DAVRANIŞ GENETİĞİ

Davranış genetiği, insan ve hayvanlardaki davranış kalıplarına genetiğin etkisini inceler. Sadece salt genetik bilimini değil, multi- disipliner bir yaklaşımı içerir, moleküler biyoloji, biyokimya ve fizyoloji başlıca bu alandaki çalışmalara destek olan disiplinlerdir. Son yıllarda doku mühendisliği ve biyomühendislik alanlarının hızla gelişmesi, davranış genetiği çalışmalarına hız ve yön vermiştir. Davranış genetik bilimcisi, canlılardaki davranış kalıplarının bir jenerasyondan diğerine geçişini inceler ve bireyerdeki davranış kalıplarının muhtemel genetik nedenlerini araştırır.            

Bu alandaki çalışmalar insan genom projesinin sonlanması ile insanlar üzerine daha da yoğunlaşmıştır. Tek ve çift yumurta ikizleri, evlat edinilmiş bireyler bu konudaki veri kaynaklarını oluştururlar. Sadece bu veriler değil, herhangi bir davranış kalıbının ailesel geçişleri veya herhangi bir hastalığın iki, üç jenerasyon boyunca bir ailede gözlemlenmesi, davranış genetikçi için iyi bir veri kaynağı oluşturur.

İnsan genom projesi (İGP), resmi olarak 1990 yılında başlayan ve o güne kadarki kabul edilen en yüksek bütçeli proje idi. Amerika, İngiltere, Fransa, Almanya başta olmak üzere birçok ülke projeye destek vermiştir. Proje birkaç çalkantılı yıl geçirdikten sonra 2001 yılında ilk ve en yüksek ölçekli verileri açıklanmış, 2003 yılında ise %99,9’ u tamamlanmış şekliyle projenin misyonunun bittiği açıklanmıştır. Bu projenin en önemli çıktıları, gen sayılarının tahmin edilenden çok daha az olduğu ve genlerimizin işleyiş mekanizmalarının çok karmaşık olduğu idi. Yaklaşık 2- 2.5 milyon genimiz olduğu tahmin edilirken sonuçlar açıklandığında bu sayı ilk etapta 30- 35 binlere, günümüzde ise net olarak bilinmese de 20 bin civarında olduğu tahmin edilmektedir. İGP, bu projeden sonra araştırılan bir çok –omiks çalışmalarının (proteomiks, metabolomiks gibi) kaynağını oluşturmuştur. Aynı zamanda kalıtım kalıpları daha da açıklığa kavuşmuş, hastalıkların sadece genlerdeki yapısal sorunlardan kaynaklı olmadığı, çevresel faktörlerinde gen metabolizmasında önemli görevlerinin olduğu ortaya çıkmıştır. Epigenetik çalışmalar hız kazanmış ve önümüzdeki dönemlerde hastalıkların genetik nedenlerinin araştırılmasına yeni boyutlar kazandırması muhtemel hale gelmiştir.

Davranış genetiği alanındaki bilinen ilk çalışmaları, Charles Darwin’in kuzeni olan İngiliz bilimadamı Francis Galton (1822–1911) başlatmıştır. İnsanların yeteneklerini ve mental özellikleriyle ilgili yaptığı bu çalışmayı “Hereditary Genius” adıyla 1869 yılında yayımlamıştır. Bu çalışmasında ilk kez ikiz çalışmalarını günümüzde de kullanılan istatistik metodlarıyla bileştirerek bu konudaki ilk çalışmayı yayımlamıştır. 1918 yılında İngiliz bilimadamı Ronald Aylmer Fisher, Mendel’ in kalıtım kalıp prensiplerini multi- faktoryal (birçok gen gruplarının ve çevresel faktörlerin etkilediği) hastalıklara uygulayarak davranış genetiği alanındaki çalışmaları devam ettirmiştir.  1920’ li yıllarda bireylerin gelişimine genetik faktörlerin etkilediği kadar çevresel faktörlerin etkilerinin de anlaşılmasıyla bu alanda yapılan çalışmaların sayısı artmış, 70’ li yıllara gelindiğinde davranış kalıplarının belirlenmesinde genlerin olduğu kadar çevresel faktörlerin de  etkilerinin önemi iyice anlaşılmıştır. Moleküler biyoloji ve genetic alanındaki teknolojik gelişmelerin yardımı ile günümüzde zeka veya kişilik gibi özelliklere etki eden veya otizm, hiperaktivite, depresyon ve şizofreni gibi  hastalıklara neden olan spesifik gen ve gen grupları bulunarak analiz çalışmaları ile hastalıklara etkileri ortaya çıkarılmaktadır.

            Kantitatif metodlar, davranış genetiği çalışmalarının temelini oluşturmaktadır. Bu çalışmalar hem hayvanlarda hem de insanlarda yürütülmektedir. Ancak hayvanlarda yapılan çalışmalar manipülasyon açısından insalara kıyasla daha kesin sonuçlar vermektedir. Seçilen model organizmaların genetik yapıları ile oynnabilir, bu model organizmalar kendi aralarında çiftleştirilerek istenen özeliğe ait saf döller elde edilebilir. Daha sonra oluşturulan bu model organizmalar üzerinde farklı çevresel faktörlere veya herhangi bir ilaç grubuna verdikleri  tepkiler ölçülerek incelenen genetik bölgenin etkisi anlaşılabilir.

Genetik ve çevresel şartların manipülasyonu insanlar üzerinde hem etik hem de teknik olarak imkansızdır, en azından günümüzde. Bu yüzden davranış genetiği alanında yapılan çalışmalarda izlenen yol diğer genetik çalışmalar ile aynıdır. Belli bir fenotip gösteren bireyler eğer aynı aileden 2-3 jenerasyon boyunca bulunmuşsa ilk önce bağlantı analizi ile hedef veya şüpheli bölgeler belirlenip daha sonra bu bölgelerde bulunan aday genler analiz edilerek hastalık ile genetik bölgenin ilişkisi saptanır. Eğer ki belirli fenotipi gösteren bireyler bir aileden değilse, bu sefer yapılacak yöntem önceki çalışmalarda incelenen bölgelerin o hasta grubundaki farklılıklarının araştırılmasıdır. Teknik olarak bu farklı bireylerde de bağlantı analizi yapılabilir ancak çok daha fazla zaman ve zahmet gerektirmektedir. Yapılacak olan genetik analizlerde izlenecek yol ise genel olarak ilgili genetik bölgelerin çoğaltılıp dizilenmesidir. Ancak yeni taknolojik gelişmeler ile birlikte en sık rastlanan genetik değişiklikler, artı chip adı verilen veya strip (çubuk) denen yapılara işlenip incelenen bireylerde olup olmadığı saptanabilir. Ancak bu çalışmalar popülasyon verilerinin sağlandığı toplumlarda daha sağlıklı sonuçlar vermektedir.

İnsan çalışmaları, tek ve çift yumurta ikizleri üzerindeki araştırmalara yoğunlaşmıştır. Tek yumurta ikizleri aynı genetik yapıya sahip olduklarından çevresel faktörlerin herhangi bir özelliğe etkisi bakımından incelenmesinde ideal çalışma grubunu oluştururlar. Örneğin şizofreni de tek yumurta ikizlerinden biri hasta ise diğerinin de hasta olma ihtimali %45, çift yumurta ikizlerinde birinin şizofren olması durumunda diğerinin de hasta olma ihtimali %15’ tir. IQ testi ile belirlenen zeka çalışmalarında koreleasyon katsayıları tek yumurta ikizlerinde 0.85 (0.00 hiç bağlantı bulunmaması, 1.00 ise tam bağlantı durumunu ifade etmektedir), çift yumurta ikizlerinde ise 0.60 olarak bulunmuştur. Gene ikiz çalışmalarına benzer olarak evlat edinilen çocuklardaki gelişim süreçleri, davranışlarının, zekalarının ve kişiliklerinin genelde biyolojik ebeveynlere, bunun yanında yaşadıkları çevreye göre de balirlendikleri belirtilmiştir.

Davranış kalıplarının belirlenmesinde çevresel faktörlerin yanında bazı ilgili tek gen çalışmaları da anlamlı sonuçlar vermektedir. Örneğin katekol O- metiltransferaz (COMPT) genindeki en yaygın polimorfizm (meydana gelen varyasyon proteinin 158. amino asit pozisyonunda Valin/ Metionin değişikliğine neden olur) muhtemelen prefrontal korteks gelişiminde bazı değişikliklere yol açarak insanlarda anti-sosyal davranış ile ilişkili bulunmuştur. Yapılan başka tek gen analizi ise farklı ırklarda oldukça polimorfik yapı gösteren monoamin oksidaz A (MOAO) genidir. Özellikle düşük enzim üretimine neden olan genetik varyantlar, erkeklerde ileriki yaşlarda antisosyal davranışlara ve kriminal suçlara meyillere neden olduğu belirtilmiştir. Serotonin transporter promotor genindeki (5-HTT) insersiyon/ delesyon polimorfizmi, kriminal olaylara katılan erkek bireylerde anlamlı sonuçlar vermiştir.

Günümüzde yapılan moleküler çalışmalar sayesinde özellikle hayvan modellerinde bazı genlerin davranış üzerine etkileri, genetik yapının etkisinin anlaşılması açısından önemlidir. Aday genlerin belirlenmesi, ileride yapılacak olan tedavi seçeneklerine yön verecek ve tedavilerin etkisini artıracaktır. Genetik yapıların net bir şekilde anlaşılması, şu an tanı konan hastalıkların alt gruplarının belirlenmesine olanak sağlayarak önümüzdeki yıllarda kişiye özel tadavi uygulamalarının başlamasını sağlayacaktır. Örneğin iki- üç jenerasyon boyunca benzer veya aynı davranış kalıbı gösteren ailelerde yapılacak olan bağlantı analizi çalışmaları, ilgili davranışa neden olabilen genetik bölgenin belirlenmesine olanak sağlayacaktır. Aynı ailede ileride çocuk sahibi olmak isteyen bireylere bu sayede daha etkili genetik danışma verilebilecek, hatta gebelik durumunda preimplantasyon genetik tanı sayesinde sağlıklı embriyoların seçilerek sağlıklı bireylerin doğması mümkün olacaktır.    

Davranış genetiği ile ilgili yapılan çalışmalar şu an için ülkemizde sayıca yeterli değildir. Üsküdar Üniversitesi, gerek altyapısı gerekse davranış genetiği çalışmalarına verdiği önem açısından ülkemiz adına bu alanda önemli bir boşluğu doldurarak referans merkezi olma misyonu ile yüksek lisans ve doktora programlarını oluşturmuştur. Türkiye’de ve dünyada sayılı merkezlerde bulunan hayvan laboratuvarları üniversitemizde kurulmuş olup proje başvuruları yapılmıştır. Aynı zamanda son teknolojik cihazlarla donanan moleküler biyoloji ve genetik laboratuvarlarımız da tamamlanma aşamasındadır. Bu alt yapı ile ülkemizde sadece davranış genetiği değil moleküler tıp alanlarında da her türlü projeye destek olabilecektir.

Kaynaklar:

http://www.britannica.com

Stigler SM. "Darwin, Galton and the Statistical Enlightenment". Journal of the Royal Statistical Society: Series A (Statistics in Society) 173(3);469–482, 2010.

Ferguson CJ. Genetic Contributions to Antisocial Personality and Behavior: A Meta-Analytic Review From an Evolutionary Perspective. The Journal of Social Psycholog 150(2); 160–180, 2010.

Ulucan K. Nanoteknoloji ve Nanotıp, Kimya & Sanayi 30(228); 54-56, 2007.

Jasny BR, Kelner KL, Pennisi E. From Genes to Social Behavior Science 322(5903);  891, 2008.

Griffiths PE, Tabery J. Behavioral genetics and development:

Historical and conceptual causes of controversy New Ideas in Psychology, (in press), 2013.

Yard. Doç. Dr. Korkut Ulucan

Üsküdar Üniversitesi, Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi,

Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü

(Bu yazı Psikohayat dergisinin 12. sayısında yayınlanmıştır)

 

Daha Sağlıklı Yaşam İçin Bireysel Beslenme

Bireysel Tıp, kişilerin genetik yapılarına göre uygulanacak olan tedavileri kapsar. Kişilerin genetik yapılarına göre ilaçlardan tutun da tedavi sürelerinin veya ilaç miktarlarının ayarlanması da Bireysel Tıp çalışmalarının en önemli bölümünü oluşturmaktadır. Kişiye özel düzenlenecek olan beslenme programlarına da kişiye özel beslenme adı verilmektedir ve her ne kadar ülkemizde çok yaygın olmasa da Dünya’da yaygın olarak kullanılmaktadır.

Hücrelerimizde ve dolayısıyla doku ve organlarımızdaki biyokimyasal olaylar genlerimiz tarafından düzenlenir. İnsanlarda yaklaşık olarak 20-25 bin gen olduğu düşünülmektedir ve insan DNA sının yaklaşık % 99.9’ u benzerdir. Geride kalan binde 1 lik kısım bizi diğer insanlardan farklı kılar. Davranışlarımızdaki farklılıklardan tutun da hastalıklara yakalanma şansımıza veya ilaçlara ve tedavilere bireylerin farklı cevap vermesinin temelinde bu farklılıklar yatmaktadır. Bu farklılıklara SNP (tek nükleotid farkı), daha genel terimle ise polimorfizm denmektedir. Bu polimorfizmlerin saptanması, bireylerdeki farklılıkların araştırılması açısından önemlidir.

Nutrigenomiks terimi besinlerin metabolizmasında rol alan genetik yapının incelenmesini ifade eder. Nutrigenetik ise belirli bir metabolizmayı düzenleyen genetik yapının incelenmesini ifade eder. Nutri genetik çalışmalar, bireylerdeki besin metabolizmasına etki eden genlerdeki polimorfizmlerin belirlenmesinde ve bu belirlenen metabolizmaya göre bireylere uygun beslenme programlarının olusturulmasını sağlar. Örneğin vücut sağlığımız için önemli olan D vitamininin hücrelerde aktif olarak görev yapabilmesi için reseptör adı verilen ve hücrelerin vitamini tanımasını sağlayan moleküllere bağlanması gerekmektedir. Bu reseptörlerin sentezinden sorumlu olan gende (VDR geni) bazı SNP ler, reseptörün çalısma hızına etki ederek çalışmasında farklılıklara yol açmaktadır. Bu polimorfizmlerin belirlenmesi bireylere molekülün çalışmasına göre uygun dozda vitaminin verilmesine ve böylece vitaminden daha etkili faydalanabilmeyi sağlayabilmektedir.

Besinlerin biyokimyası, besinlerden yararlanılmasında oldukça önemlidir. Besinlerin sindirilmesi, taşınması, hücrelere alınması, hücrelerde metabolize edilmesi ve metabolizma sonucu oluşan son ürünlerin toksik etkilerinden kurtulması oldukça önemlidir. Bu basamaklar, genlerimiz tarafından düzenlenmektedir. Bu düzenlenmelerin kontrolünden sorumlu genlerdeki polimorfizmlerin saptanması alınan besinden elde edilebilecek faydanın artmasına neden olabilmektedir veya oluşan son ürünün hücrelerde sorunlara yol açması azaltılabilmektedir. Örneğin karaciğerde rol alan detoksifiye edici enzimleri kodlayan genlerdeki mutasyon veya polimorfizmler, bu moleküllerin çalışmasında sorunlara neden olmakta ve belirle besinlerin yol açtığı doku harabiyetlerine neden olmaktadır. Bu genetik faklılıkların saptanması, bu besin grubundan kısıtlayıcı bir diyete bireylerin yönlendirilmesini sağlamakta ve oluşabilecek harabiyetleri minimuma indirebilmektedir.

Nutrigenetik Analizler Hastalıkların  Önlenmesinde Etkili

Kişiye özel uygulanabilecek diyetler aynı zamanda bireylerin olası bazı hastalıklara yakalanma risklerininde azaltılmasına olanak sağlayacaktır. Apoe 4 geni, bireylerde yüksek kolesterole ve ilerisinde de Alzheimer riskinin yüksek olmasını sağlamaktadır. Bu geni taşıyan bireylerin mutlaka çok sıkı diyet ve egzersiz programı uygulaması gerekmektedir. Yani bu genin belirlenmesi sadece diyet açısından değil, ileri de oluşabilecek sorunların önceden saptanıp olumsuzlukların engellenmesi veya geçiktirilmesine olanak sağlayacaktır.

Epigenetik Faktörlerin Önemi

Son yıllarda genlerimizin çalışmalarını düzenleyen yeni bir mekanizma bulunmuştur. Bu mekanizmanın adı epigenetik’tir. Özellikle çevresel şartların genlerin düzenlenmesindeki etkileri araştıran epigenetik çalışmalar çok önemli sonuçlar elde etmemizi sağlamıştır. Epigenetik faktörlerde genlerin kontrölü altındadır. Bu genlerdeki sorunlar epigenetik açıdan önem kazanmıştır. Birçok multi-faktöryel hastalığın (oluşumunda birden fazla gen grupları ve çevresel faktörlerin etkisi olan hastalıklara denir) açıklanmasında epigenetik faktörler rol almıştır. Bu epigenetik faktörlerin belirlenmesi nutrigenetik açıdan önemlidir. Bu faktörlerin niteliğine göre farklı beslenme programları epigenetik açıdan olası sorunları engelleyecektir.

Besinlerimizin metabolizmasına etki eden genlerdeki farklılıkların belirlenmesi ve bu farklılıklara göre beslenme programlarının oluşturulması bireylerin daha sağlıklı ve daha mutlu olmalarına da sebep olacaktır. Bireylerdeki fizyolojik sistemlerin de düzenli çalışması kaliteli yaşam açısından önemlidir. Hayat boyu yapılacak bir genetik analiz, bireylerde daha sağlıklı beslenmelerine ve hastalıklarla, özellikle yaşlılıkla oluşabilecek hastalıklarla mücadele için de etkin bir önlem olabilecektir.

Yard. Doç. Dr. Korkut Ulucan, MSc, PhD

Üsküdar Üniversitesi, Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi, 

Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü