Yeni Genomik Teknikler (YGT)’den korkmalı mı?

Mahmut Boyuneğmez

YGT’ler korkulması gereken bir “Frankenstein” mı, yoksa açlık, hastalık ve iklim değişikliği gibi küresel sorunlara çözüm sunabilecek bir umut mu?

Genetik mühendislik, 20. yüzyılın sonlarından itibaren insanlığın tarım, tıp ve çevre sorunlarına çözüm arayışında atılım yaratmıştır. Yeni Genomik Teknikler (YGT), bu alanda en son yenilik olarak öne çıkmaktadır. Peki, bu teknolojiler korkulması gereken bir “Frankenstein” mı, yoksa açlık, hastalık ve iklim değişikliği gibi küresel sorunlara çözüm sunabilecek bir umut mu? Yeni Genomik Teknikler (YGT), genetik materyali hassas bir şekilde düzenlemek için geliştirilen modern biyoteknolojik yöntemleri kapsamaktadır. Bu teknikler, geleneksel genetik modifikasyon (GMO, eş deyişle GDO) ve klasik ıslah yöntemlerinden farklı bir kategori olarak değerlendirilmektedir. YGT’ler, genetik mühendislikte atılım oluşturmuş, tarım, tıp ve endüstriyel biyoteknoloji gibi alanlarda yenilikçi çözümler sunmuştur [1].

YGT’ler nedir?

YGT’ler, genetik materyalde değişiklik yapmak veya gen ekspresyonunu düzenlemek için kullanılan bir dizi yöntemi içermektedir:

• Gen düzenleme: CRISPR/Cas9, TALENs (Transcription Activator-Like Effector Nucleases) ve ZFNs (Zinc Finger Nucleases) gibi araçlarla hedefli mutajenez.
• Cisgenesis: Aynı türden veya yakın akraba türlerden gen aktarımı.
• Intragenez: Aynı türden alınan genetik materyalin yeniden düzenlenmesi.
• Epigenetik düzenleme: DNA dizisini değiştirmeden gen ekspresyonunu kontrol etme (örneğin metilasyon).
• RNA interferansı (RNAi): Genlerin susturulması için kullanılan bir yöntem.
• Yapay DNA sentezi: Laboratuvarda tasarlanmış DNA dizilerinin kullanımı [2].

YGT’ler, genetik materyalde istenmeyen değişiklik riskini en aza indirmektedir. Örneğin, CRISPR/Cas9, tek nükleotit düzeyinde doğruluk sağlayabilmektedir [3]. Geleneksel ıslah yöntemleri on yıllar alabilirken, YGT’ler birkaç yıl içinde sonuç verebilmektedir. Bitkiler, hayvanlar, mikroorganizmalar ve insan hücreleri gibi çeşitli organizmalarda uygulanabilirlikleri bulunmaktadır.

YGT’ler, iklim değişikliğine uyum sağlayabilen, hastalıklara dirençli ve verimli bitki çeşitleri geliştirmede kullanılabilir. Örneğin, CRISPR ile geliştirilen kuraklığa dayanıklı mısır, Afrika’daki gıda güvenliğini artırma potansiyeline sahiptir [4]. YGT’lerin, gen terapileri, kanser immünoterapileri, nadir hastalıkların tedavisi ve kişiselleştirilmiş tıpta kullanımı umut vaat etmektedir. Örneğin, orak hücre anemisi için CRISPR tabanlı tedaviler klinik başarı göstermiştir [5]. Endüstrideyse biyoyakıtlar, biyoplastikler ve enzim üretimi gibi sürdürülebilir ürünlerin üretiminde YGT’lerin yeri olacaktır.

YGT’lerin sunduğu avantajlar şunlardır:

• Pestisit kullanımını azaltabilir, su ve toprak kaynaklarını daha verimli kullanmaya yol açabilir.
• Besin değeri yüksek (örneğin içeriği zenginleştirilmiş ürünler) ve daha dayanıklı gıdalar üretilebilir.
• Üretim maliyetlerini düşürme potansiyeli vardır.

Ancak, YGT’lerin getireceği olası riskler de göz ardı edilmemelidir. Örneğin, hedefli mutajenezde “off-target” etkiler (hedef dışı genetik değişiklikler), beklenmedik sağlık ya da ekolojik sorunlara yol açabilir. Örneğin, YGT ile geliştirilen bitkilerin yabani akrabalarına gen aktarımı, biyoçeşitliliği tehdit edebilir [6]. Çevreci gruplar, bu teknolojilerin biyogüvenlik testlerinin yeterince sıkı olmadığını savunmaktadır [7]. Ayrıca, YGT ürünlerinin ekosistem üzerindeki uzun vadeli etkileri hâlâ tam olarak bilinmemektedir.

YGT ürünleri, AB ülkelerinde GMO/GDO olarak sınıflandırılırken, ABD, Japonya, Avustralya gibi ülkelerde daha esnek düzenlemelere tabidir. AB’nin 2023’te önerdiği YGT düzenlemeleri, cisgenik ve hedefli mutajenezle üretilen bazı ürünlerin GMO kapsamından çıkarılmasını öngörmüştür [8]. Bu öneriye karşı organik tarım savunucuları ve çevreciler, biyogüvenlik testlerinin gevşetilmesinin ekolojik riskler yaratabileceğini belirtmektedir [9].

Kapitalist dünyada gen düzenleme, şirketlerin ürünleri patentlemesiyle erişim eşitsizliklerine yol açacaktır. Oysa birçok bilim insanının ve emekçinin ortaklaşa faaliyetleriyle oluşturulan teknolojik yeniliklerin, kapitalist şirketlerin karını artırma ve sermaye birikimi doğrultusunda patentlenmesi kabul edilemez. Çocuk felci aşısını geliştiren bilim insanlarından biri olan Sabin’in dediği gibi “Güneş’in patentini alabilir misiniz?” Buna benzer şekilde insanlığın ortak kullanımında olması ve yaşanılan sorunlara çözüm sunması gereken tekniklerin, “paraya para katma” saikiyle özel mülkiyetin tasarrufunda bulunması reddedilmelidir. Açık kaynak biyoteknoloji modelleri geliştirilmesi, kamu fonlu araştırma ve geliştirme (AR-GE) projeleri yürütülmesi savunulmalıdır. YGT’lerin küçük çiftçiler ve gelişmekte olan ülkeler için erişilebilir olmasını sağlayacak çözüm, kapitalist sistemin toplumcu/kamucu sisteme dönüşümüdür. Komünist dünya toplumunda, Uluslararası Pirinç Araştırma Enstitüsü (IRRI)’nün günümüzde yaptığı gibi biyoteknoloji ürünlerini patentlemeden çiftçilere sunması söz konusu olacaktır [10].

Öte yandan insan embriyolarında gen düzenleme, 2018’de Çin’deki CRISPR bebekleri vakasıyla küresel etik tartışmaları tetiklemiştir [11]. Çinli bilim insanı He Jiankui, CRISPR/Cas9 gen düzenleme teknolojisini kullanarak insan embriyolarında genetik değişiklikler yapmış ve bu embriyolardan doğan ikiz kız bebekler (Lulu ve Nana) dünyaya gelmiştir. Bu vaka, kalıtsal gen düzenlemenin uzun vadeli etkilerinin bilinmemesi ve etik sınırların aşılabileceği endişelerini doğurmuştur. Örneğin, düzenlenen genlerin gelecek nesillerde kanser veya diğer genetik hastalıklara yol açma riski hâlâ araştırılmaktadır. 2023’te DSÖ (Dünya Sağlık Örgütü), insan gen düzenleme için etik bir çerçeve yayınlamıştır. Ayrıca, bazı ülkeler (örneğin Japonya, İngiltere) kalıtsal gen düzenlemeyi sınırlı tıbbi amaçlarla onaylamaya başlamıştır. Bu konuda söylenmesi gereken özetle şudur: Kalıtsal gen düzenleme yalnızca bazı ciddi hastalıklar için ve sıkı etik denetimle yapılabilmelidir.

Bazı yorumcuların yanıltıcı bilgileri, tüketicilerin genetik modifikasyonlara karşı önyargılar geliştirmesine neden olsa da YGT’lerin ürünleri toplumsal hayata dahil olmakta, tıpta bu tekniklerin kullanımı artmaktadır. Örneğin, 2024’te CRISPR tabanlı bir gen terapisi, kalıtsal körlük (Leber konjenital amaurosis) tedavisinde FDA (Amerika Birleşik Devletleri Gıda ve İlaç Dairesi) onayı almış durumdadır [12]. ABD ve Japonya, YGT ürünlerini (özellikle SDN-1 tipi hedefli mutajenez) GMO olarak sınıflandırmamaktadır ve bu durum, bu alandaki ticarileşme süreçlerini hızlandırmaktadır. Japonya’da CRISPR ile geliştirilen GABA (beyinde bir nörotransmiter) içeriği yüksek domates piyasaya sürülmüş bulunmaktadır [13]. Afrika’da ise YGT’ler, gıda güvenliği için umut vaat etmektedir; Nijerya ve Kenya’da kuraklığa dayanıklı mısır denemeleri devam etmektedir [14]. Arjantin ve Brezilya, YGT ürünlerini hızla ticarileştirmektedir; Arjantin’de kuraklığa dayanıklı soya fasulyesi onaylanmış bulunmaktadır [15].

Kapitalist dünyada YGT’lerle üretilen tohumların tekeller tarafından küçük çiftçilere satılmasıyla, tekeller ile çiftçiler arasındaki egemenlik-bağımlılık ilişkisi derinleşecek, patentlerle bu ürünlerin insanlık yararına yaygın kullanımının önüne geçilecektir. Tekellerin bu egemenliğine son verildiğinde, YGT’lerin insanlık yararına kullanımı olanaklı hale gelecektir. Gelecekte açlığın ve yetersiz beslenmenin yok edilmesinde kök nedenler olan sömürü ve eşitsizliklerin ortadan kaldırılmasına ek olarak 2050 yılında ulaşılacak dünya nüfusu olarak 10 milyar insanı yeterli ve sağlıklı şekilde besleyecek bir gıda bolluğunun oluşturulması için gıda israfının önlenmesi gibi tedbirlerin yanı sıra YGT’lerin kullanılması da gerekecektir. Ayrıca bilim insanları YGT’lerin iklim değişikliğiyle mücadelede “oyun değiştirici” olduğunu vurgulamaktadır [16].

Hedefli Mutajenez

Hedefli mutajenez, bir organizmanın DNA’sında belirli bir gen veya gen bölgesinde kontrollü ve hassas değişiklikler (mutasyonlar) oluşturmak için kullanılan bir genetik mühendislik yöntemidir. Rastgele mutasyon tekniklerine kıyasla yüksek doğruluk sunar ve istenmeyen genetik değişikliklerin riskini azaltır [17].

En yaygın araç, CRISPR/Cas9’dur. Bir rehber RNA (gRNA), hedef DNA dizisine bağlanır ve Cas9 enzimi bu bölgede çift sarmal kesimi yapar. Hücre, kesimi onarmak için homoloji yönlendirmeli onarım (HDR, DNA’nın tamirinde bir şablon kullanarak hassas değişiklikler yapar) veya non-homolog uç birleştirme (NHEJ, kesilen uçları rastgele birleştirir ve küçük ekleme/silmeler oluşturur) gibi mekanizmalar kullanır, bu süreçte istenen genetik değişiklikler tanıtılır [18]. Diğer araçlar, TALENs ve ZFNs’dir.

Bu mekanizmayla tarımda hastalıklara (örneğin buğdayda pas hastalığı), kuraklığa veya tuzluluğa dayanıklı bitkiler üretilebilir. Örneğin, mantar dirençli buğday, pestisit kullanımını azaltabilir [19]. Bu teknoloji, tıpta genetik hastalıkların tedavisinde kullanılabilir. Orak hücre anemisi ve β-talasemi için CRISPR tedavileri klinik başarı göstermiştir [5]. Endüstride biyoyakıt üretiminde verimli mikroorganizmalar da bu teknikle oluşturulabilir.

Hedefli mutajenezin, hedef dışı mutasyonlar oluşturma riski bulunmaktadır, ancak yeni nesil Cas9 varyantları bunu azaltmaktadır [20]. Öte yandan insan embriyolarında gen düzenleme biyoetik kaygılar doğursa da bilim insanları tarafından saptanacak bir ilkeler ve kurallar bütünlüğünde hangi durumlarda insan embriyolarına gen düzenlemesi yapılacağı kararlaştırılabilir. Örneğin, ciddi genetik hastalıkların tedavisi için embriyo gen düzenlemesi kabul edilebilirken, estetik veya zihinsel özelliklerin geliştirilmesi için buna izin verilmemelidir [11].

Cisgenesis

Cisgenesis, bir organizmaya aynı türden veya yakın akraba türlerden (çaprazlanabilir türler) alınan genlerin genetik modifikasyon yoluyla aktarılmasıdır. Aktarılan genler, promotör ve terminatör gibi düzenleyici dizilerle birlikte doğal genetik materyalden türetilir ve yabancı DNA kullanılmaz. Bu durum, cisgenesisi transgenik yöntemlerden ayırır ve bu teknik, geleneksel ıslaha yakın bir yaklaşım olarak kabul edilir [21]. Örneğin, bir elma türünde bulunan hastalık direnç geni, aynı türün başka bir bireyine Agrobacterium tumefaciens (bakteri yoluyla gen aktarımı) veya gen tabancası (DNA’yı doğrudan hücreye enjekte etme) ile aktarılmaktadır [22].

Bu teknoloji, tarımda elma ağaçlarında ateş yanıklığı (Erwinia amylovora) direnci geliştirmede kullanılmaktadır. Cisgenik elma çeşitleri, kimyasal pestisit ihtiyacını azaltmıştır [23]. Patateste geç yanıklık (Phytophthora infestans) direnci, bu teknikle geliştirilmiştir. Örneğin, cisgenik domatesler, raf ömrünü uzatarak gıda israfını azaltabilir [24]. Bu mekanizmayla meyve ve sebzelerde tat, besin içeriği veya raf ömrü iyileştirmeleri yapılabilir.

Cisgenesiste doğal gen havuzuna sadık kalınmaktadır. Ayrıca geleneksel ıslaha göre daha hızlı sonuç alınmaktadır. Ancak, bazı organik tarım savunucuları, cisgenik ürünlerin “doğal” olmadığını savunarak organik sertifikasyon kapsamına alınmasına karşı çıkmaktadır [7].

Intragenez

Biyogüvenlik riskleri düşük olan bu teknik cisgenesise benzer, ancak aynı türden alınan genetik materyalin farklı düzenleyici elementlerle (örneğin promotör, terminatör) birleştirilmesiyle uygulanır. Intragenez, doğal kombinasyonlarda olmayan düzenlemelere olanak tanır ve cisgenesisten daha esnektir, ancak transgenik organizmalar kadar tartışmalı değildir [25]. Örneğin, bir bitkinin hastalık direnç geni, aynı türdeki farklı bir promotörle birleştirilerek ekspresyonu artırılabilir [26].

Bu teknik, tarımda kuraklığa veya tuzluluğa dirençli bitkilerin üretilmesinde kullanılabilir. Besin içeriğinin iyileştirilmesi (örneğin pirinçte A vitamini artışı) ve endüstriyel bitkilerde verimlilik artışının sağlanması diğer uygulama alanlarıdır. Intragenez tropikal bitkilerde (örneğin muz, manyok) stres toleransını artırmak için araştırılmaktadır [27]. Örneğin, intragenik yöntemlerle geliştirilen A vitamini açısından zengin “altın muz”, bu konudaki yetersiz beslenme sorununa çözüm sunabilir.

Sonuç

Hedefli mutajenez, cisgenesis ve intragenez gibi bileşenleriyle yeni genomik teknikler (YGT’ler), tarım, tıp ve endüstriyel biyoteknolojide atılımlar oluşturma potansiyeline sahiptir. Hassas tekniklerdir. Bu tekniklerle hızlı sonuç alınır. Çevresel sürdürülebilirlik avantajına sahiptirler. Şu anda kapitalist dünyada bu teknolojinin kullanımına ilişkin mevzuatta düzenleyici belirsizlikler bulunmaktadır. Öte yandan farklı ülkelerde yanıltıcı bilgilerin yönlendirmeleriyle bu teknolojiye karşı yanlış kamuoyu algıları oluşmaktadır.

YGT’lerden korkmak yerine, bu teknolojilerin potansiyelini insanlık yararına yönlendirmek için bilinçli bir mücadele gereklidir. Çevreci grupların biyogüvenlik endişeleri, daha sıkı testlerle giderilebilir. Ekolojik riskler, kapsamlı saha denemeleri ve uzun vadeli izleme programlarıyla en aza indirilebilir. Bilimsel ilerlemeler, şirketlerin kârı için değil, açlık, hastalık ve iklim değişikliği gibi küresel sorunlara çözüm üretmek için kullanılmalıdır.

Bir benzetme yapalım. Satrançta her yeni hamleyle birçok olasılık gündeme gelir ve bunlardan bazıları iyi bir yol haritası sunarken bazıları olumsuzdur. İçerisinde bulunulan durum avantajlı değilse bile, bu durumu düzeltmenin ve inisiyatif alarak olumlu bir rota çizmenin olanağı çoğunlukla vardır. YGT’ler tarihsel bir kazanım olarak değerlendirildiğinde, tekellerin güdümüne bırakılacak bir rotanın reddedilme ve emekçi toplumsallığın insanlığın yararına olacak hamleleri yapmasının zamanı gelmiş demektir. Teknolojik gelişmelerden tedirgin olup, korkuya kapılmak, ilerlemeler karşısında tutuculaşıp, mevcut olana ya da daha ilkel olanlara sarılmak yerine, yeniliklerden ötürü heyecanlanıp, potansiyel durumdaki olanakları görmek ve bugünden bu teknolojilerin eşitlikle ve kapsayıcılıkla tüm insanlığın yararına kullanılacağı geleceğin toplumunun ilke, değer ve motiflerini dillendirmek gereklidir.

Not: Bu makalenin yazılmasında YZ’den yararlanılmıştır.

Kaynaklar

1. European Commission. (2023). New genomic techniques: Q&A. https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/qanda_23_3567
2. Lusser, M., Parisi, C., Plan, D., & Rodríguez-Cerezo, E. (2012). New plant breeding techniques: State-of-the-art and prospects for commercial development (JRC Scientific and Policy Reports). European Commission Joint Research Centre.
3. Zhang, D., Hussain, A., & Manghwar, H. (2021). CRISPR/Cas9 applications in crop improvement. Trends in Plant Science, 26(9), 875–888. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2021.04.007
4. International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications. (2022). Global status of commercialized biotech/GM crops: 2022. ISAAA.
5. Frangoul, H., Altshuler, D., Cappellini, M. D., Chen, Y.-S., Domm, J., & Eugster, E. A. (2021). CRISPR-Cas9 gene editing for sickle cell disease and β-thalassemia. New England Journal of Medicine, 384(3), 252–260. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2031054
6. Wolfenbarger, L. L., & Phifer, P. R. (2000). The ecological risks and benefits of genetically engineered plants. Science, 290(5499), 2088–2093. https://doi.org/10.1126/science.290.5499.2088
7. Greenpeace. (2023). Position on new genomic techniques. https://www.greenpeace.org/eu-unit/issues/nature-food/46582/position-new-genomic-techniques/
8. European Commission. (2023). Proposal for a regulation on plants obtained by certain new genomic techniques (COM(2023) 411 final). https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:52023PC0411
9. Corporate Europe Observatory. (2023). New GMOs: Deregulation under pressure. https://corporateeurope.org/en/2023/07/new-gmos-deregulation-under-pressure
10. International Rice Research Institute. (2023). Golden Rice project: Open-access biotechnology for food security. https://www.irri.org/golden-rice
11. Cyranoski, D. (2019). The CRISPR-baby scandal: What’s next for human gene-editing. Nature, 566(7745), 440–442. https://doi.org/10.1038/d41586-019-00673-1
12. U.S. Food and Drug Administration. (2024). Approval of CRISPR-based therapy for Leber congenital amaurosis. https://www.fda.gov/news-events/press-announcements
13. Nature. (2021). Japan’s gene-edited food revolution. Nature Biotechnology, 39(3), 267–268. https://doi.org/10.1038/s41587-021-00854-2
14. African Union. (2023). Policy brief on new genomic techniques for African agriculture. https://au.int/en/documents/2023-policy-brief-ngts
15. International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications. (2024). Argentina approves drought-tolerant soybean developed with gene editing. https://www.isaaa.org/kc/cropbiotechupdate/article.asp?ID=20567
16. Ricroch, A., & Martin-Laffon, J. (2022). New genomic techniques and climate change: Opportunities and challenges. Frontiers in Plant Science, 13, Article 1025467. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.1025467
17. Doudna, J. A., & Charpentier, E. (2014). The new frontier of genome engineering with CRISPR-Cas9. Science, 346(6213), Article 1258096. https://doi.org/10.1126/science.1258096
18. Jinek, M., Chylinski, K., Fonfara, I., Hauer, M., Doudna, J. A., & Charpentier, E. (2012). A programmable dual-RNA-guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity. Science, 337(6096), 816–821. https://doi.org/10.1126/science.1225829
19. Zhang, Y., Bai, Y., Wu, G., Zou, S., Chen, Y., & Gao, C. (2020). CRISPR/Cas9-mediated gene editing in wheat for drought tolerance. Plant Biotechnology Journal, 18(3), 703–712. https://doi.org/10.1111/pbi.13239
20. Slaymaker, I. M., Gao, L., Zetsche, B., Scott, D. A., Yan, W. X., & Zhang, F. (2016). Rationally engineered Cas9 nucleases with improved specificity. Science, 351(6268), 84–88. https://doi.org/10.1126/science.aad5227
21. Schouten, H. J., Krens, F. A., & Jacobsen, E. (2006). Cisgenic plants are similar to traditionally bred plants. EMBO Reports, 7(8), 750–753. https://doi.org/10.1038/sj.embor.7400769
22. Vanblaere, T., Szankowski, I., Schaart, J., Schouten, H., Flachowsky, H., & Broggini, G. A. L. (2014). Cisgenic apple trees with resistance to fire blight. Plant Biotechnology Journal, 12(2), 179–188. https://doi.org/10.1111/pbi.12127
23. Krens, F. A., Schaart, J. G., van der Burgh, A. M., Tinnenbroek-Capel, I. E. M., & Groenwold, R. (2015). Cisgenic apple trees: Development, characterization, and performance. Frontiers in Plant Science, 6, Article 286. https://doi.org/10.3389/fpls.2015.00286
24. Mattoo, A. K., & Handa, A. K. (2008). Higher polyamines restore and enhance metabolic memory in ripening fruit from tomato plants expressing suppressed lycopene cyclase genes. Plant Biotechnology Journal, 6(7), 679–688. https://doi.org/10.1111/j.1467-7652.2008.00353.x
25. Holme, I. B., Wendt, T., & Holm, P. B. (2013). Intragenesis and cisgenesis as alternatives to transgenic crop development. Plant Biotechnology Journal, 11(4), 395–407. https://doi.org/10.1111/pbi.12055
26. Schaart, J. G., van de Wiel, C. C. M., Lotz, L. A. P., & Smulders, M. J. M. (2016). Opportunities for cisgenesis in fruit breeding. Acta Horticulturae, 1127, 1–8. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2016.1127.1
27. Tripathi, L., Ntui, V. O., & Tripathi, J. N. (2022). Genome editing for tropical crops: Challenges and opportunities. Frontiers in Plant Science, 13, Article 834195. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.834195