Oxford Nanopore’un geliştirdiği yeni teknoloji bilim dünyasında yankı uyandırdı.
DNA’ları laboratuvara götürmeden yerinde test etme imkanı verecek yeni teknoloji ile DNA dizilimlerinin kısa sürede saptanabileceği söylendi.
ABD’nin Florida eyaletine bağlı Marco Island’da düzenlenen Genom, Biyoloji ve Teknoloji toplantısında bilim dünyasına tanıtılan bu alet hakkında biyoteknoloji ve özellikle genetik mühendisliği üzerine çalışan Burak Över ile kısa da olsa söyleşi yapma şansı yakaladım. Över, San Francisco’daki Third Security LLC isimli risk sermayesi firmasında birleşme & devralma (M&A) ve entegrasyon operasyonları konularında çalışıyor.
Över ile ilk kez, DNA teknolojileri devi İllumina’da teknoloji platformları ve ürün geliştirme takımlarında uzman olarak çalıştığı dönem tanışmıştım, kendisinden insan DNA’sı hakkında bilgi istemiştim, şöyle demişti: “Üç milyar tane base-pair adı verilen çift nucleotide molekülünün birbirleriyle birleşmesinden oluşur, işte A ile T, G ile de C birleşerek, double helix formunu oluştuyorlar, ama her insanda bu formasyon da belli farklar oluyor; bunlar da SNP (single nucleotide polymorphism) adı altında herkesin birbirinden farklı görülmesine veya başka hastalıklara yol açıyor.
Hücrelerdeki DNA’nın parçası olan yirmi bine yakın gen, Gene Expression adı altında aminoacid/protein üretimine yol açıyor, bu da zaten yaşam demek. Örneğin kanserli bir hücrenin DNA’sı kötü protein salgılanmasına yol açıyor, şu an genetik araştırmalarda kullanılan DNA dizimleme saptayıcı (Sequencing) sistemleri bunları en erken/hatta doğuştan itibaren anlamak için kullanılıyor. DNA dizimleme saptayıcı sistemi üç milyar base-pair’in haritasını en kısa sürede, en doğru şekilde çıkartıp, bunu diğer DNA’larla karşılaştırır, mesela belli bir noktada aynı SNP’e sahip şahısların aynı hastalıklara yakalandıklarını gösterebilir. Bir bebek örneğin önümüzdeki birkaç yıl içinde kapsamlı bir nüfusla karşılaştırılarak doğar doğmaz kanser olup olmayacağını veya diğer kalıtsal hastalıklara yakalanacağını öğrenebilecektir ve yaşamını da ona göre yönlendirebilir, diyetine, tarzına dikkat ederek. Çünkü bugün en basitinden kanserden Amyotrophic lateral sclerosis (ALS)’e kadar bir sürü hastalık genetik faktörler yüzünden veyahut DNA Methylation denen yaşam şeklinin DNA haritasına ve Gene Expression’a katkısı yüzünden ortaya çıkıyor.”
Bu defaki görüşmemizde, DNA araştırmalarının başdöndürücü bir hızla geliştiğini, yeni biyokimyasal teknolojilerin, optik alanındaki son gelişmelerin olumlu sonuçlar verdiğini söyleyen Över, dünyanın ilk minyatür hale getirilmiş, kullanıldıktan sonra atılabilen DNA dizilimi saptayıcısı olan ‘MinION’ adlı aletin DNA şifrelerini saatler, hatta dakikalar içinde çözme imkanı vereceğini düşünenlerden.
Bu alet, içerisinde kamera ve lazer sistemi olmadığı için dokuzyüz dolara insanın tüm gen haritasını (DNA dizimleme) çıkartabilecekmiş. Sistemin çalışma prensibi SMRT (Single Molecule Real Time) DNA Dizilim Mekanizması – yani tek bir base-pair molekülün, nanogözenekten geçerken çıkardığı iyonik akımı sensor yardımıyla okumak üzerine kurulu. Karşılaştırma olarak İllumina’nın ilk jenerasyon DNA dizilimi saptayıcısı Genome Analyzer, 2008’de yaklaşık kırk bin dolar’a bu işlemi yapabiliyormuş. DNA dizilimlerini hızla okumak için 2000’lerin ortasında geliştirilen nanogözenek dizimleme teknolojisinden faydalanıldığnı belirten Över, şu anki sistemin çok kullanışlı olduğunu söyledi: “Bu minik alette optik sensor ve okuyucu var, 2000 yılında insan DNA’sının haritasını oluşturmak için yaklaşık iki sene süre gerekmişti, bir milyar dolardan fazla para harcanmıştı. Sistemler oldukça pahalıydı, bundan iki sene önce İllumina’nın HiSeq serisi yedi yüz bin dolar civarında satışa sunuluyor, ayrıca, senede bunun yarısı kadar da consumable tüketimi gerektiriyordu, karşılığındaysa on binle yirmi bin dolar arası bir birey başına tüm DNA dizimleme fiyatı çıkartıyordu… Şimdi ise dokuzyüz dolar sonucu o haritayı çıkarabilirsiniz. Çığır açan bir gelişme. Elle tutulabilen bir makine olması ayrıca avantaj. Önceki makine odalara sığmayacak tarzda büyüktü. Oxford Nanopore, son üç senedir tüm endüstrinin takip ettiği bir şirket olmasına rağmen tahminler ürünün 2015 civarı çıkabileceği yönündeydi. Şu an 2012’ de çıkması, tüm endüstrinin üç sene ileriye gitmesi demek. Çok kısa zaman içinde, hastahanelerde kan örneği almaya başlayacaklarını ve oradan da doğum anından hemen sonra tüm DNA dizimlemesi çıkartılacağını ön görüyorum. Doğum sonrası bebeklerin anında kan örneği alınarak yapılabilecek bu işlem mesela. 2008’de bile bu işlemler çok uzun zamanlar alıyordu, yaklaşık altı-yedi haftada bir insanın tüm genomu dizimlenebiliyordu. Şu an onbeş dakikadan bahsediyoruz.”
Şirketin baş teknoloji yetkilisi Clive Brown, teknolojinin yüzde dörtlük bir hata payıyla çalıştığını, ancak sistem piyasaya sürülene kadar hata payını yüzde bire indirerek mevcut sistemlerle daha iyi rekabet eder hale getireceklerini söylemiş. On yıl önce hata yüzde yedi imiş. Daha fazla aşağı çekemeyeceklerini söyleyen bilim insanları var, ne dersiniz?
Bütün çıkan yeni DNA dizilim sistemlerinde hata payları yüzde on-yirmi arasıdır. SMRT Teknolojinin ilk versiyonlarını çıkartan Pacific Biosciences, kendi sistemi RS’i yedi yüz bin dolara satarken yine yüzde onbeş-yirmi’lik bir hata payından bahsediyorduk 2010’da. Hata payları özellikle consumable denen biyokimyasal teknolojilerin gelişmesiyle zamanla azalacaktır, nitekim İllumina’nın bir önceki jenerasyon makinelerinde bunu zaten gördük.
Ben şahsen Oxford Nanopore’un yaptığı bu açıklamayı sağlık bilimleri konusunda bir milat olarak görüyorum, bundan on sene önce bile sadece hayal olarak idrak edilebilecek onbeş dakikalık bir dizimlemenin bundan sadece belki üç,beş sene sonra “bir” dakikaya inmesi, ardından gerceklestirilebilecek hızlı bir anitasyonla (ki bu konuda da bir sürü şirket arasında yarış son sürat devam ediyor) ve sonuçların aynı şekilde hızlı yorumlanmasıyla bireyin ve daha da önemlisi insanlığın binlerce yıldır cevabını aradığı tüm soruların da süratle cevaplanabileceğini, yaşam kalitesinin de paralelde ilerleyen gen terapileri ve diğer teraputik sistemlerle toptan gelişeceğini düşünüyorum. Ne mutlu ki şu anki kuşak sağlık bilimleri konusunda bir devrime tanıklık ediyor.
