Aspir bitkisi
Canlıları kullanarak üretim yapmak çok eskilere dayanan bir olgudur. Çiftçilerin çaprazlayarak elde ettikleri melez tahıllar bu türlerin günümüze kadar gelen ehlileşme sürecinin başlangıcı olmuştur. Benzer şekilde şarap, bira ve yoğurt yapımı da tıpkı melezleme gibi geleneksel biyoteknolojinin önemli örnekleridir. Günümüzde ise biyoteknoloji sofistike genetik yöntemlerin kullanıldığı, GDO’ların, klon koyunların, kök hücrelerin üretildiği çok disiplinli popüler bir alandır. Şarap yapımından bizi bu noktaya getiren süreci anlamak için biyolojideki gelişmelere bakmak yeterlidir. Başta DNA olmak üzere hücresel moleküllerin aydınlatılması ve akabinde DNA’yı değiştiren enzimlerin keşfi biyolojinin moleküler seviyede hareket alanını genişletmiştir. Moleküler biyoloji ve genetikteki bilgi birikimi 80’li yıllardan itibaren ivme kazanmıştır. Öyle ki hücredeki kimyasal reaksiyonların daha iyi bilinmesi onun kimyasal bir fabrika gibi kullanılabilmesi düşüncesini doğurmuştur. İlk biyoteknoloji firmalarından Genentech Inc. 1977’de bir insan proteinini (somatostatin), bir yıl sonra da insülini genetiği değiştirilmiş bakteri hücresinde üreteceğini açıklamıştır. Genetik değişimlerin fazlasıyla yapıldığı günümüzde ise çok çeşitli başarılı örneklere karşın ticarileşmiş ürün sayısı azdır. İnsülin bu bağlamda üretimi en iyi optimize edilmiş biyoteknolojik ürünlerden biridir.

BİYOTEKNOLOJİK İLAÇLAR PAHALI ve KİŞİYE ÖZELBugün istenen amaç doğrultusunda herhangi bir canlı organizmada üretim yapılabilir. Koli basili olarak bilinen Escherischia coli iyi bir örnektir. Yapısı üretim için ideal şartlara getirilen E. coli bir çok büyüme hormonu ve terapötikleri hücre kütlesinin %50’sine kadar üretebiliyor. İnsan hormonları, kolera aşıları ve gıda koruyucuları bunlardan bazıları. Maya, insan ve bitki hücreleri ise bakteriye göre daha kaliteli ürün verebiliyorlar. Günümüz itibariyle ABD’de satılan ilaçların %20’ye yakını “genetiği değiştirilmiş” organizmalarda ürettiriliyor. Bu ilaçlar içinde aşılar %37, farmasötikler %10’luk bir oranda. Sonuçta kullandığımız ilaçların çoğu yine geleneksel (kimyasal) yollarla üretiliyor. Ancak, biyoteknolojik ilaçlar arasında hormonlar gibi daha karmaşık yapıda moleküller var. Örneğin kronik böbrek yetmezliğiyle ilişkili anemide kullanılan bir ilaç temelde kan yapımında rol oynayan bir hormondur (eritropoetin) ve genetiği değiştirilmiş memeli hücrelerinde üretilmiştir. Bir diğeri kemoterapi hastalarında enfeksiyonlara karşı kullanılmaktadır. Araştırmalar gelecekte daha iyi çözünürlükte, yapısal stabiliteleri yüksek ilaçların üretilebileceğini gösteriyor. Genom çalışmalarındaki ilerlemeye bağlı olarak, kişiye özel ilaçlar geliştirilebilir. 2011’de FDA’nın onayladığı yeni bir ilaç (Zelboraf) deri kanseri hastaları arasında sadece özel bir mutasyonu taşıyanlar için geliştirilmiştir.

Bu tipte ilaçların geliştirilmesi için patent başvurusu yapan ve biyoteknolojiye yatırımı sürdüren ülkeler arasında Belçika, Finlandiya ve Hollanda başı çekerken; AR&GE, yetişmiş uzman ve yayın sayısında ABD, Singapur ve İsviçre lider ülkeler (Kaynak : OECD ve Scientific American). Scientific American dergisinin yapmış olduğu ülkeler sıralamasında biyoteknolojik innovasyon bazında Türkiye 33. Sırada (36 ülke arasında) yer alıyor. Türkiye özellikle eğitim, işgücü ve ayırdığı bütçe açısından düşük skorlar almıştır. Gelecekte Türkiye biyoteknolojik üretimde ve GDO analizlerinde kendine yeterli olabilecek midir? Ya da sadece takipçi mi olacaktır?

BİTKİLERİN ÖNEMİBugün endüstriyel üretimde de biyoteknoloji sağlam adımlarla ilerlemektedir. Çeşitli enzimler, gıda katkı maddeleri , amino asitler, biyopolimerler ve antibiyotikler bakterilerde üretilebiliyor. Bu ürünlerdeki olası risklerin belirlenmesi kapsamlı araştırmaları gerektirir. Biyotek endüstrisinin bu araştırmalara ayırdığı bütçeler ne yazık ki AR-GE ile karşılaştırıldığında çok düşüktür. Esasen ürünlerin GD organizmada doğru katlanma yapması ve insan sağlığına zarar vermeyecek şekilde üretilmesi hedeflenmiştir. Ancak bazı zorluklar bakteri yerine yeni konak adayların denenmesi konusunda bilim insanlarını zorlamıştır. Bu adaylardan biri bitkiler. Bugüne kadar gıda, tekstil ve biyoyakıt sektörlerinin merkezinde yer alan bitkiler üretim için de çok önemli bir canlı grubu haline gelmiştir. Bitkilere genetik müdahale yapılmadan sadece doku kültürü teknolojisiyle (dokuları bir solüsyon içinde büyüterek) bazı maddeler ürettirilebilir. Bunlar arasında renklendiriciler, antibakteriyeller ve anti-kanser hammaddeleri bulunur. Yani genetiği değiştirmeden bitkide üretim yapılabilir. Ayrıca genetik yapı değiştirilerek bitkinin normalde üretmediği kimyasallar da üretilebiliyor (Biyofarming). Bunlar arasında kolera ve antraks aşısı, interferon, lipaz, antikorlar ve tripsin gibi enzimlerin yanı sıra kollajen ve kartilaj gibi insan dokuları var. Bu üretimler en çok mısır, tütün, patates, pirinç ve deniz yosunlarında yapılıyor. AR-GE aşamasında olan bu sektörde henüz onaylanmış bir ilaç veya madde bulunmamaktadır. Ancak 2009 yılında SemBioSys şirketi insülini aspir bitkisinde (Şekil 1) üretmiş ve tüm risk testlerini yaparak bakteriyel eşdeğerinden farksız olduğunu göstermiştir. Bu çalışma terapötik üretiminin bitkilere kayabileceğini gösteriyor.

BİYOYAKIT ÜRETİMİNDE GDO’LAR
Biyolojik bilimlerdeki gelişmeler bu ivmeyle devam ederse üretim ve hizmet sektörlerine daha fazla değer katacak yeni bir ekonomi doğabilir. OECD yayınladığı “2030 Biyoekonomi” raporunda genler ve karmaşık hücresel süreçlere dayanan yeni biyoteknolojik uygulamaların geliştirileceğini ve bunların en fazla sağlık ve endüstriyel sektörleri etkileyeceğini öngörmekte. Küresel nüfus, 2030 yılında daha çok az gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde artarak 8.3 milyara ulaşacaktır. Diğer yandan küresel iklim değişiklikleri ve biyoçeşitlilikteki kayıplar günümüzde dahi tarımda verimi düşürmektedir ve tarımsal alan sıkıntısından çok su azlığı sonucu oluşan kuraklık ve tuzlanma gibi abiyotik stres faktörleri etkili olmaktadır. Özellikle hızla yükselen sıcaklıklar bitkisel patojenlerin hastalık oluşturmasına neden oluyor. Raporda bu şartlara dayanıklı yeni GD varyetelerin geliştirilmesi önerilmektedir. Ancak son araştırmalar genetik değişiklik içermeyen yeni yaklaşımların yolda olduğunu da gösteriyor. Her durumda pestisit kullanımını elimine ederek toprağın kirlenmesini önleyecek ve klasik ziraatin izlerini ortadan kaldıracak kimyasala dayanmayan yeni bir tarımsal anlayış benimseniyor. Tarımın dışında biyoyakıtlar öne çıkan diğer bir konu. İkinci ve üçüncü nesil biyoyakıtlar çevreyle dost yem bitkilerinden üretilebilecek. Nişasta bazlı biyoetanol üretimi lignoselülozik otsul ve odunsul bitkilere kayacaktır. Lignoselülozik biyoetanolün eldesinde hemiselülozu ve organik atığı şekere çeviren enzimler kullanılmaktadır. Bu enzimlerin katalizini daha iyi bir hale getirmek için British petrol ve DuPont gibi firmalar modern biyoteknolojiye yatırım yapmaktadır.

GELECEKTE BİYOTEKNOLOJİ PAZARLARIBiyoteknolojiye en fazla yatırım yapan ülke kuşkusuz ABD’dir. Son 10 yılda ilaç geliştirmede dünyadaki toplam AR&GE’nin %64’ünü, biyoteknolojik ilaçlardaki AR&GE’nin ise %80’ini ABD kökenli kuruluşlar yapmıştır. Başlıca kanser, enfeksiyöz ve otoimmün hastalıklar hedef alınırken spesifik örneklerde vardır. Örneğin, deri kanserine karşı virüs bazlı aşılar, yaşlanmaya karşı füzyon proteinleri ya da antisens ilaçlar gibi. Bu ilaçların keşfi ve güvenilir şekilde geliştirilmesi uzun süren pahalı bir süreçtir. 2010 yılında firmaların bu ilaçları geliştirmek için harcadıkları para yaklaşık 67.4 milyar dolardır ki 2008 krizinden sektörün fazla etkilenmediği de gözlenmiştir. ABD’de sadece biyoteknoloji temelli üretim yapan 1600’e yakın firma faaliyettedir. ABD’yi gerek firma sayısında gerekse ihracatta Almanya, Fransa ve İngiltere izler. Biyoteknoloji yoluyla 100’den fazla hastalığa karşı geliştirilmiş çeşitli aşamalarda 400 kadar ilaç ve aşı üzerinde çalışıyorlar.
Peki batı tekelinde görünen bu pazarların gelecekteki durumu ne olacak? Daha önce bahsettiğimiz biyoteknolojik innovasyon skoru listesinde ABD’den sonra ikinci konumdaki ülke Singapur. Bu alana yatırım yapan ülkeler içinde Singapur, Çin ve Hindistan dikkat çekmektedir. Hindistan 5 senede 1.7 milyar dolar harcayarak 20’ye yakın biyoteknoloji parkı kurmuştur. Bu ülkeler biyoteknoloji politikalarını ve ticaret altyapılarını hızla oluşturmakta, kamu ve özel sektör ortaklıklarını teşvik etmekte, lise ve üniversite düzeyinde nitelikli insan gücü yetiştirmektedirler. Kısacası iklim değişiklikleri, tarım ve ormancılıkta yaşanan sıkıntılarda ve gerekse biyoyakıt üretimlerinde esas pazarlar yakın gelecekte doğuya kayabilir.

GDO 2012 Sunum FG CD ye konan
Şekil 2. Dünyadaki toplam AR&GE harcamalarının sektörel dağılımı (Kaynak: EFPIA Rakamlarla İlaç Endüstrisi Belgesi, 2010).

SONUÇ
Biyoteknolojik üretim yüksek katma değerli ürünler ortaya koymaktadır. Bu sektörün iş modeli innovasyona dayanıyor ve dünyadaki AR&GE yatırımının %20’sini çekebiliyor (Şekil 2). Bu nedenle de moleküler biyolojideki bilgi birikiminden beslenen biyoteknolojik üretim ve hizmetler yakın gelecekte çok daha hedefli ve güvenilir bir hale gelecek. İnsana gen terapisinde, transgenik bitki üretimlerinde, kök hücre tedavilerinde önemli gelişmeler olacak. İlaçta “farmakogenomik” özellikle kanser ve diyabet tedavilerine katkı sağlayabilir. Açlığa çare olarak sunulan transgenik bitkiler ise daha çok üretime yönelik içerik değişiklikleri ile dikkat çekecektir. GDO’ların güvenirliliği konusunda mevcut test sistemlerinin geliştirilmesi gerekmektedir. Tüketici hakları açısından bu ürünlerin etiketlenmesi ise en önemli beklentilerden biridir.
Bazı kaynaklar:
1. A. Arundel, D. Sawaya, Biotechnologies in Agriculture and related natural resources in 2015 (OECD Report)
2. Agricultural Biotechnology to 2030 (OECD)
3. Pharma Biotech and Profile 2011 Raporları
4. Global Biotechnology raporu 2011 (Ernst&Young)
5. Nature Biotechnology (2012);30 (3) :231-9
6. Gürel ve ark. (2011) Recent molecular tools for detecting transgenic events in genetically modified (GM) crop products. Scientific Research and Essays, 6(24): 5091-5099
.

(Prof. Dr. Filiz Gürel, Cumhuriyet, Bilim Teknoloji Eki, 12 Nisan 2013)

Advertisements