BİYOLOJİK ARAŞTIRMALAR, TEKNOLOJİYE AKTARIMI ve ÖNCELİKLERİMİZ
Biyoloji eski Yunanca da bio, hayat"; ve logos, kavrama", Hayatı kavrama anlamına gelmektedir. Doğal Bilimlerin bir bölümü olup, canlı organizmalar, onların çevre ile ilişkileri, sınıflandırılması, yapı, işlev, büyüme, köken, evolüsyon ve dağılımlarını araştırır. Hücre teorisi, genetik ve homeostasis ile ilgilenir. Ayrı bir bilim dalı olarak 19.yüzyılda tanımlanmıştır.
Biyoloji bugün en popüler bilim dalları arasında belki de ilk sırayı alır. Çünkü canlılık insanın her zaman ilgisini çeken bir husus olmuştur.
Biyoloji, bilgiye ulaşmak için bilimsel metodu kullanır. Bilimsel teoriler, bilimsel gözlemlere dayanır ve bu teoriler, yeni araştırmalarla bazen geliştirilirler. Bilimsel teoriler aynı zamanda, daha gözlenmemiş bir fenomenin tahmin edilebilmesi için de kullanılabilirler. Biyolojik sistemler, bazen sistematik olarak modellenirler; ancak yine de - diğer bilim dallarında da olduğu gibi - teoriler sadece matematik kullanarak açıklanmazlar.
Evrensellik, evrim, çeşitlilik, devamlılık, genetik, biyoteknoloji, biyokimya, moleküler biyoloji, homeostasis ve etkileşimler.
Aristo dan bu yana biyoloji alanında bir çok gelişmeler olmuştur. Ama 20. yüzyılda biyoloji alnında yapılan gelişmeler bunlardan binlerce kez daha fazladır. Özellikle elektron mikroskobunun keşfinden sonra canlılık mikro-aleme kayarak hücre ve içeriği incelenmiş, bir müddet sonra bu da yeterli olmayıp gen yapısına kadar inilmiştir.
Canlılar arası benzerlikten tutunda tedavisine kadar hemen hemen bütün biyolojik olaylarda artık gen yapıları incelenerek neticelere varılmaktadır. Özellikle 21. yüzyılda biyolojinin önemi daha da artacaktır. Çünkü insanoğlu bugün birçok hastalıkla mücadele etmektedir. Bunları da çözecek yine biyoloji olacaktır.
Bugün artık, biyoloji bilimi daha geniş bir alanda hizmet vermektedir. Birçok konuyu içine kapsamaktadır. Bundan dolayı alt dallara ayrılarak genişletilmiştir. Botanik, zooloji, mikrobiyoloji, biyokimya, moleküler biyoloji, hücre biyolojisi, fizyoloji, ekoloji gibi alanları bunlardan sadece birkaçıdır.
Temel bir bilim olan biyoloji, canlı ve doğa ile ilgili her konuyu kapsar. Bu nedenle araştıran, düşünen insana sınırsız sayıda çalışma olanağı sağlar. Burada başarılı olmanın en önemli sırrı, düşünerek doğayı izlemektir. Özellikle son 50 yılda elektronik ortamın yaşamımızı etkilemesi ve bilgiye ulaşmanın kolaylığı ile biyolojik ve biyoteknolojik araştırmaların çeşitliliği artmış ve bilimde çok ciddi ilerlemeler kaydedilmiştir Bu nedenle; biyoloji araştırmalarının gelişmesi teknolojik gelişmelerle yakından ilgilidir.
Biyoteknoloji; biyolojik sistemlerin, canlı organizmaların, ürünlerinin ve aktivitelerinin özgün kullanımlar için belli amaçlar doğrultusunda rekombinant DNA teknolojisi kullanılarak değiştirilmesindeki işlem ve süreçtir.
Biyoteknolojide amaç; genetik ve moleküler DNA teknikleriyle, canlıların genetik haritalarını çıkartmak, çoğaltmak, ıslah etmek, değiştirmek, geliştirmek, yeni ve az bulunan ürünleri yine canlılara (organizma, hücre ve dokulara) ürettirmek veya bunları daha fazla elde etmektir. Biyoteknolojinin en özgün tarifi "Biyolojik organizmaların, biyolojik sistemlerin veya biyolojik proseslerin üretim ve hizmet endüstrilerine uygulanmasıdır.
Biyoteknoloji, bir bilim dalı olmayıp, mikrobiyoloji, moleküler biyoloji, fizyoloji, hücre biyolojisi, gen mühendisliği, kimya mühendisliği gibi bilim dallarının kendi aralarında etkileşmelerinden kaynaklanan ara disiplinlerden oluşan bir birim ve uygulama dalları topluluğudur.
Biyoteknoloji geleneksel ürünlerden yüksek teknoloji ürünlerine kadar çok geniş bir yelpazeyi içine almakta iken, son günlerde ''Biyoteknoloji'' denince pekçok kişinin aklına, ne yazık ki sadece Genleri Değiştirilmiş Organizmalar (GDO) gelmeye başladı. Değiştirilmiş genlerin doğal çevrede ne tür etkileri olacağı da henüz yeterince bilinemediği için, kamuoyunda haklı olarak bir şüphe oluşmuştur. Bu şüphelerin ortadan kaldırılabilmesi öncelikle biyoteknolojik uygulamaların yakından takip edilmesi, ikinci olarak Modern biyoteknolojinin ülkemizde gelişmesi ve toplumsal refaha katkı sağlamasıyla olur. Bu da moleküler biyolojide araştırma gücünün gelişmesi ve sanayiye uygulanabilir sonuçların elde edilmesiyle mümkündür.
Biyoteknoloji şüphesiz geleceğin çehresini çizen unsurlardan biri olacak ve özellikle tarım, gıda, sağlık ve bilgisayar endüstrilerinde büyük atılımların gerçekleşmesine imkan sağlayacaktır. Artan dünya nüfusunun temel ihtiyaçlarının karşılanmasında yaşanılan zorluklar, insanlara ulaşan gıda zincirindeki olumsuzluklar çağımız bilim adamlarını arayışlara itmiştir. Gün geçtikçe azalan doğal kaynakların en iyi şekilde değerlendirilmesi mümkün olsa bile, dünya nüfusunun artış hızı karşısında yetersiz kalmaktadır.
Bu durumda mevcut potansiyelin rasyonel kullanımı yanında yeterli ve dengeli beslenme için uygun gıda maddelerinin sağlanması insanlığın geleceği için vazgeçilmez bir şart olmuştur. Günümüzde pek çok ülkede çok daha acı bir şekilde hissedilse bile gıda maddelerinin sağlanması insanların temel sorunlarından biri olmaya devam etmektedir. Yirmi birinci asrın başlarında 6.5 milyarı geçen dünya nüfusunu beslemek için, gıda üretiminin eskiye nazaran 1.7 kat artırılması gerekmektedir. Tarım alanında basit biyoteknolojik uygulamalarla sağlanan önemli üretim artışlarının, çağımızdaki teknolojiye uygun metotlarla daha da artırılabileceği tahmin edilmektedir.
Biyoteknoloji alanındaki uygulamaların tarım alanındaki artışları insanların açlık sorununa kalıcı çözümler getirecektir. İnsan gıdalarının çoğu yaklaşık 30 çeşit tarımsal üründen sağlanmakta, bunları da tahıllar, şekerli bitkiler, baklagiller, yağlı tohumlar, meyve ve sebzeler oluşturmaktadır.
Bütün bunlar göz önüne alındığında, insanların temel gıdalarını oluşturan, tarımsal ürünlerin üretiminde olduğu kadar, ürünlerin işlenmesi ve istenilen özellikte gıdalar elde edilmesi gibi bir çok sahada uygulama imkanı bulan"uygulamalı Hayat Bilimleri" olarak da tarif edilen "Biyoteknoloji" ye başta gıda ve sağlık olmak üzere birçok meseleyi çözebileceği ümidiyle bakılmaktadır. Bu da biyoteknolojiye teorik olarak sınırsız uygulama alanı oluşturmakta ve önemini kendiliğinden ortaya çıkmaktadır.
Biyoteknolojik uygulamalar J.Watson- F.Crick adlı araştırıcıların canlılardaki karakterlerin dölden döle aktarılmasında rol oynayan DNA (Deoksiribonükleikasit) molekülünün yapısını belirlemeleriyle hayata geçmiştir. Bu molekülün yapısındaki değişmelerle canlılardaki karakterlerin farklılaştığının anlaşılması bu tür uygulamalarla istenilen özellikte bitki ve hayvan elde etmeyi planlayan Gen Mühendisliği bilim dalının doğmasını sağlamıştır.
İnsan soyu, bugünkü teknolojik ve bilimsel olgunluğa erişinceye kadar geçen sürede, kendi yaşamını iyileştirmek için pek çok araştırma ve çalışmalar yapmıştır. İlk yıllarda; Bir rastlantı sonucu bulunan kimera ile iyi meyve veren bitkiden alınan bir kromozomun yada bir parçanın, ayrı bir bitkiye aktarımı sayesinde daha verimli türler elde edilmiştir.
Önceleri, kalıtsal materyalin rastgele değişimlerinin arasında amaca uygun olanlar deneme yanılma yoluyla seçiliyordu. Ancak 1950 li ve daha sonraki yıllarda DNA ve işlevi aydınlanınca biyoteknolojik uygulamalar, planlanmış ve bir amaca yönelik olarak yapılmaya başlanmıştır. 1980 li yıllarda, kalıtsal dizilimin üzerinde ayrıntılı inceleme yapmak, DNA daki baz sırasının bir kısmını değiştirmek bir kısım bazları çıkarmak yada DNA ya yeni bir baz dizilişleri eklemek olanağı, yeni geliştirilen teknikler sayesinde mümkün olmuştur.
İlk defa Mısır ve Meksika da yapılan yapay tozlaşma ve hayvan çaprazlamaları gen teknolojisinin ilk aşaması olup, günümüzde yeni teknikler sayesinde halâ güncelliğini korumaktadır. Önceleri birkaç araştırmayla başlayan biyoteknoloji, şimdilerde bir sektör haline gelmiştir. Çeşitli antibiyotikler, aşı, interferon, pestisidlerin üretimi, insandaki zararlı genlerin ayıklanması gibi pek çok alanda biyoteknolojik yöntemlerden yararlanılmaktadır.
Dünyamızın kaynakları, sürekli çoğalan ve çoğaldıkça da tüketimi artan insan topluluklarına yeterli olmayacak duruma gelmiştir. Denizler, iç sular, atmosfer ve toprak yapısı yer yer yenilenemeyecek biçimde bozulmuştur. Tüm dünya yaşam tehlikesine doğru sürüklenmektedir. Çözüm yolu, bazı önlemlerle birlikte biyoloji bilimine dayanmaktadır.
İnsan topluluklarında kalıtsal hastalıklara neden olan genler, döllenme sırasında sağlamlarıyla değiştirilerek kanser, yüksek ve düşük tansiyon, şeker hastalığı, cücelik gibi hastalıklar önlenebilecektir. Canlıların ömür uzunluğunu kalıtsal olarak denetleyen genler kontrol altına alınarak ya da değiştirilerek, uzun bir yaşam sağlanabilecektir. Bir canlıda önemli bir özelliği ortaya çıkaran gen ya da genler, diğer canlıların kalıtsal yapısına eklenerek bazı eksiklikler bu yolla giderilebildiği gibi fazladan bazı özelliklerin kazanılması da sağlanacaktır.
Bitki ve hayvanların ıslahında olağanüstü atılımlar gerçekleşecek, verim artırılacak, birçok maddenin sentezi özellikle büyük miktarda mikroorganizmalara yaptırılabilecektir. Genlerdeki değişiklikler sonucu yeni hayvan ve bitki türlerinin ortaya çıkması sağlanacaktır. Yenilenme mekanizması aydınlatılacağından yitirilmiş kısmi doku ve organlar yerine konulabilecektir. Canlılardaki genlerin tümü kataloglanabilecek, bunlarla ilgili bankalar kurulacak, ilaç sanayi biyoteknolojik yöntemleri geniş oranda kullanacağı için bir çok ilacın etkili ve ucuz yoldan üretilmesi sağlanacaktır
Ülkelerin gelişmişlik düzeyinin değerlendirilmesinde kullanılan en önemli ölçütlerden birisi, o ülkedeki bilimsel araştırmaların evrensel ölçekte bilim ve teknolojideki gelişmelere katkı düzeyi olarak söylenebilir. Biyoteknolojik buluşların daha çok gelişmiş ülkelerde uygulanmasına karşın; Türkiye gibi daha yolun başında, gelişmekte olan ülkelerin hızlı fakat sistemli bir şekilde biyoteknoloji alanına adım atması ve gelişen, modern biyoteknolojiye ayak uydurması gerekmektedir.
Son yirmi yılda, dünyadaki uygulama ve araştırma konularına göz atıldığında, biyoteknolojinin özellikle sağlık, tarım, gıda sektörleri ile kimyasalların çevreye verdiği zararın giderilmesi için kullanıldığı görülmektedir. 2000 yılı itibariyle, 150 milyar ABD Doları civarında bir pazar büyüklüğü olduğu kabul edilen biyoteknoloji ürünlerinden, tarım ve gıda sektörlerine dönük ürünlerin aldıkları pay yaklaşık % 23 tür. Her ne kadar sağlık sektöründe biyoteknolojik olarak önemli adımlar atılmış olsa da günümüzde biyoteknolojik araştırmaların daha çok tarım alanına yönlendiği kaçınılmaz bir gerçektir.
ABD, İngiltere, Almanya, Fransa gibi gelişmiş ülkeler sermayelerinin büyük bir çoğunluğunu tarım alanındaki biyoteknolojik araştırmalara ayırarak dünya piyasasında önemli bir yere sahip olmuşlardır. Bunun yanı sıra İsrail ve Japonya gibi ülkeler ise her geçen gün kendilerini bu alanda geliştirmekte ve dünya piyasasında büyük bir pay elde etmeye başlamışlardır.
Biyolojik kaynaklar bakımından oldukça zengin bir ülke olarak, biyoteknolojinin ulusal kalkınmamızda büyük bir potansiyel taşıdığı gerçeğinden hareketle, ülkemizde ilk kez 1980'li yılların başlarında, TÜBİTAK bünyesinde, Enzim Teknolojisi İhtisas Komisyonu (1982) ve daha sonra, Biyoteknolojide Türkiye'nin Önceliklerini Saptamaya Yönelik İhtisas Komisyonu (1984) oluşturulmuş; bu komisyonlar biyoteknoloji alanına yönelik araştırma politikalarının belirlenebilmesi için çekirdek niteliği taşıyan ön çalışmalar yapmışlardır.
Sonraki yıllarda özel sektörde ve bir çok birim bünyesinde biyoteknoloji alanında ilerlemeler kaydedilmiştir. Yurtdışındaki üniversiteler ve araştırma merkezleriyle ortak yürütülen projelerin sayısı artmış, uluslararası fonlardan daha çok yararlanılmaya başlanmıştır. Kaydedilen bu gelişmelere karşın, ülkemizde endüstriyel biyoteknolojinin yerleşmiş olduğunu, ekonomik güçlenmede kaynaklarımızı bu yönde değerlendirebildiğimizi söylemek güçtür.
Para kaynaklarinin azligi; Üniversitelerde üretilen bilginin ticarileşmemesi; Araştırmacılar, müşteriler ve tedarikciler ile güçlü işbirlikleri kurulamaması; olarak sıralayabiliriz.
Türkiye biyoteknoloji konusunda, yetişmiş eleman, laboratuar altyapısı ve araştırma olanaklarındaki yetersizlikler nedeniyle oldukça geride kalmıştır. Üniversitelerde son birkaç yıldır moleküler biyoloji ve genetik konusunda lisans eğitimi verilmeye başlamıştır. Araştırma-geliştirme için ayrılan fonlar yetersiz olmakla birlikte son yıllarda bir gelişme olduğu belirtilmektedir. Araştırma sayısının ve niteliğinin artmasını engelleyen bir neden de çalışmalarda kullanılan maddelerin çok maliyetli olmasıdır.
Alkollü içkiler Süt ürünleri Ekmek, sirke, limon tuzu, alkol ve aseton gibi mayaların ürünleri Penisilin ve türevleri Virüs aşıları Aerobik su arıtımı Deterjanlar için leke çıkarıcı olan enzimler Anaerobik su arıtımı (Biyogaz üretimi) Hayvan aşıları İnsan insülini Büyüme hormonları İnterferon
Biyoteknoloji ve Gen Teknolojileri Stratejileri, beş ana sektöre odaklanmıştır. Bunlar sırasıyla, sağlık,tarım, hayvancılık, gıda ve endüstriyel biyoteknoloji sektörleridir
Hastalıkların erken tanımında, tedavi yöntemlerinin geliştirilmesinde DNA, sentetik peptid, rekombinant aşı endüstrisinin geliştirilmesinde Biyoteknoloji ile üretilen ilaçların geliştirilmesinde Tedavi amaçlı yapay hücre, doku, organların klonlama yöntemi ile yapılıp saklanmasında
Genetik hastalıkların önlenmesi ve azaltılması için kök hücrelerin saklanmasında Kanserlerde gen tedavisi uygulamalarının geliştirilmesinde Hastalıkların erken tanımında, tedavi yöntemlerinin geliştirilmesinde önemli katkıları vardır.
Teknoloji son 50 yılda inanılmaz hızla gelişti. Bu her alana olduğu gibi sağlık alanına da yansıdı. Bu teknolojinin gelişmesi her türlü tanı ve teşhis yöntemini hızlandırdığı gibi daha kesin sonuçlar almamızı da sağladı. Kullandığımız her teknoloji bizi tanı ve tedavide daha ileriye götürüyor. Daha doğru teşhisler konulmaya başlanıyor veya daha önce teşhis konulamayan durumlarda daha ayrıntılı sonuçlara ulaşıldığı için teşhis ve tedavi imkanı oluyor. Böylece daha fazla kişiye, daha hızlı tanı ve tedavi imkanı doğuyor.
Ülkemizde Biyoteknolojik ilaçların tümü ithalatla karşılanmaktadır. Yerli ilaç sanayimiz, ülkedeki ilaç tüccarları (ithalatçılar) ile rekabet edememektedir. Yerli ilaç sanayimiz yeni ilaç geliştirecek mali kapasite ve teknik donanıma sahip değil. Bu alanda gerekli yasal düzenlemeler yapılarak ve imkanlar iyileştirilerek biyoteknolojik ilerlemeler hızlandırılabilecektir.
Hastalıkların moleküler patolojileri aydınlanıp, hastalıkların gelişmesinde rol oynayan genler belirlendikçe bu alanlardaki tedavi uygulamalarının artması kaçınılmazdır. Öte yandan farmakogenetik (hastaların ilaçlara verdiği cevapların oluşmasında temel bir rol oynayan genetik faktörleri inceleyen bilim dalı) alanındaki gelişmeler sayesinde hastalıkların heterojenitesi ve bireylerin ilaçlara verdikleri yanıtlar moleküler düzeyde sınıflandırılabilmektedir.
Hastalık sebebi olacak genlerin yerine hatalı olmayanların yerleştirilmesi amaçlanan tedavi yöntemleri arasındadır. Sağlık alanına biyoteknolojinin 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 edilmektedir.
İnsan Hücresi Hormon DNAsı Rekombinant Plazmid DNAsı Rekombinant Bakteri Hücresi Hormon Bakteri Hücresi Plazmid DNAsı Rekombinant Hayvan Hücresi Rekombinant Hormon
Hastalıkların moleküler genetik mekanizmalarının ve kalıtım şekillerinin anlaşılması sonucu doğuştan metabolizma bozuklukları, kanser gibi hastalıkların, klinik belirti vermeden taramalar yardımıyla yatkın bireylerin belirlenmesine ve önlem alınmasına olanak sağlamaktadır Yakın bir gelecekte bireyin bir ilaca vereceği cevabı önceden belirleyen genetik profil belirleme testleri yaygın olarak kullanılabilecektir. Farmakogenetik alanında meydana gelen gelişmeler sayesinde ilaçla tedaviye hakim olan ampirik yaklaşımların yerini bireye özgü tedavi yaklaşımlarına bırakacağını göstermektedir.
Biyojeneriklerin yerli üretiminin önü açılmalı, Üretim izni ve ruhsatlandırma koşullarını apaçık belirleyen yasal düzenlemeler yapılmalı, İlaç geliştirme, üretim ve ruhsatlandırılmasını kendi olanakları ile denetleyip onay verebilen donanımlı ve yetişmiş insan gücüne sahip bir ilaç kurumu kurulmalı, Rekombinant İlaç ve Aşılar konusunda ulusal Ar-Ge programı başlatılmalı, Doğal ve sentetik kaynaklı ve hedefe özgün yeni ilaç adaylarının bulunup patentlenmesi, Bütün bu uygulamar için de Moleküler Biyololoji ve Genetik Bilimleri nin ülkede geliştirilmesi ve ileriye dönük bilgi birikiminin artması sağlanmalıdır.
KORUMA, TANI ve TEDAVİDE GENOMBİLİM: Hastalıkların Genetik Bileşenlerinin Belirlenerek Koruma, Tanı ve Tedavide Kullanımının Yaygınlaştırılması HÜCRE TEDAVİLERİ: Kaybedilmiş olan herhangi bir yaşamsal fonksiyonu geri kazandırmak ve/veya vücuda terapötik molekülleri sağlamak İLAÇ KEŞFİ: İlaç Tarama ve Tasarım Teknolojilerinde Yetkinleşme TERAPÖTİK PROTEİN İLAÇLAR: Patent-Sonrası Rekombinant Proteinler Başta Olmak Üzere Terapötik Proteinlerin Üretimi BİYOİNFORMATİK ARAÇ VE ÜRÜNLER: Genetik hastalıklardan sorumlu olabilecek genlerin bulunması ve tanı mekanizmalarının oluşturulması, Hastalıklı ve normal hücrelerdeki genlerin ifade düzeyleri karşılaştırılarak hastalığa neden olan genler grubunun biyoinformatik yöntemlerle tespit edilebilmesi
Tarım ürünlerinde verimi etkileyen biyolojik ajanlara karşı(bakteri,virüs,mantar,) dayanıklı bitki türleri geliştirme çalışmaları yapılmaktadır. Bu çalışmalarda çevreye zarar veren kimyasal ilaçlar kullanılmadan bitkiler daha elverişli hale getirilmektedir. Bitkilerde faydalı maddeler (buğdayda lisin, baklada metiyonin gibi) zenginleştirilerek daha kaliteli ürünler elde edilmektedir. Özellikle buğday, pamuk, yağ bitkileri, domates gibi stratejik önemi olan bitkilerin melezleme yöntemi ile yeni çeşitleri elde edilmekte yapay tohum olanakları araştırılmaktadır.
Verici Organizma Hücresi Protein DNAsı Rekombinant Plazmid DNAsı Rekombinant Bakteri Hücreleri Protein Bakteri Hücresi Plazmid DNAsı Rekombinant Protein
Bitkilerde Stres Toleransı ve İşlevsel Gıda Üretimi Bitki Hastalıklarının Tanısı ve Biyolojik Mücadele Nitelikli Tohum, Fide ve Fidan Materyali Üretimi Gen Kaynaklarının Korunması ve Hedef Genlerce Karakterizasyonu GDO Biyogüvenlik Sistemlerinin Geliştirilmesi
Moleküler Markör Teknolojileri / Haritalama, Transformasyon Teknolojileri, İşlevsel Genomik ve Proteomik, Yüksek Ölçekli Analiz Teknolojileri, Rekombinant DNA Teknolojileri, Biyoinformatik, Bitki Hücre ve Doku Kültürü, Moleküler Stress ve Verim Fizyoloji, Moleküler Tanı ve Teşhis gibi teknoloji alanlarından etkin biçimde yararlanılması gerekmektedir.
Türkiye için özgün olan hayvan ırklarının genomları belirlenerek devamlılığı sağlanmaktadır.(ankara keçisi gibi) Hayvanların daha verimli, daha sağlıklı, daha kaliteli üremelerini sağlamak için modern tekniklerle çalışmalar yapılmaktadır. Hayvanların daha sağlıklı olması için aşılar üretilmektedir.
Hayvan Islahında Moleküler Biyoloji ve Biyoteknolojik Yöntemlerin Kullanılması ile Ekonomik Değeri Yüksek Hayvanların Geliştirilmesi Yaban ve Evcil Hayvan Gen Kaynaklarımızın Korunması ve Genetik Olarak Tanımlanması Biyoteknoloji ve Gen Teknolojilerine Dayalı Moleküler Tanı, Hayvansal İlaç ve Aşıların Geliştirilerek Kullanıma Sunulması Transgen Teknolojisi ile İlaç Üretimi
Sağlığa zararlı gıda üretiminin tespiti, önlenmesi, gıdada zararlı maddelerin tespitine yarayan tekniklerin geliştirilmesine çalışılmaktadır. Genleri ile oynanmış gıdaların dünya standartlarına uygun olması, insan ve çevreye zarar vermemesi bunlar için yasal denetimlerinin yapılması gereklidir.
Tohumda, tarımsal ilaç ve kimyasal gübre hammaddelerinde dışa bağımlı tarımsal bir ekonomi izlenmektedir. Tarım biyoteknolojisinde geri kalmış durumdayız. Gıdada denetim eksikliğine bağlı olarak kamu kurumlarına güvensizlik durumları söz konusudur. Mevcut sistemin ayakta kalma kaygıları gün geçtikçe artmaktadır.
Bilime dayalı modern tarımı geliştirmek GDO lar konusunda duygu sömürüsünden uzak, ancak tüketicinin kaygılarına yanıt verebilecek bir seçim yapmak Uzun vadeli gıda güvenliği açısından transgenik bitki teknolojisine şimdiden yatırım yapmak
Üstün çeşitlerin seleksiyonu Fermente gıda üretiminde kullanılan bakteri ve maya özelliklerinin iyileştirilmesi Verim ve besleyicilik kalitesinin zenginleştirilmesi Daha iyi renkte doku ve gıda üretimi
Rekombinant teknikler ile protein ve antikor üretimi,aşıların geliştirilmesi, hormon üretimi Kriminal çalışmada DNA analizi Tarım alanında çeşitli zor şartlara uygun bitki türlerinin geliştirilmesi Yeni ilaç moleküllerinin geliştirilmesi Hızlı tanı yöntemleri için spesifik genler, nükleotidler, peptidler kullanılarak hasta başı tanı kitleri geliştirme çalışmaları yapılmaktadır.
Beklide biyoteknolojinin en geniş uygulanabilir alanı olan endüstriyel üretim bir çok yönden diğer alanlarıda kapsamaktadır. Dünyada bu alanda çok hızlı gelişmeler olmakta ve gün geçtikçe bu alana olan ilgi artmaktadır. Son yıllarda artan enerji talebi ve bu talebin karşılanamaması sonucu, rekombinant DNA teknolojisi kullanılarak özellikle ekonomik değeri yüksek ve tükenebilir enerji kaynaklarının üretimi sağlanmakta ve gün geçtikçe seri üretim miktarları ciddi seviyelere ulaşmaktadır. Biyomoleküllerden proteinlere bir çok molekül rekombinant DNA teknolojisi kullanılarak üretilmektedir.
British Columbia Üniversitesindeki araştırmacılar Caulobacter crescentus bakterisini bir protein üretim fabrikasına dönüştürdüler. Aşılar ve ilaçlarda kullanılabilecek yararlı bir proteini rekombinant DNA teknolojisi kullanarak bu bakteriye ürettirdiler.
Caulobacter crescentus yüzeyinde tek bir protein tabakası içeren zararsız bir bakteridir. Bilimadamları bakteri yüzeyinde S tabakası denilen bir yapı içerisinde kendi başına biriken bu proteini salgılayan sistem üzerinde çalıştılar. Amaç aşılar ve çeşitli tedaviler için yararlı olan proteinlerin salgılanmasını sağlamaktı. Bu S tabakası sistemi proteinlerin üretiminde ve salgılanmasında çok verimlidir. Son çalışmalarla S tabakasını bozmadan ve içerisine genetik olarak yeni şeyler ekleyerek bu yararlı proteinleri hücre yüzeyinde yoğun bir şekilde üretmeye başladılar.
Sonraki amaçları ise tedavi uygulamalarında tamamiyle bu bakteriyi kullanmak. Eğer bakteri proteini hücre içinde biriktirmek yerine salgılarsa, saflaştırma fiyatları daha düşük oluyor, bu sayede seri üretim gerçekleştirilebiliyor. Araştırmacılar bu teknolojiye dayalı ticari olarak mevcut bir kit geliştirdiler. Bu özellikle gelişen ülkelerde az uzmanlık bilgisiyle ve çok ucuz fiyata HIV engelleyen ajanlar üretmek için kullanılabilir. Şu anda bakteri yaygın olarak biyoteknolojide faydalı proteinlerin üretiminde kullanılmakta.
Biz bu bakteriyi hücrede salgılanan tüm proteinlerin yarısını istediğimiz S tabakası proteinleri yapabilen bir protein pompası haline getirebiliriz. S tabakası uygulamaları gösteriyor ki, biz anti kanser aşılarından HIV enfeksiyonu engelleyicilerine, kolitis ten tetanoz tedavisine,beslenme yetersizliği olan toplumlardaki diyareye kadar bir çok alanda bu uygulamayı geliştirebiliriz.
E.Coli bakterisi şiddetli bir yiyecek zehirlenmesine sebep olabilen Gram (-) bir bakteridir. Fakat az bir genetik mühendisliği müdahelesiyle plastik üreten bir fabrika haline gelebilir. Bilim adamları E. Coli ye genetik mühendisliği kullanarak araba tamponlarından spandexlere kadar herşeyi yapmak için kullanılan kimyasal bir bileşik olan BDO( butanediol) yu ürettirebilirler. Böylece doğal gaz ve petrol bağımlılığı azalması ve bu ürünlerde daha zararsız bir madde kullanılması sağlanabilir.
Temel mekanizma olarak, E. Coli rekombinant hale getirilerek, büyüyebilmesi için bu ürünü üretmek zorunda bırakılmıştır. Yani BDO yu ne kadar fazla üretirse o kadar fazla büyüyecektir, bu sayede birim alandan alınan ürün miktarı çok fazla olacaktır.
Normalde, BDO E. Coli için oldukça düşük seviyelerde bile toksiktir fakat istediğimiz belli bir konsantrasyonda bunu tolere etmesini sağlayabiliriz, bunuda ilgili genlerdeki değişikliklerle yapabiliriz. Bu üretimi endüstriyel seviyede ürüne dönüştürmek istediğimizde, laboratuar aşamalarından sonra biyoreaktörler kullanılarak üretim miktarı artırılabilir.
Genetik olarak değiştirilmiş E. Coli plastik üretebilir ve böylece fosil yakıtlara bağımlılık ortadan kalkacaktır.
Basit olarak izah edilirse; E coli İlk önce BDO yu üretmesi için uygun büyüme koşullarında şeker ve suda büyütülür, belli bir büyüme döngüsünden sonra ürün hasat edilir, üretimin devamı için gerekli besiyeri maddeleri ortama ilave edilir ve bakterinin büyütülmesine devam edilir. Ürünün ayrılması ve saflaştırılması büyüme ortamından ayrı olarak yapılır. Bu sayede ürün yüksek miktarda elde edilmiş olur.
Etanol genel olarak bitkilerden elde edilir. En çok kullanılan bitki mısırdır. Gerek çevresel gerekse ekonomik nedenlerden dolayı alternatif üretim kaynaklarına yönelmek zorunludur. Bundan yirmi yıl önce kazara bulunan bir bakteri suşunun yengeç kabuğundan, gazeteye ve algea kadar her şeyi ayrıştırdığı görülüyor ve bu bakteriyle daha ucuz yakıt üretebileceği düşünülüyor. Bu bakterinin daha ucuz, verimli etanol üretiminde ve atıkların dönüştürülmesinde kullanılabileceği ortaya çıkıyor. Saccarophagus degradans
Saccarophagus degradans suşu diğer adıyla şeker yiyen bakteri doğada doğada çok zor bulunuyor ama laboratuar ortamında kolaylıkla üretilebiliyor. Bu bakteri ayrıştırdığı her şeyi etanole dönüştürüyor. Bunuda ihtiva ettiği bir çok enzimle yapıyor. Enzimler için en iyi subsratlar kitin ve selüloz gibi karbonhidratlar olarak ön plana çıkıyor.
Genel mekanizmaya bakacak olursak, bitkiler bir ön uygulamayla yumuşatılıyor, sonraki aşamada selüloz şekere dönüştürülüyor ve fermentasyonla şeker alkole dönüştürülüyor ve bu süreç çok hızlı ve verimli olacak şekilde devam ediyor. Bakteriye uygulanan rekombinant tekniklerle seri üretime geçiliyor ve birim alandan alınan verim artıyor.
Evlerde kullanılan deterjanlar olarak biyoürünler, Kozmetik için güvenli olan doğaya dost biyoürünler, Kağıt ve kağıt hamuru için biyoürünler, Tekstil ve deri sanayinde temiz ve güvenli biyoürünler, Pahalı alet ve cihazlar için yüzey temizleyicileri üretilebilir.
Sağlık ve tıp alanda yeni ve güvenli materyallerin temini, Doğada kendilinden ayrışabilen sentetik polimerler ve biyoplastikler, Ektrem koşullara dayanıklı özel biyomaddeler, Atıkların geri kazanımı, gübrelerden biyopolimer ve yararlı bileşikler üretimi,
Bu alanlarda yapılacak çalışmalar çeşitlendirilerek hem ekonomik anlamda büyük bir ilerleme kaydedilecek hemde doğal gen kaynaklarımızın biyoteknolojik amaçlarla kullanılması sağlanacaktır. Biyoteknolojik ürünlerin kullanım payının ve üretiminin artması ülkesel gelişim çalışmalarında önceliklerimiz arasında yer almak zorundadır.