Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü öğretim üyesi Prof. Dr. Tayfun Özçelik’in 34 yıl önce gerçekleştirdiği buluşu American Society of Human Genetics (ASHG) tarafından son 75 yılın en önemli altı bilimsel gelişmesinden biri olarak seçildi.
Dünyanın en büyük genom bilimleri kuruluşu olan ASHG 1948 – 2023 yılları arasını kapsayan son 75 yıllık dönemde genom bilimleri ve insan genetiği alanlarında meydana gelen altı bilimsel gelişmeyi yaşam bilimleri ve tıbbın dönüm noktaları olarak nitelendirdi. Bunlar:
- 1950’li yıllarda geliştirilen ve kromozomların incelenmesini mümkün kılan karyotipleme teknikleri ve tek gen hastalıklarının moleküler temellerinin ilk kez ortaya konması;
- 1980’li yıllarda ortaya çıkan pozisyonel klonlama;
- 1990 – 2000’li yıllarda keşfedilen kopya sayısı değişiklikleri ve Charchot-Marie-Tooth hastalığı geninin bulunması;
- 2005 yılından başlamak üzere genom boyu ilişkilendirme çalışmaları (GWAS, Genome Wide Association Studies) ve
- 2010’lardan günümüze gelen dönemi içeren exom dizilemesi.
Dr. Özçelik 1990’lı yıllarda kopya sayısı değişiklikleri ve Charchot-Marie-Tooth hastalığının geninin bulunmasına kritik katkılar yapmıştır. Bunu, 1987-1993 yılları arasında mentörü Profesör Uta Francke ile birlikte türler arası karşılaştırmalı genom haritalaması ile gerçekleştirmiştir. İnsan Genom Projesi öncesi dönemde nöronal anlatımı olan 40 geni insan ve fare kromozomlarına haritalamıştır. Bu sayı o dönemde bilinen yaklaşık 2000 insan geninin yüzde 2,5 gibi bir bölümüne karşılık gelmektedir ki böyle bir orana tek başına ulaşabilen başka bir ekip bulunmamaktadır. Bu kapsamda sinaptik veziküller, aksonlar ve nöronal büyüme faktörlerini de içeren genler Nobel ödülü alan beş araştırmacının da aralarında bulunduğu bilim insanları ile ortaklaşa yürütülen çalışmalar sonrası haritalanmıştır. Bu bilim insanları 1985 Nobel Tıp Ödülü sahibi Michael S. Brown ve Joseph L. Goldstein (farnesiltransferazlar), 2013 Nobel Tıp Ödülü sahibi Thomas C. Südhof (sinapsin, sinaptofizin, sinaptotagmin, sinaptobrevin), 2017 Nobel Tıp Ödülü sahibi Michael W. Young (kriptokrom 1) ve 2020 Nobel Tıp Ödülü sahibi Charles M. Rice’dır (alfa-interferon sinyal iletim yolu ve COVID-19 genetik yatkınlığı).
Genetik haritalama genom araştırmalarının ilk adımıdır. Bu sayede genom biyolojisi ve kalıtsal hastalıkların temeli anlaşılmaktadır. Bu kapsamda haritalanan PMP22 (peripheral myelin protein 22), aksonları çevreleyen miyelin tabakasının temel proteinlerindendir. Bir insan geninin ilk kez polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) teknolojisi kullanılması ile 1991 kışında haritalanmıştır. Dr. Özçelik, PCR’ın mucidi ve 1993 Nobel Kimya ödülü sahibi Kary B. Mullis ile bizzat laboratuvarda çalışarak bunu gerçekleştirmiştir. Bu inceleme sonrasında PMP22 geni insanlarda 17, farede 11. kromozoma haritalanmıştır. Bunun da ötesinde ilk kez bir insan geninin genomda bulunan kopya sayısı değişikliği içinde olduğu gösterilmiştir (Trembler mouse carries a point mutation in a myelin gene. Nature. 1992 Mar 19;356(6366):241-4. doi: 10.1038/356241a0).
Klasik Mendel genetiğine göre insan genomunda her genden iki tane vardır. Biri anneden, diğeri babadan gelir. Bunun istisnası X ve Y kromozomlarıdır. Nitekim yaklaşık 25000 genimizin büyük çoğunluğu ikişer tanedir. Bu durum çekinik ve baskın (resesif ve dominant) olarak nitelendirilen kalıtım mekanizmalarının temel taşıdır. Sadece insanlar değil, tüm memeliler de benzer şekilde her genden iki tane taşırlar. Diğer bir deyişle diploid organizmalardır.
Kopya sayısı değişikliğinin keşfi bu savın her zaman geçerli olmadığını, bazı genlerin üç veya üzeri sayıda da olabileceğini göstererek kavramsal düzeyde Mendel genetiğinin ötesinde mekanizmalar olduğunu ispatlamıştır. 1990’lardan günümüze dek geçen yaklaşık 35 yıllık dönemde kopya sayısı değişikliğinin sadece 17. kromozom ve PMP22 geni için geçerli olmadığı, pek çok genom bölgesini kapsadığı, genom evriminde de temel önemi olan bir mekanizma olduğu anlaşılmıştır. Günümüzde genlerin doğuşu ve ölümünde kopya sayısı değişikliklerinin merkezi önemi bilinmektedir. Aynı zamanda kopya sayısı değişikliklerinin pek çok genetik hastalığın temelinde yattığı anlaşılmıştır.
Kapsamlı bilgi için: https://www.ashg.org/discover-genetics/timeline-3/
Fen Fakültesi Dekanı ve Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölüm Başkanı Dr. Özçelik, yaklaşık 30 yıldır Bilkent Üniversitesi’nde görev yapmaktadır. Lise eğitimini İtalya ve Türkiye’de tamamladıktan sonra İstanbul, Cenevre, Londra, Oxford ve Yale Üniversitelerinde tıp eğitimi almıştır. Münih, Yale ve Stanford Üniversitelerinde fizyoloji ve tıbbi genetik alanlarında uzmanlık ve doktora sonrası araştırmalarını yürütmüştür. Prof. Dr. Uta Francke ile birlikte İnsan Genom Projesi’nin başlangıcı araştırmalarına katılmıştır. Ülkemizde DNA analizine dayanan ilk kimliklendirme çalışmalarını İstanbul Üniversitesi’nde Prof. Dr. Sevim Büyükdevrim ile gerçekleştirmiştir. 2023 yılından American Society of Human Genetics (ASHG) tarafından düşünce lideri seçilmiştir. ASHG ödülünün gerekçesini oluşturan Prader-Willi sendromu araştırmalarını Prof. İhsan Doğramacı’nın destekleri ile yürütmüştür. American Society of Human Genetics’in Bilimsel Program Komitesi üyesi ve European Society of Human Genetics’in Yönetim Kurulu üyesi ve Eğitim Komitesi başkanı olarak görev yapmıştır. Araştırmaları Avrupa Birliği, NIH (National Institutes of Health), WHO (World Health Organization), TWAS (The World Academy of Sciences), HHMI (Howard Hughes Medical Institute) ve TÜBİTAK (Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu) tarafından desteklenmiştir. Rockefeller, Harvard, Cambridge Üniversiteleri ve Mount Sinai Tıp Merkezi ile ortak araştırma projeleri yürütmektedir. TÜBA (Türkiye Bilimler Akademisi) üyesi ve 2012 yılı TÜBİTAK Bilim Ödülü sahibidir. https://mbg.bilkent.edu.tr/tayfun-ozcelik/