Milyonlarca genomdan oluşan bir küresel ağ, tıbbın sıradaki büyük şansı olabilir.
Uygunluk: 1-2 sene
Sağlanan Gelişme
DNA veritabanının iletişimini sağlayan teknik standartlar.
Neden Önemli
Tıbbi tedaviniz, milyonlarca diğer insanın tecrübelerinden faydalanabilir.
Kilit Oyuncular
- Genom Bilimi ve Sağlık için Küresel İttifak
- Kişisel Genom Projesi
Noah, tanımlanamamış bir rahatsızlığı bulunan altı yaşında bir erkek çocuğu. Bu sene doktorları, Noah’ın genetik bilgilerini, dünya üzerinde onunkine benzer bir rahatsızlık yaşayan bir insan olup olmadığını anlamak üzere internete yüklediler. Bu anlamda bir eşleşme, bir fark yaratabilir. Noah’ın gelişimi geç gerçekleşiyor. Yardımcı bir alet vasıtasıyla yürüyebiliyor ve sadece birkaç kelime konuşabiliyor. Ve hastalığı da ilerliyor. MR sonuçları, beynindeki cerebellum bölgesinin küçülmekte olduğunu gösteriyor. Noah’ın DNA’sı, Doğu Ontario Çocuk Hastanesi’nin genetik uzmanları tarafından incelendi ve analiz edildi. DNA’nın dört temel yapı taşı olan adenin (A), guanin (G), sitozin (C) ve timinler (T) arasında bir yerlerde dizilim hataları var ve bu tedaviye götürecek bir ipucu olabilir. Ancak Noah’ın rahatsızlığına sahip ikinci bir çocuk bulunmadıkça doktorları hangi yazım hatasının kritik öneme sahip olduğunu tespit edemeyecekler.
Ocak ayında Toronto’da bulunan programcılar, genetik bilgilerin hastaneler arasında paylaşılacağı bir sistemi test etmeye başladılar. Bu binalar, aralarında Miami, Baltimore, Cambridge’in (İngiltere) de bulunduğu yerlerde bulunuyor ve Mendel rahatsızlıkları adı verilen ve tekil bir genin mutasyonuna dayalı ender görülen bir rahatsızlığa sahip çocukların tedavisini de yapıyor. MatchMaker Exchange (Eşleyici Değişimi) adı verilen bu sistem, yeni bir gelişmeyi temsil ediyor: Dünya üzerindeki hasta insanların DNA’larını otomatik olarak kıyaslamayı sağlayan bir yol.
Bu projenin ardındaki isimlerden biri de David Haussler, California Üniversitesi’nde (Santa Cruz) biyoinformatik konusunda çalışan bir uzman. Haussler’ı bugünlerde meşgul eden sorun, genom sıralamasının sahip olduğumuz en geniş bilgi paylaşım aracından koparılıyor olması; yani internetten. Bu kötü bir şey çünkü 200 binden fazla insan hali hazırda genom sıralamalarını oluşturdu ve bu rakam önümüzdeki yıllarda milyonları bulacak. Tıp biliminin bir sonraki aşamasında bu genomların geniş ölçekte kıyaslamasının yapılması gerekecek ki bu, bilim insanlarının çok da hazırlıklı olmadıkları bir konu. Haussler, “Kredi kartımı dünyanın her yerinde kullanabiliyorum, ancak biyomedikal bilgiler henüz internette yok” diyor ve ekliyor: “Tamamlanmamış ve kilitli durumda.” Genom bilgileri genellikle hard disklerle ve FedEx kamyonları içinde seyahat ediyor.”
Haussler, 2013’te kurulan “Genom Bilimi ve Sağlık için Küresel İttifak”ın kurucusu ve teknik anlamdaki liderlerinden biri. Bu kar amacı gütmeyen organizasyon, kendini W3C adı verilen ve web fonksiyonlarının doğru işlemesinin denetlenmesini amaç edinen standardizasyon örgütüne benzetiyor. Fazla kullanışlı bir kısaltma olmamakla birlikte kısaca GA4GH olarak bilinen organizasyon, aralarında Google’ın da bulunduğu önemli teknoloji firmalarından oluşan geniş bir üye yelpazesine sahip. Çalışmaları arasında internet protokolleri, uygulama program ara yüzleri (API) ve DNA’nın internet üzerinden dünyada dolaşmasını sağlayan dosya formatları var. Ama çözülmesi gereken asıl sorun teknik değil, sosyolojik sorunlar. Bilim insanları, kişisel gizlilik kuralları ve taşıdığı yasal risklerden ötürü genomları ve insanların genetik bilgilerini internette paylaşmak konusunda gönülsüz davranıyor.
Genom bilimi açısından yayılmakta olan bir diğer musibet ise şu ana dek biriktirilen ve hayat kurtaracak bilgilerin ise ulaşılabilir olmaması.
Ancak çok fazla miktarda genomun tıbbi kayıtlarda bulunan genetik bilgiler ile kıyaslanabilmesini sağlamak amacıyla teknolojik yöntemlerin kullanılması için yapılan baskı ise artıyor. Çünkü bilim insanları, Noah’ınki gibi tek bir DNA dizisi hatasına dayalı rahatsızlıkların çözülebilmesi veya genlerin kompleks anlamda bozukluğundan kaynaklanan rahatsızlıklara tedavi yöntemlerinin geliştirilebilmesi adına belki bir milyon veya daha fazla genomun sıralanması gerektiğini düşünüyor. Bu bilgilere bu yaygınlıkta erişebilecek veya bunun için gerekli finansal kaynağı toparlayabilecek bir akademik merkez ise yok.
Haussler ve İttifak’taki diğer bilim insanları, çözümün bilgisayarların birebir biçimde oluşturulacak ağlarla bağlanmasından ve böylece dağınık genetik bilginin birleştirilmesinden geçtiğini iddia etmekte. Öngördükleri standarda göre örneğin bir araştırmacı, ihtiyaç duyduğu sorgulama konusunu diğer hastanelere yollayacak, bu hastaneler de ne türde bilgiyi kiminle paylaşmak istediklerine karar verecekler. Bu tür bir denetim, kişisel bilgilerin gizliliği konusundaki sıkıntıyı azaltacak. Daha kompleks biçimde ise API’ler de veritabanlarını tarayacak, hesaplama yapacak ve diyelim ki depoladıkları genomları analiz ederek sorguya yanıt verecek.
Haussler ile buluştuğumda kendisi gölge desenli bir Hawai gömleği giymiş, San Diego’daki bir otelin havuz başında şezlonga oturmuş toplantı yapmaktaydı. İkimiz de dünya çapında geniş katılımlı yıllık bir genetik toplantısına katılmak üzere orada bulunuyorduk. Genom biliminin açık yaklaşımlardan uzaklaşmakta olduğunu ve bu yüzden de genom projesinin giderek güçleşmekte olduğundan endişe duyduğunu söyledi. Haussler, DNA bilgilerinin daha geniş biçimde ulaşılabilir olması durumunda internetin ticari yönünü ilerleten “ağ etkisi” boyutundan tıp biliminin de faydalanacağını umduğunu ifade etti. Haussler’a göre sundukları bu seçenek ile yaşamsal bilgiler, ABD’deki çok azı bilgi paylaşan hastanelerin karmaşası içinde mahsur kalmaktan kurtulacak.
Hızlı aksiyon almak adına bir argüman ise, genom bilgileri hızla artıyor. En geniş laboratuarlar, insan genomlarını saatte iki genom hızıyla düzenleyebiliyor (İlk genomun düzenlenmesi ise 13 yıl sürmüştü). Kabaca yapılan hesaplamalara göre DNA dizilimi yapabilen cihazlar, bu yıl itibariyle 85 petabayt bilgi üretebilecek. 2019’da bu rakam iki katına çıkacak ve bu böylece sürecek. Kıyaslama yapmak gerekirse, çekilen sinema filmlerinin ana kopyalarının Netflix tarafından saklanan toplam boyutu, 2,6 petabaytı bulmakta.
Hastaneler için açık kaynak sunan ve İttifak’ın standartlarına bağlı çalışan yeni bir şirket olan Curoverse’ün CEO’su Adam Berrey, “Bu teknik bir mesele” diyor; “Kimsenin kopyalamak veya yerini değiştirmek istemeyeceği ‘exabayt’lar dolusu bilginiz olacak. Dolayısıyla bir seferde bu kadar bilgi içinde nasıl sorgulama yapacaksınız? Bunun yanıtı, cevabı taşımak yerine soruyu taşımakta gizli. Hali hazırda bunu sağlayan bir endüstri yok. Çılgınca zor bir mesele. Ama bunun insan hayatını kurtarmak boyutuna dönüştürülebilmesi potansiyeli mevcut.”
Günümüzde bilim insanları geniş çapta bu mesele ile uğraşıyor; her insanın geninin kayıt altına alınması ve aralarındaki farkların incelenmesiyle nasıl bir etkinin ve sonucun ortaya çıkacağının görülmesi projesi. İnsan bireyleri üç milyon farklı DNA tipi sergiliyor. Yani her insanın benzerinden binde bir çıkıyor. Bu farklılıkların büyük bölümünün anlamlı bir yanı yok, ancak küçük bir kısmı şunları sağlayabilir: Noah’ınki gibi üzücü rahatsızlıkların çözümü veya glaucoma geliştirmek için daha yüksek bir şans.
Şimdi farz edin ki yakın bir gelecekte bir şanssızlık yaşadınız ve kanser oldunuz. Doktor ise her kanser türünün özel mutasyonlarca tetiklendiği bilgisinden hareketle tümörünüze DNA testi yapmak istedi. Eğer sizinkine benzer tümörlerde gelişen mutasyonların sonuçlarına, bu insanların kullandıkları ilaçlara ve ne ölçüde ve ne kadar yaşadıklarına bakabilme imkanı olsaydı, doktorunuzun size nasıl bir tedavi uygulayacağına ilişkin daha sağlıklı bir fikri olurdu. Genom bilimi açısından yayılmakta olan bir diğer musibet ise şu ana dek biriktirilen ve hayat kurtaracak bilgilerin ise ulaşılabilir olmaması. Çok geniş bir gen bilgisini saklamakta olan biyoinformatik şirketi DNAnexus’un genel müdürü David Shaywitz, “Bizi sınırlayan faktör teknoloji değil, insanların bunu isteyip istemedikleri” diyor.
Geçtiğimiz yaz aylarında Haussler’in ittifakı, Beacon adı verilen basit bir DNA arama motoru geliştirdi. Halen Beacon ile serbest erişime açık hale getirilen ve İttifak’ın protokollerini uygulayan yirmi veritabanındaki insan genomları taranabiliyor. Beacon, girdiğiniz sorulara evet-hayır şeklinde yanıt veriyor. Örneğin “Veritabanlarındaki genomlar arasında Kromozom 1’in 1,520,301’inci pozisyonunda timin (T) nükleotidi bulunan var mı?” diye sorabilirsiniz. Haussler, “Bu gerçekten de en temel bir soru: bu değişkenden gördün mü?” diyor ve ekliyor: “Yeni bir şey ile karşı karşıya olduğunu düşünüyorsan bilmek istersin; dünyada buna benzer bir hasta görülmüş mü?” Beacon hali hazırda Google tarafından yüklenenler de dahil olmak üzere binlerce insanın DNA bilgilerine ulaşabilir durumda.
Genom Bilimi ve Sağlık İçin Küresel İttifak’ın kurucularından bir diğeri de David Altshuler. Kendisi halen Vertex Pharmaceuticals’ın bilim departmanının başında, ancak daha önce ABD’deki en büyük DNA dizilimi merkezi olan MIT-Harvard Broad Enstitüsü’nün başkan yardımcısıydı. Altshuler’ı Broad’daki ofisinde ziyaret ettiğimde yazı tahtası, ailelere ait genetik miras diagramlarını gösteren şekillerle doluydu ve bir köşesinde mavi harflerle “Napster” yazıyordu – 90’ların meşhur müzik paylaşım sistemi. Altshuler’ın büyük miktarda genetik bilginin birbirine bağlanmasını istemek için kendine has nedenleri var. Akademik bir araştırmacı olarak sıklıkla rastlanan diyabet gibi rahatsızlıkların nedenlerini bulmak adına gen avcılığı yapmış. Bu çalışmasında rahatsızlığı olan ve olmayan bireylerin genetik yapılarını karşılaştırmış ve en sık görülen farklılıkları ortaya koymaya çalışmış. Genetikçiler, sonuca ulaşabilmek adına büyük miktarda fonları harcadıktan sonra cevabın kolay olmadığını anladılar. Ortak bir “diyabet geni” veya “döngü geni” yoktu. Sonuçta sık görülen rahatsızlıklar, tek ve bir çırpıda etki eden bozukluklardan kaynaklanmıyordu. Bilim insanları, bunun yerine bu rahatsızlıklara DNA kodlamasındaki yüzlerce ve hatta belki on binlerce az görülen kombinasyonun yol açtığını öğrenmiş oldular.
Bu, büyük bir istatistiki baş ağrısına yol açtı. Geçtiğimiz Temmuz ayında 300 yazarın katkısıyla ortaya konan bir rapora göre Broad’daki bilim insanları, şizofreni teşhisi konmuş 36,989 kişinin genlerine baktılar. Şizofreninin büyük oranda kalıtsal bir hastalık olduğunun bilinmesine rağmen tanımlanan 108 gen bölgesine göre kişinin şizofreniye yakalanma riskinin küçük bir yüzde olduğu anlaşıldı. Altshuler’e göre bu hastalıkları bertaraf etmek için geniş çaplı genetik çalışmalar yapmak iyi bir yol; ancak bunun için muhtemelen milyonlarca genoma bakmak gerekecek.
Matematik yolla düşünecek olursak ve eğer bilim insanları yaygın veya ultra-ender rahatsızlıkların üzerindeki sır perdesini kaldırmak istiyorlarsa, bilgi paylaşımı artık bir opsiyon değil, yapılması gereken bir şey. Güney Kaliforniya Üniversitesi’nde Alzheimer konusunda çalışan bir konsorsiyumun lideri olan Arthur Toga, “Bilimin çalışma şeklinde muazzam bir değişiklik olacak bu değişiklik, sadece sinyal-gürültü oranı bunu gerektirdiği için gerçekleşecek” diyor, ve ekliyor: “Sonuca 10 bin hastayı inceleyerek varamazsınız, daha fazlası gerekir. Doktorlar artık bilgiyi paylaşmak zorunda, çünkü buna mecburlar.”
Kişisel gizlilik, elbette bilgi paylaşımının önündeki en büyük engel. DNA bilgisi, tıpkı parmak izi gibi insanı tanımlayan bir etken; ve tıbbi kayıtlar da bu yüzden gizli tutuluyor. Bazı devletler, kişisel bilgilerin tedavi amacıyla ülke dışına çıkarılmasına izin vermiyor. Ama Haussler’e göre birebir ağlarla bu durum baypas edilebilir. Tabi data alınıp götürülmedikçe ve genel erişime kapalı tutuldukça. Avrupalıların ve Amerikalıların yarısından fazlası, genom bilgilerini paylaşmak konusunda rahatsız olmadıklarını söylüyor. Bazı bilim insanları, hastaların doldurduğu onay formlarının daha dinamik tasarlanabileceği görüşünde. Biraz Facebook’un kişiselleştirme denetimleri gibi; hastalara neyin paylaşılıp neyin paylaşılamayacağını söyleme ve daha sonra fikirlerini değiştirebilme fırsatı vermek şeklinde. Geniş çaplı bir hasta hakları örgü olan “Genetik İttifak”ın başkanı Sharon Terry, “Üyelerimiz elbette buna karar veren olmak ister, ama kişisel gizliliği çok da önemsiyor değiller. Çünkü onlar hasta” diyor.
Bilgi paylaşım hakkının elde edilememesi riski, genom devrimini aksatabilir. Bazı araştırmacılar, bunun sinyallerinin görülmeye başlandığını söylüyor. Noah’ın genom dizilimini çıkaran ekibin lideri olan Kym Boycott, 2010 senesinde araştırma amacıyla dizilime başladıklarında kısa sürede başarı kazandıklarını ifade ediyor. İki yıl içinde, 2011 ve 2013 arasında Kanadalı genetikçiler 146 vakanın moleküler sebeplerini net bir biçimde ortaya koydu ve ellerindeki teşhisi konamayan vakaların yüzde 55’ini çözdü.
Ancak Boycott, bu başarının sönümlenmekte olduğunu söylüyor. Şimdi ellerinde Noah’ınki gibi daha zor vakalar var ve bunların çözülme oranı, diğerlerine göre yarı yarıya az. Boycott, “Aynı vakaya sahip iki hasta birden bulamıyoruz. Bu yüzden bilgi paylaşımına ihtiyacımız var” diyor ve ekliyor: “Başarıyı artırmak için daha çok hastaya ve sistematik bilgi paylaşımına ihtiyacımız var.” Ocak ayının sonlarında MatchMaker Exchange’e (Eşleyici Değişimi) uygun bir eşleşme bulunup bulunmadığını sorduğumda olumlu yanıt alamadım. Boycott üzgündü, yazılımın tam anlamıyla çalışmasıyla belki birkaç haftalık bir mesele kaldığını söylüyordu. Ve Noah’ı kastederek şöyle dedi: “Hastalığın teşhisini koymak için hala bekliyoruz. Teşhis, bu küçük çocuk için önemli.”
Bu makale Antonio Regalado’ın 18 Şubat 2015 tarihinde technologyreview.com’da yayınlanan yazısından çevrilmiştir.
