Çevresel DNA, Toplum Yararına Yeni Fırsatlar Sunuyor

Bilim insanları, araştırmacılardan birinin ıssız bir adada bıraktığı ayak izlerinden yüksek kaliteli DNA elde etti.

Bilim insanları, araştırmacılardan biri tarafından üzerinde insan yerleşimi bulunmayan bir adada oluşturulan ayak izinden yüksek kaliteli DNA örneği topladılar. DNA dizilemesi, katılımcının genomu hakkında tanımlanabilir bilgileri ortaya çıkardı.

Florida Üniversitesi’nden bilim insanları, akıllarına gelebilecek neredeyse her noktadan yüksek kalitede, zengin bilgi içeriğine sahip insan DNA’sı bulduklarını açıkladılar. Nehirlerden, sahillerden, okyanuslardan-hatta vakumlayarak havadan bile elde edebiliyorlar.

İnsan çevresel DNA’sı ya da diğer ismiyle eDNA dönemine ulaşmış bulunuyoruz.

Genetik bilgimizin çevrede gerçekten ne kadar yaygın olduğunu ortaya çıkaran bu son projeye liderlik yapan araştırmacı David Duff, bu keşfin bilim ve yaşamlarımızda büyük değişikliklerin yolda olduğu anlamına geldiğini söylüyor.

(İlgili: İskelet Kalıntısı Yokluğunda İnsan Çevresel Genomu Elde Edildi)

Artık halk sağlığını korumaktan azılı suçluları tespit etmeye kadar sayısız heyecan verici yeni fırsat var. Gizli mezarlıklardan alınan DNA örnekleri ile geçmişin sır perdesi aralanabilir ya da bir arıtma tesisinden alınan bir bardak su veya bir otoparka bağlı hava filtresinden daha fazlası olmaksızın çevrenin korunması sağlanabilir.

Ancak bu, buz dağının sadece görünen kısmı. Florida Üniversitesi’nde yaban hayatı hastalıkları genomiği profesörü olan Duffy, “Bu, henüz üzerinde düşünmediğimiz şeyler için bile potansiyel olarak faydalı olabilir. Bu teknolojinin olanaklarını kavramanın yalnızca başlarında bulunuyoruz.” diyor.

Suçluları Yakalamak

Polisiye dizilerinde de olduğu gibi, bu yeni tür DNA analizinin bariz uygulama alanlarından biri suçluları tespit etme yeteneğinin geliştirilmesi olarak görülüyor. Duffy, “Potansiyel olarak halihazırda çevresel DNA örneklerini kullanıp adli bilimlerin gereklerini yerine getirebilecek teknolojiye sahibiz.” diyor. Ancak adli tıpta eDNA’nın kullanımı, günümüz suç laboratuvarlarındaki kullanımdan farklı olacak gibi görünüyor.

Bugün ABD polis departmanları, 23 çift kromozom boyunca yayılmış insan genomunun yaklaşık 20 ayrı parçasının eşleşmiş olmasına güveniyor. Yeterli eşleşme durumunda, DNA’nın tek bir bireyden gelmiş olduğu neredeyse kesinleşiyor.

Ancak eDna çok parçalı ve oldukça karışık, bu durum bir örnekteki farklı kromozomların tek bir bireyden mi yoksa birçok bireyden mi geldiğini açıklamayı imkansız kılıyor. Bu nedenle adli tıpta eDNA kullanımında, uzun sıralı bir DNA dizisinin insanlar arasında çeşitlilik gösteren birçok bölgeyi yakalaması umuduyla tek tek kromozomlar üzerindeki genetik varyasyonlara odaklanılması gerekiyor.

Gelecekte eDNA analizi, eDNA teknolojisinin kolaylıkla tanımlayabildiği, silme ve ekleme (deletions and insertions) olarak bilinen eksik veya kopyalanmış genetik kod parçalarını da arayabilecek. Ancak suçluları tespit etmede bu teknolojiyi kullanmadan önce, DNA’mızdaki bu hatalı parçaların insanlar arasında nasıl çeşitlilik gösterdiğini anlamak için daha fazla çalışma yapılması gerekiyor.

Duffy, “İnsandaki silme ve ekleme çeşitliliğini daha iyi anlamak için tıbbi ve adli veritabanları oluşturmalı ve bunun için de bilgi birikimi açısından bu genetik farklılıkları değerlendirebilecek düzeye ulaşmalıyız.” diyor. 

eDNA teknolojisi ile adli tıbbın geliştirilmesi, bir kişinin DNA’sının bir odada ya da hatta bir cinayet silahında bile bulunmasının, olay yerinde bulunmuş olduğu veya tetiği çeken kişinin o olduğu anlamına geldiği düşüncesine dayanıyor. Ancak durum böyle olmayabilir.

Florida Üniversitesi’nde antropoloji profesörü olan Connie Mulligan, “Birinin eDNA’sını bir yerde bulduğunuzda, o kişinin orada bulunmuş olduğunu varsayamazsınız. Söyleyebileceğiniz tek şey, DNA’sının orada olduğu olur. Dışarıdaki havadan örnek alıyorsanız, hava akımı düşünüldüğünde kişinin daha önceden yakınlarda bulunduğunu bile söyleyemeyebilirsiniz.” diyor.

Mulligan yüksek lisans öğrencisi Samantha McCrane ile birlikte kısa süre önce, DNA’nın basit bir tokalaşma aracılığıyla bir insandan başka bir insana ve ardından da bir silaha kolayca aktarılabileceğini gösterdi. Bu aktarım birden çok kez gerçekleşebiliyor ve en iyi ihtimalle bir silahtaki DNA’nın tanımlanmasını belirsiz hale getiriyor. Bu nedenle geleceğin kriminologlarının, eDNA ipuçlarını nasıl yorumlayacakları konusunda dikkatli olmaları gerekiyor. 

Mulligan, “Hayal gücümüz muhtemelen bir kişinin DNA’sının dokunma, öksürme, hapşırma ya da hava akımı yoluyla kişinin daha önce hiç bulunmadığı yerlere taşınabileceği tüm senaryoları tasarlayacak kadar çılgın değil .” diyor.

Sağlık Güçlendirici Olarak Arıtma Tesisleri

COVID-19 pandemisi sırasında halk sağlığı görevlileri, arıtma tesislerindeki virüs bulgularını tespit ederek viral dalgalanmaları haftalar öncesinden görebiliyorlardı. Bu atık su denetimi, birçok insanın eDNA’nın gücünü görmesini sağladı ve pandemi boyunca gösterdiği başarı, bu tür patojen denetiminin muhtemelen devam edeceği anlamına geliyor. Bu teknoloji halihazırda diğer birçok insan patojeni üzerinde uygulanıyor.

Mulligan, “Atık suları her türlü insan patojeni açısından denetlemek tamamen mantıklı geliyor. Oldukça kolay ve aynı zamanda ucuz.” diyor. 

Toplum sağlığına en büyük fayda muhtemelen bunun gibi patojen denetiminden geliyor olsa da, insanlarda hastalıklara karşı genetik duyarlılık işaretlerinin tüm toplumların sağlığını korumak için bir yol sağlaması muhtemel olabilir.

Duffy, “Eğer bir halk sağlığı uzmanıysanız, herhangi bir toplumun belirli hastalıklara karşı ne tür duyarlılığa sahip olduğuna dair anonimleştirilmiş bir dijital gösterime sahip olmak oldukça faydalı olabilir.” diyor. Bir uygulama, atık sulardan alınan eDNA örnekleri aracılığıyla kimyasal veya radyoaktif atıklar ile bir şehirdeki bireylerde bulunan kanser mutasyonlarını ilişkilendiriyor olabilir. Atıklar ile hastalıklar arasındaki kesin bağlantının tespit edilmesi, insanlara sigara veya alkol gibi bağımlılıklarından kurtulmak ya da tıbbi tedavi talebinde bulunmak gibi konularda yardımcı olabilir.

Çevreyi Korumak

Atık su denetimi aynı zamanda bilim insanlarının hayati önem taşıyan su yollarını korumalarına yardımcı oluyor. İnsan atıkları nehirler ve göller için güçlü bir kirletici ancak bu kirlenmenin kaynağını ortaya koymak zor olabiliyor. Eğer sudan alınan bir örnekte çok fazla miktarda insan DNA’sı varsa- özellikle yakınlardaki bir şehirde bulunan insanlarınkiyle uyuşuyorsa- bilim insanları arızalı arıtma tesisleri ya da bozuk kanalizasyon hatlarını olası sorun kaynakları olarak tespit edebilir ve problemi çözebilirler.

eDNA, Duffy gibi hayvanları incelemek ve korumak için günümüzdeki çoğu eDNA tekniğini geliştiren yaban hayatı ile ilgilenen bilim insanlarına katkı sağlamaya devam edecek gibi görünüyor. Duffy, deniz kaplumbağalarının duyarlı olduğu viral kanserleri araştırmak için Edna’yı zaten kullandı. Bilim insanları örnekteki tüm türlerin DNA’sını kolaylıkla dizileme yeteneği sayesinde korunması gereken temel yaşam alanlarını belirleyebiliyor, gizli göçleri inceleyebiliyor ya da neslinin tükendiği tahmin edilen türlerin aslında var olup olmadığına bakabiliyorlar.

Duffy, “İnsan eDNA’sı hakkındaki keşiflerimiz, yaban hayatı ve biyoçeşitlilikte kullanılan eDNA ile çok yakın gelecekte neleri başarmamızın mümkün olabileceğini gösteriyor.” diyor.

Sıradaki Adımda Bizi Ne Bekliyor?

Bunlar, sürekli gelişmekte olan eDNA biliminden elde edeceğimiz potansiyel faydaların sadece birkaçını oluşturuyor. Ve temelinde bulunan teknoloji sürekli gelişiyor. eDNA dizileme, her yıl daha güvenilir ve daha ucuz hale geliyor.

Duffy, “İşte bu nedenle, bu konuda henüz sadece ilk adımı atmış olduğumuza inanıyorum. Bu bizim için büyük bir ilerleme olsa da, ufukta çok daha fazlası beliriyor.” diyor.

University of Florida. 10 Ağustos 2023.

Makale: McCrane, S. M., & Mulligan, C. J. (2023). An innovative transfer DNA experimental design and qPCR assay: Protocol and pilot study. Journal of Forensic Sciences, 68(3), 990-1000.