın okunması için daha hızlı, daha ucuz metodlar; entegrasyon ve minyatürleşmeye odaklanıldı. Ulusal İnsan Genom Araştırma Enstitüsü yakın zamanda altı Birleşmiş Devletler enstitüsünde çalışan bilim insanlarına ödül fonları vererek, insan DNA'sını çözümlemek ve DNA dizilimi adı verilen bir süreç için ilk tam gaz girişimini başlattı.

1998

• Mayıs: Perkin-Elmer ve TIGR DNA dizileme teklifi üzerine Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından açıklama yapıldı. İnsan Genom Projesi, 1990'da insan ve diğer model organizmaların genetik talimatlarının tam setini tanımlamak için başlayan 15 yıllık bir eforu olarak tanımlandı.
• Temmuz: İnsan Genom Dizileme Projeleri üçüncü yılda da fon aldı. İnsan genetiği el kitabının hecelenmesi için yapılan yedi araştırma projesi DNA'nın dizilenmesini tamamlamak için stratejileri iyileştirmek üzere üçüncü senelerine uzatıldı.
• Eylül: Genom Projesi liderleri insan genomu dizilenmesini iki yıl erken bitirme niyetini duyurdu. Bugün İnsan Genom Projesi'nin ana danışma organının toplantısında proje planlayıcılar insan genomunun DNA dizilenmesinin orijinal takvimden iki yıl erken, 2003 yılının sonuna kadar tamamlanması için yeni bir plan tanıttılar.

1999

• Mart: İnsan Genom Projesi pilot projenin başarıyla tamamlandığını duyurdu. Bugün, Uluslararası İnsan Genom Projesi insan genomunun dizilenmesinin pilot aşamasının tamamlandığını ve insan DNA talimat kitabını oluşturan 3 milyar harfin tam ölçek dizilenmesi için çabaların başlatılacağını duyurdu.

genome.gov

• Mayıs: Uluslararası İnsan Genomu Dizileme Konsorsiyumu bir çalışma taslağının hızlıca oluşturulmasını destekledi ve halka açık erişim konusunda kararlı. Bu hafta Cold Spring Harbor Laboratuvarı'nda yapılan bir toplantının ardından Uluslararası İnsan Genomu Dizileme Konsorsiyumu liderleri, insan genom dizilenme verilerine doğrudan ve sınırsız erişimi sağlamaya olan vaatlerini yeniden doğruladılar.
• Eylül: İnsan genomu ilkbahara kadar tanımlanmış olacak. Bilim insanları insanlığın genetik şablonunun ilk taslağını 2000 yılının ilkbaharında üretmiş olmak için programa uygun olduklarını doğruladılar.
• Eylül: İnsan genomu dizisi düşündüğünüzden daha yakında geliyor. Bir yıldan az bir süre önce İnsan Genom Projesi, 3 Gb (milyar baz) insan genomu DNA dizisinin 2005'e kadar tamamlanmayacağını ön görüyordu. Son birkaç gelişme zaman çizelgesinde dramatik bir hızlanmaya neden oldu.
• Aralık: Bilim insanları, "yaşamın kitabının" insan genomunun ilk deşifre edilişi ile birlikte ilk bölümünü tamamladı. Uluslararası bir araştırma ekibi ilk defa bir insan kromozomunun bütününün genetik kodunu çözümleyerek bilimsel bir dönüm noktasına ulaştı.

2000

• 27 Ocak: ABD Başkanı Bill Clinton, senede bir kere yapılan ulusa seslenişte İnsan Genom Projesi'ne değindi.
• Mart: İnsan Genom Projesi bütün insanlığa fayda sağlıyor. Bugünkü Medals of Science and Technology ödülleri seremonisinde Başkan Clinton, başbakan Tony Blair'in insan genomu keşiflerinin insan sağlığını geliştirmede kullanılmasının sağlanılacağına dair ilke beyanında bulunmayı kabul ettiğini duyurdu.

genome.gov

• Mart: İnsan DNA'sının üçte ikisi İnsan Genom Projesi tarafından çözüldü. İnsan Genom Projesi uluslararası konsorsiyumu bugün insanlığın genetik talimat kitabından üç milyar "harf"in 2 milyarının deşifre edildiğini ve GenBank'a girildiğini duyurdu.
• Haziran: Uluslararası Genom Dizileme Konsorsiyumu insan genomunun "yazılı taslağı"nı duyurdu. İnsan Genom Projesi (HGP) kamu konsorsiyumu bugün bir insan genomunun dizilenmesi yazılı taslağı, insanlığın genetik şablonunu, birleştirdiğini duyurdu.
• Eylül: İnsan Genom Merkezi, genomun sürmekte olan hem kapsamlı hem anlaşılabilir tasvirini yaptı. İnsan genomunun büyük çoğunluğu şimdi halka açık. Genomun geri kalanının büyük çoğunluğu taslak halindeyken yüzde 25'i bitirilmiş halde.
• Ekim: İnsan Genom Projesi American Society of Human Genetics'in Allan ödülüyle onurlandırıldı. Bu yıl düzenlenen senelik toplantıda American Society of Human Genetics'in Allan ödülü insan genetik kodunun deşifre edilmesi sürecine katılmış yüzlerce bilim insanını onurlandırdı.
• Kasım: İnsan Genomu Projesi'nin halk sağlığı üzerindeki etkisini açıklamak için NIH Consumer Day 2000 sponsorluğu alındı. National Institutes of Health'teki National Human Genom Research Institute (NHGRI), 9 Kasım Perşembe günü hastaları, aileleri ve sağlıkçıları İnsan Genom Projesi'nin Alzheimer hastalığından inmeye kadar hastalıklarda önlemleri, sağlığı, teşhisi ve tedaviyi nasıl etkileyeceği hakkında bilgilendirmek için"Consumer Day 2000"e sponsor olacak.

2001

• Şubat: İnsan Genom Projesi sınıflara ulaşmaya başladı. İnsan Genom Peojesi (HGP) lise öğrencileri ve genel kamu için ücretsiz ve eğitici bir multimedya malzemesi oluşturdu.
• 12 Şubat: Uluslararası Genom Dizileme Konsorsiyumu insan genomunun analiz ve dizisini yayımladı. Uluslararası İnsan Genom Projesi Konsorsiyumu, Charles Darwin'in 192. doğum gününde, insan genomunun bir taslak dizisinin ve ilk analizinin yayınlandığını duyurdu.
• Ekim: Konferans, İnsan Genom Projesi'nin azınlık topluluklarda etkilerini inceledi. National Human Genome Research Institute (NHGRI), "İnsan Genom Projesi Konferansı: Azınlık Topluluklar için İnsan Genomu Araştırmasının Zorlukları ve Etkisi"ne eş sponsor oldu.

2002

• Ekim: Yeni bir rehber, araştırmacıların genom verilerini ortaya çıkarmalarına yardım etti. İnternet, cep telefonlarından uzay istasyonuna kadar her şeyin kullanım kılavuzuyla doludur. Şimdi NHGRI insan genom dizisini içeren halka açık veritabanlarının bilimsel keşiflerde kullanılmasını teşvik etmek üzere "İnsan Genomu için Bir Kullanım Kılavuzu"nu oluşturdu.

2003

• 10 Şubat: Nisan 2003'te nerede olmalı? Nisan 2003 insan genom dizisinin tamamlanmasına tanıklık edecek.
• 14 Nisan: Uluslararası Konsorsiyum İnsan Genom Projesi'ni tamamladı. NHGRI tarafından Amerika'da yönetilen Uluslararası İnsan Genom Dizileme konsorsiyumu ve Enerji Departmanı (DOE), bugün İnsan Genom Projesi'nin takvimdekinden iki yıldan da daha erken tamamlandığını duyurdu.
• 20 Mayıs: Model organizmaların genomlarının dizilenmesinde ilerlemeler kaydedildi. Bal arısı ve şempanze genomlarının yazılı taslaklarını oluşturma çabaları tamamlanmak üzereyken bilim insanları diğer önemli model organizmaların genlerini dizilemeye doğru ilerliyor.

pixabay

• 9 Eylül: Genlerin Ötesinde: Bilim insanları, insan genomuna daha derin girişiyor. NHGRI bugün insan genomunun biyolojik işlevi için kritik olan bütün kısımlarını keşfetmeyi amaçlayan üç yıllık, 36 milyon dolarlık bilimsel keşif görevinin ilk ödeneklerini açıkladı.
• 7 Kasım: NHGRI büyük ölçekli gelecek nesil dizileme merkezlerini finanse etti. NHGRI bugün büyük ölçekli dizileme projelerini sürdürmek için seçilmiş beş merkezi duyurdu.

2004

• 24 Mart: Uluslararası Dizileme Konsorsiyumu çevrimiçi kaynaklar çıkardı. NHGRI Uluslararası Dizileme Konsorsiyumunun bilim insanları ve halkın hayvan, bitki ve diğer ökaryotik hücrelerin dizilenme projeleri hakkında son verilere ulaşabilmesi için ücretsiz ve çevrimiçi bir kaynak çıkarttığını duyurdu.
• 31 Mart: Bilim insanları sıçan genomunu insan ve fareninkiyle karşılaştırdılar. NIH tarafından desteklenen uluslararası bir araştırma ekibi bugün bir laboratuvar sıçanının genomunun yüksek kalitede bir yazılı taslağını tamamladığını ve verileri sıçanın genetik şablonunun insanın ve fareninkiyle nasıl bir benzerlik gösterdiğini keşfetmek için kullandığını açıkladı.

wikimedia commons

• 21 Nisan: NHGRI bilim insanları ikinci senelik Ulusal DNA Günü için sınıflara döndü. 30 Nisan'da NHGRI'den onlarca araştırmacı ve personel NIH'te yapılan heyecan verici araştırmanın bir kısmını öğrencilerle paylaşmak için kırsal ve kentsel bölgelerdeki liselere geri döndüler.
• 14 Ekim: NHGRI yeni nesil dizileme teknolojileri arıyor. NIH'in bir parçası olan NHGRI, bugün DNA dizilemesinin maliyetini önemli ölçüde azaltmak için dizayn edilmiş yenilikçi teknolojileri teşvik etmek üzere ve genetik bilginin medikal araştırmalar ve sağlık uygulamalarını genişletmek amacıyla 38 milyondan fazla ödeneği ödül olarak verdiğini duyurdu.
• 20 Ekim: Uluslararası İnsan Genom Dizileme Konsorsiyumu tamamlanmış insan genom dizilimini tanımladı. NHGRI tarafından Birleşik Devletler'de yönetilen Uluslararası İnsan Genom Dizileme Konsorsiyumu ve Enerji Departmanı (DOE), protein kodlayan insan genlerinin 35.000 olan tahmini sayısını türümüz için şaşırtıcı derecede az olan 25.000'e indiren ilk bilimsel insan genom dizilimi tasvirini yayınladı.

İnsan Genom Projesi Hakkında Sıkça Sorulan Sorular

Genom Nedir?

Genom, her organizmada aktiviteleri sürdürüp yönetmek için gerekli olan genetik talimatları içeren kimyasal bir bileşen olan deoksiribonükleik asitlerinin (DNA) bir organizma içerisindeki tam setidir. DNA molekülleri, iki adet bükülmüş eş zincirden oluşur. Her bir zincir nükleobaz adı verilen dört kimyasal birimden oluşur. Bu bazlar; adenin (A), timin (T), guanin (G) ve sitozindir (C). Karşı zincirlerde bulunan bazlar özel olarak eşlenir; A her zaman T ile ve C her zaman G ile eşlenir.

İnsan genomu, hücrelerimizin çekirdeğindeki 23 çift kromozomda bulunan yaklaşık 3 milyar baz çiftinden oluşur. Her bir kromozom protein üretmek için gerekli talimatları içeren yüzlerce ya da binlerce genden oluşur. İnsan genomundaki tahmini her 30.000 genin her biri ortalama üç protein üretir.

wikimedia

DNA Dizileme Nedir?

Dizileme, DNA'nın bir bölümündeki baz çiftlerinin tam sırasının belirlenmesi anlamına gelir. İnsan kromozomları, sayıları 50.000.000 ila 300.000.000 arasında değişen baz çiftlerinden oluşur. Bütün bazlar çiftler halinde var oldukları için, baz çiftinden biri diğerinin belirlenmesini sağlayacağından, bilim insanları bir çiftteki her iki bazı da rapor etmek zorunda kalmazlar.

HGP'nin insan genetik kodunun tamamlanmış versiyonunun üretilmesi için kullandığı ilk metot, harita temelli ya da BAC temelli dizilemeydi. BAC, "bacterial artificial chromosome" (Tr: "bakteriyel yapay kromozom") sözcüklerinin kısaltmasıdır. İnsan DNA'sı nispeten büyüktür; ancak kontrol edilebilir boyutlarda parçalara bölünür (150.000 ile 200.000 çift arası). Bu parçalar, dizileme için yeterli miktarda olmaları için insan DNA'sını depolayıp kopyalayabilen bakterilerde klonlanır. Çakışmayı en aza indirmek üzere dikkatlice seçilse bile, insan genomundaki 3 milyar baz çiftini içerebilmesi için en az 20.000 farklı BAC klonu gereklidir. Tüm insan genomunu kapsayan BAC koleksiyonuna "BAC kütüphanesi" denir.

genome.gov

BAC temelli metotta her bir BAC klonu, BAC klonundaki DNA'nın insan genomunun neresinden geldiğini belirlemek için "haritalandırılır". Bu yaklaşımı kullanmak bilim insanlarının hem her bir klondan dizilenen DNA harflerinin tam yerini hem de diğer BAC klonlarındaki dizilenmelerle mekansal ilişkilerini bilmelerini sağlar.

Dizilenme için her BAC klonu 2.000 baz uzunluğunda daha küçük parçalara bölünür. Bu parçalara "alt klonlar" denir. "Dizileme reaksiyonu", bu "alt klonlar"da gerçekleştirilir. Dizileme reaksiyonunun ürünleri daha sonra dizileme makinesine (dizileyici) aktarılır. Dizileyici, her dizileme reaksiyonunda A, T, C ve G'nin 500 ila 800 baz çifti oluşturur. Böylece her baz, 10 defa dizilenmiş olur. Daha sonra bir bilgisayar bu kısa dizilemeleri BAC klonundaki insan DNA'sını temsil eden bitişik dizi uzantıları halinde birleştirir.

genome.gov

Kimin DNA'sı Dizilendi?

DNA örneklerini sağlayan gönüllülerin gizliliklerinin korunması için, deney kimden DNA alındığını bilinmeyecek şekilde tasarlandı. Dizilim, birkaç gönüllüden alınan DNA'dan türetilmişti. Gönüllülerin kimliklerinin açığa çıkarılamayacağından emin olmak için gönüllüleri toplama ve DNA'nın kaynağı olan kan örneklerini toplayıp koruma sürecinde dikkatli olunmuştu.

genome.gov

Gönüllüler DNA "kütüphanelerinin" hazırlandığı laboratuvarların yakınlarındaki yerel kamu ilanlarına geri dönüş yaptılar. Adaylar, çok çeşitli bir popülasyon içinden seçildi. Gönüllüler, kapsamlı bir danışmanlık aldıktan ve yazılı bilgilendirilmiş rızalarını verdikten sonra, kan örnekleri verdiler. Kullanılanın 5 ila 10 katı kadar gönüllü bağış yaptı; böylece gönüllüler bile kan örneklerinin kullanılıp kullanılmadığını bilmediler. Asıl örnekler seçilmeden önce, kişileri ayırt edebilecek bütün etiketler çıkarılmıştı.

İnsan Genom Projesinin Amaçları Nelerdi?

İnsan Genom Projesinin amaçları ilk kez 1988'de U.S. National Academy of Sciences tarafından dile getirildi ve daha sonra National Institutes of Health ve Department of Energy'nin ortak olarak yazdığı beş yıllık detaylı plan serilerine uyarlandı. İnsan diziliminin yüksek kalite versiyonunun tamamlanması da dahil olmak üzere National Academy of Sciences'ın ortaya koyduğu temel hedeflere ulaşıldı. Diğer hedefler 1990'ların ortalarında gerçekleştirilen insan genomunun fiziksel ve genetik haritalarının oluşturulması ve fare de dahil olmak üzere beş model organizmanın dizileme ve haritalanmasını kapsıyordu. Bütün bu hedefler NAS'ın öngördüğü zaman aralığı ve bütçe dahilinde gerçekleştirildi.

Dikkat çekici bir şekilde 1988'de mümkün görülmeyen oldukça fazla sayıda ek hedef de yol boyunca eklenerek, başarıyla gerçekleştirildi. Bunlar, fare ve sıçanların gelişmiş dizi taslaklarını ve insan genomundaki çeşitli bazların kataloğunu da kapsıyor.

genome.gov

Taslak ve Bitmiş Genom Dizisi Nedir?

26 Haziran 2000'de Uluslararası İnsan Genomu Dizileme Konsorsiyumu insan genom dizisinin kaba bir taslağının oluşturulduğunu açıkladı. Nisan 2003'te Uluslararası Genom Dizileme Konsorsiyumu insan genom dizisinin esasen bitirilmiş bir versiyonunu duyurdu. Kamuya erişilebilir olan bu versiyon, genom kullanılarak yapılan tüm araştırmalar için gerekli olan bilgilerin neredeyse tamamını sağlıyordu.

genome.gov

Taslak ve bitmiş versiyonların farkları; kapsamlarıyla, boşlukların sayısı ve hata oranıyla belirlenir. Taslak dizi genomun %90'ını, 1000 baz çiftinde 1 hata oranıyla kapsıyordu; ancak 150.000'den fazla boşluk vardı ve genomun sadece %28'i bitirilmişken ulaşılan standartlara ulaşabilmişti. Nisan 2003 versiyonunda 400'den az boşluk vardı ve genomun %99'u, her 10.000 baz çiftinde 1'den az hata oranıyla tamamlanmıştı. İki versiyon arasındaki farklılıklar, dizilimi araştırmalarını yürütmek için kullanan bilim insanları için çok önemliydi.

İnsan Genomunun Sahibi Kimdir?

Genomun İnsan Genom Projesi tarafından dizilenen her parçası, hemen kamuya açık hale getiriliyordu ve genomla ilgili yeni veriler ücretsiz erişimli veri tabanlarında ilan ediliyor ya da bilimsel dergilerde (kamuya erişimi ücretsiz olabilir veya olmayabilir) yayınlanıyordu.

2013'te Anayasa Mahkemesi, doğal olarak meydana gelen insan genlerinin bir icat olmadığı ve patentlenemeyeceği kararına vardı. Ancak özel şirketler doğal versiyonlarından yeni, patentlenebilir bir ürün sayılacak kadar farklılaşmış sentetik veya düzenlenmiş genlere patent uygulayabiliyor.

Kimler Katıldı?

İnsan Genom Projesi uluslararası kuruluşların katılımı olmadan bu kadar etkili ve hızlı bir şekilde tamamlanamazdı. Birleşik Devletler'de çabalara katkı sağlayanlar, 1990'da Ulusal İnsan Genom Araştırma Enstitüsü'ne (NHGRI) terfi edecek olan İnsan Genom Araştırma Ofisi'ni 1988'de kuran Ulusal Sağlık Enstitüleri (NIH) ve İnsan Genom Projesi tartışmalarına 1984'te ilk defa başlayan ABD Enerji Bakanlığı idi. Ancak genomun neredeyse tüm dizilemesi Birleşik Devletler, Birleşik Krallık, Fransa, Almanya, Japonya ve Çin'deki üniversitelerde yürütüldü.

genome.gov

Uluslararası İnsan Genom Dizileme Konsorsiyumu na şunlar dahildi :

• Whitehead Institute/MIT Center for Genom Research, Cambridge, Mass./ U.S.
• Welcome Trust Sanger Institute, Welcome Trust Genome Campus, Hinxton, Cambridgeshire, U.K.
• Washington University School of Medicine Genome Sequencing Center, St. Louis, Mo., U.S.
• United States DOE Joint Genome Institute, Walnut Creek, Calif., U.S.
• Baylor College of Medicine Human Genome Sequencing Center, Department of Molecular and Human Genetics, Houstan, Tex., U.S.
• RIKEN Genomic Science Center, Yokohoma, Japan
• Genoscope and CNRS UMR-8030, Evry, France
• GTC Sequencing Center, Genome Therapeutics Corporation, Waltham, Mass., USA
• Department of Genome Analysis, Institute of Molecular Biology, Jena, Germany
• Beijing Genomics Institute/ Human Genome Center, Institute of Genetics, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
• Multimegabase Sequencing Center, Institute for Systems Biology, Seattle, Wash.
• Stanford Genome Technology Center, Stanford, Calif., U.S.
• Stanford Human Genome Center and Departmenr of genetics, Stanford University School of Medicine, Stanford, Calif., U.S.
• University of Washington Genome Center, Seattle, Wash., U.S.
• Department of Molecular Biology, Keio University School of Medicine, Tokyo, Japan
• University of Texas Southwestern Medical Center at Dallas, Dallas, Tex., US.
• University of Oklahoma's Advanced Center for Genome Technology, Dept. of Chemistry and Biochemistry, University of Oklahoma, Norman, Okla.;U.S.
• Max Planck Institute for Molecular Genetics, Berlin, Germany
• Cold Spring Harbor Laboratory, Lita Annenberg Hazen Genome Center, Cold Spring Harbor, N.Y., U.S.
• GBF - German Research Centre for Biotechnology, Braunschweig, Germany

Ne Kadara Mal Oldu?

1990'da Kongre, İnsan Genom Projesi için bir fon kurdu ve hedef tamamlama tarihi olarak 2005'i verdi. Projenin 3 milyar dolara mal olacağı yönündeki tahminlere ramen proje, 1991 mali yılında 2.7 milyar dolar tutarak beklenenden aza mal oldu. Ek olarak proje, beklenen bitiş tarihinden iki yıl daha erken tamamlandı.

Genom temelli araştırmalar, tohumlama biyoteknolojisi ve ilaç geliştirme endüstrilerinde büyük rol oynayacağı düşünülürse (kaldı ki insan sağlığındaki gelişmelere değinmeye gerek bile yok), İnsan Genom Projesi'nin, ekonomik açıdan, kendi masraflarını defalarca ödeyecek düzeyde önemli bir proje olduğu unutulmamalıdır.

NHGRI Neden Etik Konuları İnceliyor?

İnsan Genom Projesi'nin başlangıcından beri genoma dair bilgimizi genişletmemizin bireyler ve toplum üzerinde derin etkiler yaratacağı biliniyordu. İnsan Genom Projesi'nin liderleri bu yeni bilginin araştırma ve klinik bakımla birleştirilmesindeki risk ve faydaları dengelemek için genomik bilginin edinilmesi ve kullanılmasıyla ilgili geniş aralıkta etik ve sosyal konulara değinilmesinin önemli olduğunu fark ettiler. 1990'da bu alanlardaki araştırmaları denetlemek için NHGRI'de Etik ve Sosyal Çıkarımlar (ELSI) programı kuruldu.

genome.gov

ABD Kongresi, yıllık NHGRI bütçesinin en az %5'inin insan genomu araştırmasının etik, hukuki ve sosyal çıkarımlarına ve politika çözümleri önerileri yapmasına ve kamusal tartışmayı teşvik etmesine ayrılmasını zorunlu kılmıştır. NHGRI'deki biyomedikal bilimde kapsam ve öncelik bakımından benzeri görülmemiş ELSI programı, genom araştırmasındaki hangi çıkarımların değerlendirileceğine dair etkili bir temel oluşturmuştur.

NHGRI'deki ELSI programı, başlangıcından beri genom bilimi alanına birçok önemli katkı sağlamıştır. Bunların arasında müfettişlerin ve kurumsal inceleme kurullarının genom bilimi çalışmalarına onay verme süreçlerinin ele alınış biçimindeki büyük değişiklikler de vardır. Bir diğer katkısı ise NIH'in genomik veri paylaşım politikası, özellikle açık bilimin kişisel mahremiyet ve özerklikle dengelenmesi hakkında temel rehberliktir. ELSI programı, genom biliminin çıkarımları, araştırmalarda genomiğe yaklaşım çevresinde kültürün şekillendirilmesi, medikal ve toplumsal düzenlemeler hakkında diyalogların desteklenmesinde etkili olmuştur.

Medikal Bilimin Geleceği Nasıl?

Büyük ölçüde tamamlanmış insan genom dizisine sahip olmak, insan vücudunu oluşturmak için gerekli olan bir el kitabının bütün sayfalarına sahip olmak gibidir. Araştırmacılar ve bilim insanları için şimdiki zorlu görev bütün bu sayfaların içeriklerinin nasıl okunacağının belirlenmesi, parçaların beraber nasıl çalıştıklarının anlaşılması, sağlık ve insan hastalığının patolojisinin genetik temellerinin keşfedilmesidir. Bu açıdan genom temelli araştırma eninde sonunda medikal bilimin son derece etkili teşhis araçları geliştirmesine, insanların bireysel genetik yapılarına göre sağlık ihtiyaçlarını daha iyi anlamasına ve hastalıklar için yeni ve yüksek etkili tedaviler dizayn etmesine olanak sağlayacak.

genome.gov

Her bir insanın genomunun bireysel analizi çok güçlü bir koruyucu hekimlik yöntemine yol açacaktır. DNA analizlerine bağlı olarak gelecekteki hastalıklar hakkında bilgi edinebileceğiz. Doktorlar, hemşireler, genetik danışmanlar ve diğer sağlık uzmanları eforlarını belirli bir bireyin sağlığını koruyacak şeyler üzerinde yoğunlaştırabilmek için bireylerle birlikte çalışabilecek. Bu, diyet ve hayat tarzı değişimleri ya da tıbbi gözetim anlamına gelebilir. Ancak kendimizi sağlıklı tutmak için yaptıklarımızda kişiselleştirilmiş bir yön olacak. Ardından diyabet, kalp hastalıkları yada şizofreni gibi şeylerin nasıl ortaya çıktığını anlayışımız sayesinde çoğu günümüzdekilerden daha etkili ve kusursuz ilaçlardan oluşan bir dizi yeni nesil müdahale göreceğiz.

pxhere

İnsan Genom Projesi, Araştırmaları Nasıl Etkiledi?

Biyolojik araştırmalar geleneksel olarak araştırmacıların tıbbi araştırmaları az yada çok bağımsız olarak sürdürdüğü bireysel bir girişim olmuştur. Hem teknolojik zorlukların büyüklüğü hem de gerekli finansal yatırım, İnsan Genom Projesi'ni biyoloji gibi mühendislik ve informatiği de kapsayan disiplinlerarası ekipler toplamaya, mümkün olan her yerde prosedürleri otomatikleştirmeye ve ölçek ekonomileri maksimize etmek için araştırmayı büyük merkezlerde yoğunlaştırmaya yönlendirdi.

genome.gov

Sonuç olarak günümüzde genomla ilgili projeleri içeren araştırmalar (örneğin insan genetik varyasyonunu çalışmak için yapılan International HapMap Project ve Encyclopedia of Elements ya da ENCODE projesi) geniş ölçekli, genellikle birçok farklı ulustan kuruluşları içeren işbirliği çabası ve kolektif çalışmayla karakterize ediliyor.

İnsan Genom Projesi, biyolojiye büyük ölçekli yaklaşımları tanıtmasına ek olarak daha küçük ölçekli araştırmaları çok daha etkili bir şekilde sürdürebilmeleri için bireysel bilim insanlarının kullanabileceği her çeşit yeni araç ve teknolojiyi de üretti.