Genomu Haritalandırma “Yarışı”: John Sulston’ın Ardından

Nisan 01, 2018
Ozan Karakaş
Yüksek Lisans Öğrencisi, Uludağ Üniversitesi,

Genetikçi John Sulston, 6 Mart 2018’de yaşamını yitirdi. Ancak onu tanımlamak için yalnızca “genetikçi” ünvanını kullanmak başka hiçbir şeye değilse bile hatırasına haksızlık etmek anlamına geliyor.

Sulston, 20. yüzyıldan 21. yüzyıla bakiye kalan ve hem bugünün hem de yarının dünyasını değiştirmeye çoktan başlamış, etkileri yalnızca genetik ve biyolojiye değil, bilimin ve yaşamın tüm alanlarına derinlemesine sirayet eden bir keşfin öncüsü, piyasacı bilim politikalarının karşısında bilimsel bilginin kamuya ait ve herkesin erişimine açık olması gerektiği düşüncesinin yılmak bilmez bir savunucusuydu; aynı zamanda yaşamı boyunca sosyalistti.[1]

1940’lardan öncesine dek araştırmacıların bilimsel araştırma yapabilmek için ya bir üniversitede öğretim üyeliğinin bulunması ya da herhangi bir şekilde yüksek meblağlarda özel gelire sahip olması gerekiyordu. Ancak II. Paylaşım Savaşının başlamasıyla birlikte birçok ülkede olduğu gibi İngiltere’de de öncelikli olarak askeri nedenlerle bilimsel araştırmalara ayrılan fonlarda ciddi bir artış görülmeye başladı. Özellikle devlet kurumları araştırmacılara cömert fonlar sağlıyor, kurumların bünyelerinde yeni bölümler açılıyor ve buralara da büyük tutarlarda ödenekler ayrılıyordu.[2] Bu durum, Soğuk Savaş sırasında da varlığını sürdürdü.

Sonradan Moleküler Biyoloji Araştırma Birimi adını alacak olan Biyolojik Sistemlerin Moleküler Yapısını Araştırma Birimi, İngiltere Tıp Araştırmaları Konseyi (MRC) bünyesinde böyle bir atmosferde, Max Perutz ve John Kendrew adlı iki kimyacının öncülüğünde kuruldu. Birime 1949 yılında Francis Crick, 1951 yılında da James Watson dâhil oldu. Bu ikili, MRC bünyesinde yürüttükleri çalışmalar sonucunda ve Rosalind Franklin’in yoğun ve titiz çalışmalarının sağladığı büyük destek sayesinde DNA’nın moleküler yapısına dair yaptıkları keşifle 1962 yılında Nobel Tıp Ödülü’nü alacaktı.

DNA’nın sarmal yapısının çözülmesine aşağı yukarı on yıl varken o sıralarda 10-11 yaşlarında bir çocuk olan Sulston da elektronik aletlere hayranlık ölçüsünde ilgi duyuyor, amcasının hediye ettiği mikroskopla evindeki akvaryumda su canlılarının yaşamını amatörce gözlemliyordu; hatta ölü bir kuş bulup hayvana kendince diseksiyon bile uygulamıştı![3]

Sulston, papaz ve hatta uluslararası bir misyoner örgütünün yerel yöneticisi olan babasının etkisiyle çocukluğunu kiliseyle ve dinle iç içe geçirdi. Fakat lise çağlarında yaşadığı dönüşüm ve bilime duyduğu yoğun ilgi, dinsel dogmaları sorgulaması ve sonunda bunlardan tamamen kopmasıyla sonuçlandı. Sulston, Georgina Ferry’yle birlikte yazdığı, 2002 yılında yayımlanan ve otobiyografik özellik taşıyan kitabı Common Thread’de babasıyla yaşadığı fikir ayrılığı üzerinden dünya görüşünün değişimini şöyle ifade ediyor: “İnsan toplumuna dair görüşlerimiz bakımından da babamla ayrı düşüyorduk. Babam, hiyerarşiye ve sınıflara dair geleneksel bir bakış açısına sahipti. Bu durum beni hayretler içinde bırakıyordu; çünkü bana göre insanlığın özünde hepimizin eşit muamele görmesi fikri yatıyor.”[4]

Kendi deyimiyle “1950’lerde sıradan bir orta sınıf çocuğu nasıl bir eğitimden geçerse” öyle eğitim alan Sulston, lise öğrencisiyken üniversitede doğa bilimlerine yönelme kararını verdi. Elektrik ve canlılar en çok ilgi duyduğu alanlardı; bu yüzden de elektriği ve canlıları tek alanda birleştiren nörofizyolojiye yönelmek üzere 1960 yılında Cambridge Üniversitesine başladı. Ne var ki kendisinin de tam olarak kavrayamadığı birtakım sebeplerden ötürü bu alana ilgisini kaybederek biyokimyayla ilgilenmeye başladı.

Üniversitede Amatör Drama Kulübünün ışıkçılığını yapmaya başlayan Sulston, üniversite yıllarını önünde net herhangi bir hedefin olmadığı zamanlar olarak niteliyordu. Arkadaşlarının ve hocalarının getirdiği önerilerle ilgisi sürekli bir alandan diğerine kayıyordu ve güçbela son sınıfa geldiğinde bile lisansüstü eğitim almak gibi bir düşüncesi yoktu. Hocaları Sulston’ı, tiyatro işlerinin derslerinin önüne geçeceği, notlarının düşmesine sebep olacağı yönünde uyarıyordu ve Sulston da bu öngörünün gerçekleştiğini görüyordu. Son sınıfta tiyatro kulübünü bıraktı ve son bir çabayla derslerine yoğunlaştı. Yine de okulu bitirdiğinde notları ortalamanın çok az üstündeydi.

Üniversite bittikten sonra Denizaşırı Gönüllü Hizmetler vasıtasıyla yurt dışına gitmek istedi, fakat bu da çeşitli sebeplerden ötürü suya düşünce farklı farklı laboratuvarlara yardımcı araştırmacı pozisyonu için başvurdu. 2002’de otobiyografisinde bu dönem için şöyle diyecekti: “1960’lardan bahsediyoruz; üniversitelerin genişlediği bir dönemdi bu: Tüm kapılar herkese açıktı, 2:1[5] de iş bulmam için yeterliydi. Şimdi olsa mümkün değil.”[6]

DNA ve RNA’nın yapıtaşları olan nükleotitler üzerine çalışan kimyacı Colin B. Reese’in laboratuvarında teknisyen olarak çalışmaya başlayan Sulston, burada Reese’in öncülüğünde gerçekleştirilen birçok bilimsel araştırmaya dâhil oldu ve bu sırada doktorasını da verdi. Reese’in önerisiyle ünlü kimyacı Leslie Orgel’ın California’daki Salk şehrinde bulunan laboratuvarına geçiş yaptı ve 1966 yılında ABD’ye taşındı.

Leslie Orgel’la birlikte iki buçuk yıl çalışmak Sulston için ufuk açıcı bir deneyimdi. Evrimi ve evrimin mekanizmalarına dair birçok noktayı bu iki buçuk yıl içinde gerçekten kavradığını belirten[7] Sulston, kendisinde derin izler bırakan bu sürenin sonunda iki seçenekle karşı karşıya kaldı: ABD’de kalmak ya da İngiltere’ye dönmek. Eşiyle birlikte ikinci seçenekte karar kıldılar.

Sulston, Cambridge’de Caenorhabditis elegans’ın sinir sistemi üzerinde çalışmaya başladı. İşi, komşularıyla iletişim kurmada belirli nörotransmiterler kullanan nöronları tespit etmek, bu nörotransmiterlerin üretimini etkileyen ve değiştiren mutasyonlara sahip solucanları saptamaktı. Çalıştığı laboratuvara misafir araştırmacı ya da doktora sonrası öğrencisi olarak gelen bir grup insanla ortak çalışmalar yürüttü ve Sydney Brenner’ın da yönlendirmesiyle bir noktadan sonra yaptığı iş, solucan embriyosunu gözlemlemeye ve solucanın yumurtadan yetişkinliğe geçişi esnasında karın sinir zincirinin embriyo sonrası gelişimini takip etmeye dönüştü. Süreci gözlemlerken aynı zamanda embriyonun aldığı biçimleri bir kâğıda aşama aşama çiziyordu. Sulston’la aynı zamanda işe başlamış ve aslen enstrümantasyon mühendisi olan John White da bu sırada aynı solucanın sinir sistemi anatomisinin bilgisayar ortamında yeniden yapılandırılmasıyla uğraşıyordu. Sulston ve White aynı yapı üzerinde ayrı ayrı yaptıkları çalışmaları karşılaştırdı ve karın kası zincirinde bulunan yedi farklı motor nöronun (solucanın hareket etmesini sağlayan nöronlar) farklı karakteristik soy tarihlerine sahip olduğunu keşfetti. Böylelikle solucanın anatomisinin küçük de olsa bir kısmına dair birtakım sorular cevaplanmış oluyordu.

Massachussetts Teknoloji Enstitüsünde ekonomi ve matematik eğitimi almış, Harvard Üniversitesinde biyoloji doktorasını yapmış, ardından da araştırma asistanı olarak James Watson ve Walter Gilbert gibi büyük isimlerle çalışmış olan Bob Horvitz, 1974 yılında LMB’ye geldi. Son derece titiz bir araştırmacı olan Horvitz, Sulston’ı, soyun geri kalanını da incelemeye teşvik etti ve ikisi birlikte bu işe giriştiler: Sulston yine sinir sistemi üzerinde çalışırken, Horvitz de kas hücreleriyle uğraşıyordu. Öte yandan ABD’de eşey hücrelerinin gelişimi üzerine çalışan David Hirsch’le iletişime geçen Sulston, ondan da solucanların bu parçasının içinden geçtiği süreçleri incelemesini rica etti. Hirsch bu işi doktora öğrencisi Judith Kimble’a emanet etti. Böylelikle C. elegans’ın farklı sistemleri üzerine üç ayrı kişi çalışma yürütmeye başladı. Sulston ve Horvitz 1977 yılında embriyo sonrası gelişim üzerine yazdıkları makaleyi yayımladı. Aynı yıl Kimble doktora sonrası öğrencisi olarak Sulston’ın bulunduğu laboratuvara geldi ve kendisinin danışmanlığını Sulston yaptı.

Embriyo sonrası gelişim üzerine akıllarındaki sorulara yanıt bulan Sulston, Horvitz ve Kimble, bu kez meselenin daha derinine inmeye karar verdi. Akıllarında hâlâ soru işaretleri vardı: “Her bir hücrenin kaderini belirleyen şey nedir? Hücre, sinir hücresi ya da kas hücresi olmak, hatta ölmek üzere önceden genetik olarak programlanıyor mu?.. Yoksa kimliğini, komşularından aldığı sinyallere karşılık olarak mı geliştiriyor?”[8] John White’ın icat ettiği bir cihaz vasıtasıyla çok önemli birtakım yanıtlara ulaştılar: Belirli hücreler, gelişim sırasında tutarlı bir şekilde ölüyordu. Dahası bu yalnızca solucanlara özgü bir durum değildi; insanlar dâhil çok sayıda canlıda gerçekleşen bir etkinlikti. Diğer bir deyişle Sulston ve ekibi, solucanların hücrelerinin gelişim sırasında bölünüp öldüklerini gözlemleyen ilk kişilerdi.

Sulston’ın genom haritalandırma fikrinin peşine düşmesine sebep olan şey, bir konferansta Drosophilia üzerine çalışan Matt Scott’ın yaptığı konuşmaydı. Sulston ve diğerlerinin Cambridge’de yaptığı şey, hayli basit bir hayvanın yumurtadan yetişkinliğe nasıl geçtiğini ve bu aşamalarda gerçekleşen davranışların nöral ve genetik kökenlerini anlamaya çalışmaktı. Scott ve ekibiyse bunu çok daha karmaşık bir hayvan olan meyve sineği üzerinde gerçekleştiriyordu ve bu aşamalarda moleküler boyutta gerçekleşen etkileşimleri kavramanın yolu, bu molekülleri etkileşime geçiren genlerin işleyişini anlamaktan geçiyordu.

DNA üzerine çalışan Alan Coulson’la birlikte birkaç yıl süren bir çalışmanın ardından solucanın DNA’sını üstü üste binen 17 bin parçaya ayırmışlar, bu parçaların nasıl birleştiğini gözlemlemişler, ayrıca dünyanın farklı bölgelerinden araştırmacıların katkısını da çalışmalarına dâhil etmişlerdi: Solucanın genomunun fiziksel haritası çıkarılmıştı.

1989’da bu çalışma, DNA’nın yapısını keşfeden kişilerden biri olan ve o sıralarda ABD’de insan genomunu haritalandırmaya çalışan James Watson’ın dikkatini çekti. O günden itibaren İnsan Genomu Projesi, biri ABD’de diğeri de İngiltere’de olmak üzere iki ayak üzerinde ilerleyecekti. İngiltere’de bulunan Wellcome Trust, laboratuvara bu çalışma için 1 milyon sterlin aktardı. Ne var ki çok geçmeden hem bu proje hem de Sulston’ın gelecek yaşantısı bakımından bir kırılma yaşanacaktı.

1992 yılında ABD’li patron Rick Bourke, insan DNA’sının dizilenmesi için Seattle’da 50 milyon dolarlık bir enstitü kuracağını, Sulston ve ABD’li meslektaşı Bob Waterson’ın da bu enstitüde çalışmasını istediğini ilan etti. Bilim insanlarının yaptığı keşiflerin patentinden gelecek kârlarla da bu yatırım kendini amorti edecekti. Sulston ve Waterson buna yanaşmaya gönülsüzdü; İnsan Genomu Projesini her ne kadar epey önemsiyorlarsa da solucanın genomunu bir kenara bırakmak istemiyorlardı. Ayrıca bilginin ve keşiflerin patentlenmesi fikri Sulston’ın tüylerini diken diken ediyordu.

Tam bu sırada Watson’ın talebi üzerine Wellcome Trust ekibe 50 milyon sterlin hibe edeceğini açıkladı ve Cambridge’in hemen dışında bir noktaya, İnsan Genomu Projesinin İngiltere ayağının yürütülebilmesi Sanger Centre’ı kurdu. Böylelikle Sulston da Waterson da kamu tarafından fonlanan ve kamunun erişimine açık bir şekilde insan genomunu haritalandırmaya devam ettiler.

Bu noktadaysa ABD’li genetikçi ve işadamı Craig Venter ortaya çıktı. Venter, İnsan Genomu Projesinin gereğinden daha ağır ilerlediğini ve kendi yönteminin kullanılması halinde çok daha hızlı dizileme yapılabileceğini öne sürüyordu. Ancak Venter’ın “kendi yöntemi”, aynı zamanda yapılan keşiflerin patentlenmesi ve kamu erişimine kapanması anlamına da geliyordu. Kimi bilim insanları bu yöntemin fazla “doğrudan” olduğunu ve insanınki kadar karmaşık bir genomun dizilenmesinde yetersiz kalacağını öne sürerken, Sulston ve başkaları da buna ek olarak insan genomunda bulunan genlerin patentlenmesi düşüncesine karşı çıkıyordu: “Örneğin bir insan geni ya da gendeki belirli bir işlev gibi eşsiz bir keşfi patentlerseniz bir tekel yaratmış olursunuz.”[9]

Sulston, gerektiğinde yöneticiler ve fon sağlayıcılarla çatışmaya girmekten de çekinmeden, projeyi vaat ettiği bütçeyle vaat ettiği tarihte (14 Nisan 2003) tamamlamayı başardı. Hem de bunu, genetik alanında tekel olmaya çalışan piyasacı bilim insanlarıyla dişe diş, göze göz kavgaya tutuşarak ve bilimin kamuya açık gerçekleşmesi gerektiğini tereddütsüzce savunarak gerçekleştirdi.

Projenin hedefi, insanı oluşturan tüm hücrelerdeki tüm genlerin dizilenmesi değildi. Hücre çekirdeğinde bulunan kromatinin iki yapısından biri ökromatin, diğeri de heterokromatindir. Proje kapsamında dizilenmesi planlanan ve gerçekleştirilen de insan genomunun %92’sini oluşturan ökromatik bölgelerdi. Proje, ökromatik insan genomunun %99.99’unu %99.99 doğrulukla dizilemeyi başarmıştı.[10]

Sonuç itibariyle Sulston’ın bıraktığı miras yalnızca genetik alanında gerçekleştirilen bu muazzam projenin teorik ve pratik çıktılarını değil, aynı zamanda bilim insanı sorumluluğunun nasıl taşınması gerektiğine örnek teşkil ederek hem bilimsel hem de insani ahlak açısından da birtakım sonuçları kapsıyor.

Kaynaklar

Schmutz vd., 2004. Quality assessment of the human genome sequence. Nature 429, 365-368. doi: 10.1038/nature02390

Sulston, J. & Ferry, G., 2002. Common Thread: A Story of Science, Politics, Ethics and the Human Genome. The Joseph Henry Press: Washington, DC.

https://www.theguardian.com/science/2002/oct/09/genetics.science (Erişim tarihi: 7 Nisan 2018)

https://www.theguardian.com/science/2018/mar/09/sir-john-sulston-pioneering-genome-scientist-dies-aged-75 (Erişim tarihi: 4 Nisan 2018)

Dipnotlar:

[1] https://www.theguardian.com/science/2018/mar/09/sir-john-sulston-pioneering-genome-scientist-dies-aged-75 (Erişim tarihi: 4 Nisan 2018)

[2] Sulston, J. & Ferry, G., 2002. Common Thread: A Story of Science, Politics, Ethics and the Human Genome. The Joseph Henry Press: Washington, DC.

[3] Age.

[4] Age, s. 16.

[5] 2:1: İngiltere’de üniversiteden mezun olan öğrencilerin içinde bulundukları yüzdelik dilimi göstermede kullanılan bir ifade. Öğrencilere ağırlıklı not ortalamalarına göre üç sınıf onur payesi verilir: Üçüncü (en düşük) sınıf 3 ile iki alt sınıfa ait ikinci (orta) sınıf 2:1 (yüksek) ve 2:2 (düşük) ile birinci (en yüksek) sınıfsa 1 ile gösterilir. – yn.

[6] Age, s. 17.

[7] Age, s. 20.

[8] Age, s. 31.

[9] https://theguardian.com/science/2002/oct/09/genetics.science (Erişim tarihi: 7 Nisan 2018)

[10] Schmutz vd., 2004. Quality assessment of the human genome sequence. Nature 429, 365-368. DOI: 10.1038/nature02390