Cumartesi, Aralık 5, 2020
Ana Sayfa Bilim Ekspozom

Ekspozom

Çevre-gen etkileşimi yaşam bilimlerindeki çok temel konulardan biri. Kronik hastalıkların oluşumunda hem çevresel hem genetik etmenlerin etkili olduğu bilinse de araştırmalar kronik hastalık risklerinin % 70-90 oranında çevresel etmenlere bağlı olduğunu gösteriyor. Bu yüksek oran kronik hastalık riskinde çevrenin önemine işaret ediyor. Yine de epidemiyoloji (hastalıkları ve ilintili etmenleri popülasyon düzeyinde inceleyen bilim dalı) araştırmacıları, giderek artan oranda genetik etmenlerle ilgili araştırmalara yöneliyor. İnsan Genom Projesi sürecinde elde edilen genomik araçlar, biyoinformatik yöntemleriyle birlikte epidemiyologlara kronik hastalıkların genetik yönünü araştırma imkânı sağladı. Genom düzeyinde ilişkilendirme çalışmaları (Genomewide association studies, GWAS) belirli genlerin bir hastalığın oluşumundaki etkilerine ilişkin ipuçları veriyor. Ancak yapılan araştırmalara göre hastalıkla ilişkili olduğu düşünülen gene sahip bireylerin hastalık belirtilerini gösterme oranları genellikle düşük oluyor. Bu da gen-çevre ve aynı zamanda gen-gen etkileşimlerinin önemli olabileceğini düşündürüyor.

Gen ve genom araştırmalarındaki bu gelişmelere karşın, kişilerin maruz kaldığı çevresel etkilerin nicel olarak değerlendirilmesini sağlayan, örneğin havadaki, sudaki, besinlerdeki ve insan vücudundaki kimyasalları ölçmeye yarayan teknikler konusunda 1970’lerden beri pek fazla gelişme sağlanamamış. Maruz kalınan çevresel etkilerin ölçümündeki en önemli eksikliklerden biri, çevresel etmenleri çok kısa sürede toplu olarak ölçebilecek yüksek girdi-çıktılı teknolojilerin (çok kısa sürede on binlerce genin dizilimini ortaya çıkaran dizi analizi robotları gibi) bulunmaması. Bu durum epidemiyologları, kişilerin maruz kaldıkları çevresel etmenleri kişilerin kendilerine sorarak, yani anketler uygulayarak araştırmaya sevk etmiş. Ancak sıra dışı birkaç durum dışında bu öz-raporlama yöntemi çevre-gen etkileşimlerini ortaya çıkarmada yetersiz görünüyor. Çünkü bir tarafta objektif ve nicel olarak belirlenen genom bilgisi varken, diğer tarafta çevresel etmenlere ilişkin kişilerin öznel tespitlerine dayalı ve muhtemelen genom bilgisi kadar sayısallabştırılamayacak nitelikte bir bilgi birikimi var. Kronik hastalıkların temel sebeplerinin ortaya çıkarılabilmesi için çevresel etkilerin daha kapsamlı ve nicel biçimde anlaşılması gerekiyor.

Genlere ve maruz kalınan çevresel etmenlere ilişkin bilgi birikimleri arasındaki bu uçurumu fark eden moleküler epidemiyolog C. Paul Wild 2005 yılında yazdığı bir makalede, maruz kalınan çevresel etmenlerin değerlendirilmesinde metodolojik gelişmelerin gerektiğini vurgulamak amacıyla “ekspozom” kavramını ortaya attı. Wild, ekspozomu doğum öncesi dönemden itibaren yaşam boyu maruz kalınan etmenlerin (yaşam tarzlarından kaynaklı etmenler dahil) tamamı olarak tanımlıyor.

En önemli çevresel etkilerin belirlenmesinin önündeki engellerden biri, epidemiyoloji araştırmalarının çeşitli etmenler arasında bölünmüş olması. Epidbemiyologlar çevresel riskleri araştırırken hava ve su kirliliği, diyet ve obezite, enfeksiyon türleri gibi belirli bir etmen kategorisine odaklanma eğilimi gösteriyor. Oysa bu gibi etmenlerin hepsinin kronik hastalıklarda etkisi olabileceği için bunların ayrı ayrı değil hep birlikte incelenmesi gerektiği düşünülüyor.

Yeni Bir Çevre Tanımı

Ekspozom yaklaşımının öncülerinden Stephen M. Rappaport ve Martyn T. Smith çevresel etkilerin daha bütünleşik olarak değerlendirilebilmesi için, toksik etkilerin vücuttaki önemli molekülleri, hücreleri ve fizyolojik süreçleri etkileyen kimyasallar yoluyla oluştuğunun fark edilmesi gerektiğini söylüyor.

Bu bağlamda çevreyi vücudun iç kimyasal ortamı ve çevresel etkileri de bu iç ortamda bulunan biyolojik olarak etkin kimyasalların miktarı olarak tanımlanıyor. Dolayısıyla çevresel etkiler vücuda çevreden, örneğin havadan, sudan ve besinlerden giren kimyasallarla kısıtlanmayıp iltihaplar, oksbidatif stres (reaktif oksijen türlerinin dengesiz olarak artması), lipid peroksidasyonu (yağların yakıldığı ve serbest radikallerin oluştuğu kimyasal süreç), enfeksiyonlar, bağırsak florasının (mikroorganizmalar) etkinlikleri gibi birtakım doğal süreçler sonucu oluşan kimyasallar da çevresel etkilere dahil ediliyor. Bu iç kimyasal çevre, iç ve dış kaynaklardaki birtakım değişimler, yaşlanma, enfeksiyonlar, yaşam tarzı, stres, psikolojik etmenler ve önceden var olan hastalıklar gibi sebeplerle yaşam boyu sürekli bir dalgalanma gösteriyor.

Ekspozom Yaklaşımı Nasıl Uygulanacak

Ekspozom yaklaşımını savunan araştırmacılar arasında bu yaklaşımın en etkin biçimde nasıl uygulanabileceği üzerine tartışmalar sürüyor. Genel olarak insan ekspozomunu tümüyle karakterize etmek zor görünüyor, ancak yine de yaşamın farklı dönemlerinde insan ekspozomuna dair birer “enstantane” yakalamak için çeşitli stratejiler geliştirilebileceği düşünülüyor.

Bir kısım araştırmacı aşağıdan-yukarıya bir yaklaşımı benimseyerek, bireyin ekspozomundaki her bir dış kaynaktan gelen kimyasalların çeşitli zamanlarda ölçülmesine yönelik araştırmalar tasarlıyor. Bu yaklaşım önemli etkilerin havayla, suyla ve beslenmeyle ilişkilendirilmesini sağlasa da çok fazla çaba gerektiriyor ve iç kimyasal çevreye dair cinsiyet, obezite, iltihaplar ve stres gibi etmenlerden kaynaklı unsurları gözden kaçırıyor.

Buna karşılık Rappaport ve Smith’in de benimsediği yukarıdan-aşağıya yaklaşımı, bir bireyin kanındaki tüm kimyasalların (ya da bu kimyasalların işlenmiş ürünleri veya etkileri) ölçüldüğü bir strateji öneriyor. Bu strateji her bir örnekleme zamanına ait tek bir kan örneği gerektirecek ve bireyin iç kimyasal çevresini yansıtacak. Önemli çevresel etkiler tespit edildiğinde ise ek araştırmalarla bu etkilerin kaynağı ve bu etkileri azaltma yöntemleri bulunabilecek.

Yukarıdan-aşağıya yaklaşımın mümkün olabilmesi için, ekspobzomun hastalığa sebep olduğu bilinen en belli başlı toksik madde sınıflarının (reaktif elekbtrofiller, endokrin (hormon) bozucular, bağışıklık tepkilerini değiştiren maddeler, hücredeki algılayıcılara bağlanan maddeler ve metaller) bir pro filini içermesi gerekiyor.

Bu maddelere maruz kalınıp kalınmadığı, kandan -ya doğrudan ölçümlerle ya da bu maddelerin fizyolojik süreçler (örn. metabolizma) üzerindeki etkileri ölçülerek- izlenebilir. Bu süreçler kanda “damga” ya da biyoişaretçi olarak işlev görebilecek ürünler oluşturuyor. Örneğin en geniş zehirli kimyasal sınıfını oluşturan reaktif elektrofiller, kanda genellikle ölçülemiyor.

Ancak elektrofillerin metabolitleri (elektrofiller metabolize edildikten sonra ortaya çıkan ürünler) serumda saptanabilir ve elektrofillerin kandaki nükleofillerle, örneğin serum albüminiyle tepkimeleri olası işaretler oluşturabilir. Östrojen etkinliği endokrin bozucuların takibinde kullanılabilir ve serumdaki biyoişaretçiler yoluyla ölçülebilir.

Bağışıklık tepkisini etkileyen maddeler serumda ölçülebilen kemokinlerin ve sitokinlerin üretimini tetikliyor. Hücre algılayıcılarına bağlanan kimyasallar, yüksek girdi-çıktılı taramalarla tespit edilebilen serum biyoişaretçilerinin üretimini uyarıyor.

Metaller, hormonlar, patojenlere özel antikorlar ve hücrelerin stres durumunda salgıladığı proteinler hâlihazırda ölçülebiliyor. Biyolojik açıdan önemli çevresel etkilerin birikimi lenfosit gen ifadelerindeki değişimlerin ve DNA’daki kimyasal değişikliklerin (örneğin metilasyon) ölçülmesi yoluyla belirlenebilir. Dolayısıyla yukarıdan-aşağıya yaklaşımıyla, ekspozomu karakterize edebilmek için çeşitli genomik, proteomik ve metabolomik yöntemler kullanılarak veri toplanabileceği öngörülüyor.

Ekspozom Yaklaşımının Geleceği

Ekspozomun karakterize edilmesinin önünde, DNA dizi analizi teknolojileri henüz çok ilkelken başlayan İnsan Genom Projesi’nin başlangıçta karşılaştığına benzer bir teknolojik zorluk var. Binlerce bireyden alınan az miktarda kan örneğini işleyecek analitik sistemler gerekiyor. Ardışık kütle spektrometrisi, gen ve protein çipleri, mikroakışkan sistemler buna elverebilecek teknolojiler olarak öne çıkıyor. Yüksek girdi-çıktılı analiz cihazlarının geliştirilmesi, ekonomik verimlilik ve hız açısından çok önemli. Ekspozom yaklaşımının temsilcileri bu teknolojik engelin aşılabilmesi için bu alanda önemli yatırımlar yapılması gerektiğini belirtiyor.

Hatta tıpkı İnsan Genom Projesi gibi, teknolojik altyapı kurulmasını ve ekspozoma ilişkin büyük miktarda veri toplanmasını sağlayacak bir “İnsan Ekspozom Projesi” oluşturulması gerektiğini savunuyorlar. Smith, uluslararası bir araştırma merkezleri grubunu içerecek böyle bir projeyle, İnsan Genom Projesi’ndeki “dizi analizi robotları”nın ekspozom versiyonu olacak cihazlar geliştirilebileceğini ve bunların çeşitli popülasyonlar üzerinde uygulanabileceğini düşünüyor.

Ekspozom kavramını ortaya atan Wild, ekspozomun sadece kısmen ortaya çıkarılmasının bile çok büyük kazançlar sağlayacağını söylüyor. Genom bilgisi düzeyinde ve kalitesinde ekspozom bilgisine erişilmesi, genetik ve çevresel belirleyicilerin bir arada incelenmesini ve kronik hastalıkların oluşumunun çok daha iyi anlaşılmasını sağlayacak. Bu da bu hastalıkların engellenmesi -ve tedavisiiçin etkin bir bilgi birikimine kavuşulması, genel olarak insan sağlığında ve yaşam kalitesinde önemli düzeyde iyileşme sağlanması anlamına geliyor.

Ekspozom teknolojileri geliştirilirse her bireyin kendi ekspozomunu takip edebileceği ve ekspozomuna dayanarak bireye önleyici stratejiler önerilebileceği öngörülüyor. Bu anlamda ekspozomun, insan genomunun vaat etmiş ancak henüz başaramamış olduğu kişiselleştirilmiş tıbbın önünü de açabileceği düşünülüyor. Ekspozom araştırmacıları ekspozomun aynı zamanda kaynağı çok eskilere dayanan gen-çevre tartışmasına da açıklık getirebileceğini umuyor.

sON kONULAR

özellikli algı

18 Ülke Tarafından Photoshop Uygulanan Bir Kadın: Güzellik Standartları Açıklandı

0
Geçen yıl gazeteci Esther Honig , dünyanın 27 ülkesindeki fotoğraf rötuşlarının kültürel tercihlerine göre bir portresini nasıl "geliştirdiğini" gösteren viral bir dizi resim yayınladı. Bu projeden ilham alan Birleşik Krallık tıbbi web sitesi Superdrug Online Doctor , vücut imajını araştıran benzer bir deney yayınladı . Bu,...

Android 11, Kullanıcı Gizliliğini Korumak İçin Üçüncü Taraf Kamera Uygulamalarını Sınırlayacak

0
Birkaç hafta önce, Android 11'in üçüncü taraf kamera uygulamalarının erişimini sınırlayacağı, temelde uygulamaları varsayılan olarak farklı bir uygulamanız seçmiş olsanız bile telefonun yerleşik kamera uygulamasını kullanmaya "zorlayacağı" keşfedildi. Ancak sınırlama biraz Apple benzeri görünse de,...

Auschwitz Anıtı, TikTok Holokost Trendinin ‘Yaralayıcı ve Saldırgan’ olduğunu söylüyor

0
Video paylaşım uygulaması TikTok'ta yeni bir "Kurbanlar" veya "Holokost" veya "Travma P" eğilimi ortaya çıktı ve bu durum öfkeden inanmazlığa kadar çeşitli tepkilere yol açtı. Trendin amacı eğitici görünse de, birçok insan bunu en...

1940’ların New York Şehri’nin Sokak Görünümü

0
1940'lar NYC , NYC tabanlı yazılım mühendisi Julian Boilen tarafından oluşturulan yeni bir çevrimiçi etkileşimli harita . Google Street View gibi, ancak 1939 ile 1941 arasındaki her fotoğrafın New York City'yi gösteriyor. "Works Progress Administration, 1939 ile 1941 arasında New...

Reddit’teki Minecraft alt forumunu alışılmadık bir yarış fethetti

0
Herhangi bir video oyunuyla ilişkili bir topluluğa girmeyi denediyseniz, muhtemelen sözde katman listesi fikrine aşinasınızdır. Öğelerin, karakterlerin, kartların, vb. Özetleri, etkililik açısından herhangi bir fandomun ayrılmaz bir parçasıdır; "A öğesinin" B öğesi "ne üstünlüğü hakkında...

Son yorumlar