GENETİĞİ DEĞİŞTİRİLMİŞORGANİZMALAR - 2

DR. ONUR YILMAZ2017

Ziraat Fakültesi, Zootekni Bölümü, Biyometri ve Genetik A.B.D.

DOĞALYOLLARLAGENAKTARIMYÖNTEMLERİ

Konjugasyon

Transformasyon

Transdüksiyon

Retroviral transdüksiyon

Agrobacterium

YAPAYYOLLARLADİREKOLARAKGENAKTARIMYÖNTEMLERİ

FizikselYöntemler

PronüklearMikroenjeksiyon

BiyolistikTransformasyon

KimyasalYöntemler

KalsiyumFosfatYöntemiiletransfer

Liposomearacılığıiletransfer

PolyethyleneGlycol aracılığıiletransfer

ElektrikselYöntemler

Elektroporasyon

TRANSGENİK ORGANİZMALAR

• Transgenik organizmalar farklı genlerle genetik materyali değiştirilen organizmalar olarak tanımlanmaktadır.

• Bu yabancı materyal  aynı türdeki canlılardan olabileceği gibi farklı türlerden de olabilir.

• Transgenik hayvanların kullanımı biyoloji, tıp ve veteriner hekimlik alanındaki araştırmalar için çok sayıda yeni fırsat sağlamaktadır

TRANSGENİK HAYVANLAR VE KULLANIM ALANLARI

TRANSGENİK HAYVANLAR 

• İnsan ve hayvanlar için çok önemli olan bazı protein ve farmasötikmaddelerin sentezlerini kodlayan genleri embriyolara transfer ederekürünlerinde bu maddeleri salgılayan Transgenik Hayvanlar elde edilmesiplanlanmaktadır

• İnsanlarda önemli bozukluklara neden olan genetik hastalıklarınsaptanması ve tedavisi amacıyla hayvanların model olarak kullanılmasıamaçlanmaktadır.

HAYVANLAR ÜZERİNDE YAPILAN ÇALIŞMALAR VE SAĞLADIĞI YARARLAR 

• Büyüme özelliklerinin geliştirilmesi

• Süt veriminin artırılması

• Terapötik maddelerin sütle salgılanması

• Laktozsuz süt üretimi

• Döl veriminin artırılması

• Yumurta veriminin artırılması

• Yapağı veriminin artırılması

• Gen aktivitesinin artırılması

• Hastalıklara direncin artırılması

ÇİFTLİK HAYVANLARINDA SOMATOTROPİN KULLANIMI VE ETKİLERİ

• Hayvanlarda büyüme ve gelişmenin hızlandırılması isteği eski zamanlara kadar uzanmaktadır. 

• Bu amaçla  gerçekleştirmek için çeşitli gen kaynaklarına sahip hayvanlar kullanılmış, bilinçli seleksiyon yöntemleri uygulanmış ve bir dereceye kadar başarı sağlanmıştır.

• Ancak bu yöntemlerle hayvanların fiyolojik sınırlarının ilerisine de gidilememiştir. 

• Genetik iyileştirme için seleksiyonun yanı sıra son zamanlarda bazı biyoteknolojik yöntemlerde kullanılmaya başlanmıştır. 

HAYVANLARDA BÜYÜMEYİ HIZLANDIRMAK İÇİN BAŞLICA İKİ UYGULAMA YAPILMAKTADIR.

• Eksojen somatotropin kullanılması: Hormon enjeksiyon yöntemi ile hayvan verilir..

• Somatostatin İnaktivasyonu:

Somatostatin somatotropinin salgılanması üzerine baskılayıcı bir etki yapmaktadır. Çiftlik hayvanlarında canlı ağırlık artışını sağlamak için somatostatin’e karşı bağışıklama yapılarak baskılayıcı etki ortadan kaldırılabilmekte ve başarılı sonuçlar alınabilmektedir  

• Somatotropin hormonu bütün hayvanların hipofiz bezinden salgılanan protein yapısında bir hormondur. 

• Önemli bir ön hipofiz hormonu olan somatotropin hormonu aynı zamanda Gelişim hormonu (Growth Hormone (GH)), Somatotrop hormon (STH), Somatotrofik hormon olarak da adlandırılmaktadır 

• Somatotropinler steroid hormonlar gibi ağız yoluyla alınması durumunda etki göstermezler ve normal proteinler gibi sindirilirler. Ancak enjeksiyonla etkinlik gösteririler.

• Protein hormonlar (İnsülin, ST vb.) steroid hormonlara göre daha uzun aminoasit zincirine sahiptir. 

Somatotropin türe özgü salgılanan bir hormondur. Yani bir türde gösterdiği etkiyi diğer türde göstermez.

Türler BST’ye BenzerAminoasit sayısı Homoloji

Koyun 189 % 99,0

Domuz 173 % 90,6

İnsan 127 % 66.,5

At 171 % 89.5

Tavuk 145 % 75.9

(Foster, 1999)

REKOMBİNANT SOMATOTROPİN ÜRETİMİ VE HAYVANCILIKTA KULLANIMI

• Büyüme hormonunun laktasyondaki ineklerde süt üretimini artırdığı ilk olarak 1937 yılında Asimov ve Krouze adlı bilim adamları tarafından ortaya konmuştur 

• 19. yüzyılın başlarında somatotropin hormonu ancak kesilen hayvanların hipofiz bezlerinden elde edilebilmekteydi. Bu durum bu konudaki ilerlemelerin kısıtlı olmasına neden olmuştur.

• Birbiri ardına yapılan çalışmalar Somatotropin kullanımı ile süt veriminin %10‐15 oranında artığını bildirmektedir. 

• Ticari olarak laktasyon döngüsünün son 2/3’lük veya 3/4’lük kısmından sonra enjeksiyon olarak uygulanmaktadır. Genel olarak BST laktasyonun başlarında ve süt verimi pik yapmadan uygulandığında süt veriminde ya artış olmamakta yada artış çok düşük düzeylerde artmaktadır.

• İneklere doğumdan sonraki 60‐80 günlerde günlü mg/kg dozlar halinde laktasyonun sonuna kadar deri altı veya kas içi somatotropin verilmesi süt salgısı ile süt veriminin artacağı bildirilmektedir.

• Süt üretimindeki artışın sürekliliğini sağlamak günlük olarak BST enjeksiyonu veya uzun süre etkisini sürdüren deri altı uygulamalarla mümkündür. Deri altı implant uygulaması ile 2‐4 hafta etkisini sürdürmektedir  

REKOMBİNANT SOMATOTROPİN KULLANIMININ ÇİFTLİK HAYVANLARI 

ÜZERİNE ETKİLERİ

• Somatotropin hormonunun hayvan sağılığı üzerine etkisi genellikle süt verimi ve süt bileşenlerine etkisi ile birlikte incelenmiştir. 

• Birçok araştırmada rBST uygulamasının hayvanların sağlığı üzerine olumsuz bir etkisinin olmadığı bildirilmiştir. 

• Buna karşın Burton ve ark. (1990) ve Abaş ve ark (2001) rBStuygulanan hayvanlarda laktasyon başlangıcında artan süt verimine paralel olarak enerji ve azot dengesizliğinin görülebileceğini ve bunun sonucu olarak da östrus siklusununolumsuz yönde etkilenebileceğini bildirmişlerdir.

• BST’nin süt üretimine etkisi ile hayvanların bakım besleme koşulları yakından ilgilidir. Amerika, Avrupa ve Afrika’da yapılan çalışmalarda bakım besleme ve BST uygulamasının başarısı arasındaki korelasyon katsayısı 0,58 olarak bildirilmiştir. 

BST’nin laktasyondaki ineklerde özel dokulara etkisi ve fizyolojik değişimler (Bauman, 1989)

Doku Gözlemlenen Etkiler

Meme Dokusu

Normal kompozisyona sahip süt üretimi artar Alınan besinlerin süt sentezi için kullanım oranı artar Salgı hücrelerinin aktivitesi artar Kan dolaşım hızı süt üretimindeki artışa paralel olarak

artar

Karaciğer Dokusu Glikojenesisin bazal oranı artar Glikojenezi dizginleyen insülin azalır

Adipoz Doku Pozitif enerji balansında azalma Negatif enerji balansında artma

Pankreas Dokusu Etkisi yok

Böbrek Dokusu Vitamin D3 üretiminde artış

Barsak Dokusu(laktasyon harici)

Süt için gerekli Ca, P ve diğer minerallerin emilimindeartış

Kalsiyum’a bağlanan protein miktarında artış

Farklı türlere Sığır Somatotropin uygulaması ile elde edilen sonuçlar (Foster, 1999)

Tür Referans Formülasyon Sonuç

Kuzu Rosemberg et al, 1989 Bikarbonat tampon solüsyonu

30 günlük periyot için 3,3 mg/gün’lük dozlarda büyüme oranında artış

Bufalo Ludri et al, 1989 Fosfat tampon solusyonu

Günlük 25‐50 mg dozlarla süt üretimi %17‐30 civarında 

artmaktadır

Koyun Stelwagen et al, 1993 Belirtilmemiş0,1mg/kg/gün’lük dozlar süt 

üretimini %42 artırmaktadır

Tavuk Buonomo et al, 1988Bikarbonattampon solüsyonu

0,5 veya 2,5 mg/kg/gün ağırlıkazancını ilk haftada %6,1‐6,9 oranında artırmaktadır ancak 2. hafta herhangi bir 

etkisi yoktur

Tavuk Dean et al, 1993 Karbonat solüsyonu

250µ hipofiz veya rBSTembriyogenesisin

11.gününde vücut ağırlığı artmaktadır

• BST plesantal yola yavruya geçmemektedir. Yani ineklerdeki BST uygulamasının etkileri yavrularda görülmemektedir. Birçok araştırma BST uygulanmış ineklerin yavrularının sağlıklı ve normal büyüme oranına sahip olduğunu buna ek olarak da buzağılamada herhangi bir olumsuzluğun meydana gelmediğini bildirmiştir 

Bazı yetiştirme uygulamalarının yerine getirilmesi BST uygulamasından daha etkin sonuçlar alınmasını sağlamaktadır. 

Bunları şöyle sıralayabiliriz;

• Sürünün ve hayvanların bireysel performanslarının kaydedilmesi

• Düzenli olarak rasyon analizlerini yapılması

• Gerekli olan rasyon içeriğinin süt verimi ve vücut kondisyon skoruna göre düzenlenmesi

• Koruyucu sağlık programlarının devreye sokulması

• İyi süt üretim pratiklerinin uygulanması

• Üreme programlarının iyi nitelikte olması gerekir.

REKOMBİNANT SOMATOTROPİN KULLANIMININ HAYVANSAL ÜRÜNLER 

ÜZERİNE ETKİLERİ

• Tüketicilerin BST uygulanmış sütlerin tüketimi ile ilgili kaygıları bulunmaktadır.

• BST normal olarak ırklara göre değişmek üzere sütte 2‐10 ppm kadar bulunmaktadır. 

• BST uygulanmış ineklerin sütleri ile uygulanmamış olanların ki karşılaştırıldığında içerik bakımından herhangi bir farklılık gözlemlenmemektedir.  

• BST kullanımı nedeniyle sütün içeriğinde herhangi bir değişim meydana gelmemektedir. Aynı zamanda yapılan çalışmalar sütün güvenilirliğinin de değişmediğini bildirmektedir 

Süt üretimini artırmak üzere verilecek  somatotropin gayet doğaldır ki sütteki somatotropin miktarını artıracaktır. BST uygulanmış hayvanlarla uygulama 

yapılmamış hayvanların kullanıldığı karşılaştırmalı araştırmalarda 

• Sütün pıhtılaşma, 

• Donma noktası,

• pH değerleri, 

• Sütün kompozisyonu (yağ, laktoz, protein, diğer elementler vb.)

• Sütün diğer fiziksel ve kimyasal parametreleri 

• Etin  kalitesi yönlerinden bir farklılığın meydana gelmediği açıklanmıştır

REKOMBİNANT SOMATOTROPİNİN İNSAN VE HAYVAN SAĞLIĞI ÜZERİNE ETKİSİ

• Bazı çalışmalar meme enfeksiyonları ile BST arasında bir ilişkinin bulunmadığını belirtirken bazıları BST kullanımı ile meme bezleri enfeksiyonlarında artış olacağını bildirmektedir. Bu artış üretimin artması ile açıklanabilir 

• Somatotropin kullanımı ile sütteki somatotropin artışı insanlarda bir zarara neden olmamaktadır. Sütün kaynatılması halinde hormonun tahrip olacağı böylelikle biyolojik aktivitesini devam ettirmeyeceği ve sindirim sistemindeki enzimler tarafından kolayca inaktive edileceği bildirilmektedir 

• Amerika Ulusal Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) doğal veya rekombinantsomatoropinin insan sağlığına herhangi bir olumsuz etkisinin olmadığını bildirmiştir. Ayrıca FDA BST kullanımında herhangi bir kısıtlamada getirmemiştir 

• BST uygulaması sonucunda meydana gelebilecek Meme problemleri, ketozise yakalanma riski, süt humması, ayak ve bacak problemleri gibi olumsuzlukların ortaya çıkma olasılığı BST uygulanmamış yüksek verimli hayvanlarla aynıdır. 

• Avrupa Birliği ve Kanada Sağlık örgütü mastitis, ayak bacak problemleri ve üreme problemleri nedeniyle rBST kullanımına karşı olduğunu açıklamışlardır.

SONUÇ OLARAK;

• Büyüme hormonu katkılı süt üretimi doğal bir üretim yolu değildir 

• İnsanların hormon katkılı ürünleri tüketmesi sonucunda ne olacağı kesin olarak bilinmemektedir 

• Doğal veya sentetik olarak kullanılan somatotropinin kullanım dozları hakkında yetiştiriciler ve tüketiciler bilgilendirilmelidir. 

• Ürünlerin etiketlerinde bu hormonun kullanıldığına dair bir ibarenin bulunması gerekmektedir.

TERAPÖTİK MADDELERİN SÜTLE SALGILANMASI 

• Transgenik hayvanlar medikal ürünlerin üretilmesinde vetransplantasyonlarda kullanılacak çeşitli organların üretilmesinde yararlarsağlamaktadır.

• Örneğin; insanlarda kanın pıhtılaşmasında görevli olan pıhtılaşma faktörüIX geni, koyunların beta‐laktoglobulin genine bağlanarak oluşturulanhibrid gen yapısı, koyunlara verildiğinde sütleriyle faktör IX’u salgıladıklarıtespit edilmiştir.

LAKTOZSUZ SÜT ÜRETİMİ 

• Bebekler ve gençlerde, sütte bulunan laktoz kolayca metabolizeedilebilmektedir.

• Ancak ilerleyen yaşlarda bu yetenek azalmaktadır. Süt barsaklardakolayca sindirilememektedir. Bu durum birçok insanda farklırahatsızlıklara neden olmaktadır.

• Bu nedenle bu tip insanlar süt tüketimleri sırasında ya süt içerisinebelli oranda süt şekerini ayrıştıran laktoz enzimi katmakta yadatransgenik hayvanlardan laktozsuz süt elde ederek içmektedir.

BALIKÇILIK SEKTÖRÜNDE 

• Balıklara aktarılan özelliklerin başında büyüme hızının arttırılması

• Balıkların hastalıklara ve çevreye olan dayanıklılıklarının arttırılması

• Yine Balıkçılık sektöründe modern biyoteknolojinin uygulanması, aşılarıve teşhis kitlerini de kapsamaktadır.

HAYVAN SAĞLIĞI ÜRÜNLERİ 

• Hayvancılık sektöründe aşı ilaç ve biyolojik ürün üretiminde degenetik yapısı değiştirilmiş organizmalar kullanılmaktadır.

• Aşı çalışmalarında, şap hastalığı, kuduz, hepatitis B, parvoviruslar,sığır papilloma, herpes, IBR, yalancı kuduz, Rift vadisi humması,vesiculer stomatitis, TGE (domuzların), kedi ve sığırların kan kanserivs. ile bazı kanatlı hastalıları (IB, ILT, IBD, LL, Marek, Newcastle vs.)önde gelen çalışmalardır.

• Rekombinant kuduz, şap aşısı gibi aşılar satışa sunulmuş durumdadır.

HAYVAN YEMLERİ VE YEM KATKI MADDELERİ ÜZERİNE OLAN ÇALIŞMALAR 7 TEMEL NOKTA 

ÜZERİNDE YOĞUNLAŞMAKTADIR. 

• Yemlerin kalitesinin yükseltilmesi• Hayvanların yemden yararlanma kabiliyetinin artırılması• Rumenin mikroflora ve mirofaunasının düzeltilmesi• Bitkilerden istenmeyen bileşenlerin çıkarılması• Gıdaların önceden bazı enzimlere muamelesi• Bitki silajlarında mikrobiyal inokulantların kullanılması• Tek hücre proteinlerinin kullanılması