MODEL ORGANİZMALAR, DENEY HAYVANLARI KULLANIM ALANLARI VE ETİK

Model Organizma Nedir?

Model organizmalar çeşitli biyolojik olayların anlaşılması için üzerinde çalışılan bir türdür.

Bu organizmaları laboratuvar ortamında üretmek ve üretimlerini devam ettirmek kolaydır ve dikkate değer deneysel avantajlar sunar.

Ayrıca bu organizmaların üretimi ucuz, etik açıdan fazla sorun yaratmaz.

Yıllar boyunca bu model organizmalar hakkında çok fazla bilgi edinilmiş olması bu organizmaları çalışmalarda kullanmaya daha çekici yapmıştır.

Model organizmalar, üzerinde çalışılması zor olan diğer türler hakkında(insan da dahil) bilgi edinmek için kullanılır.

Model organizmalarla ilgili çok önemli bir nokta ise genlerinin insan genleriyle yakından ilişkili olmasıdır.

Bu zamana kadar tanımlanmış insan hastalık genlerinin % 60 dan fazlası şaşırtıcı bir şekilde meyve sineği ve nematod genlerine benzemektedir.

İmmün sistemimizdeki gibi ileri düzeyde evrimsel gelişimi etkileyen genler basit hayvanlardakine daha az benzerlik gösterirler.

Bu gibi genler için bizler fare gibi daha yakın model canlıya ihtiyaç duyarız.

Fare genomlarının organizasyonu insan genomlarının organizasyonuna benzerdir.

İnsanlarda gözüken bozuk genlerin taklidiyle hastalık modellerini kanıtlamak için fareler kullanılır.

Ayrıca bu modeller yeni ilaçların etkinliğinin testi içinde kullanılabilir.

3 farklı model organizma tipi vardır;

Bunlar;

1) Genetik Model Organizmalar

2) Deneysel Model Organizmalar

3) Genomik Model Organizmalar

1.Genetik Model Organizmalar

Genetik analizler için uygundur.

Bu organizmalar çok hızlı ürerler ve kısa zaman içerisinde çok fazla nesil oluştururlar.

Çok fazla mutant bireyler genelde elde edilir.

Genetik haritalar çıkarılabilir.

1)Saccharomyces cerevisiae,

2)Drosophila melanogaster,

3)Caenorhabditis elegans

2.Deneysel Model Organizmalar

• Bu organizmalar jenerasyon sürelerinin uzun olması ve zayıf bir genetik haritaya sahip olması nedeniyle genetik araştırmalarda kullanılmaz.

• Ancak Gallus gallus (tavuk) ve Xenopus laevis( bir kurbağa türü) gibi türlerin ürettikleri dayanıklı embriyolar gelişim biyolojisinde model organizma olarak kullanılır.

3.Genomik Model Organizmalar

• Bu tip organizmaların genetik ya da deneysel avantaj ve dezavantajlarına bakılmaksızın model organizma olarak seçilirler. Çünkü evrimsel gelişimde çok önemli bir noktada olmaları ya da genomlarının bazı kalitesi bunlar üzerinde çalışmayı ideal kılar.

• Örneğin Fugu rubripes insanlarınkine benzer gene sahiptir ancak daha küçük genomları vardır. Büyüklükteki bu farklılık insan genomundaki DNA tekrarlarından veintronlarından kaynaklanır.

Model hayvanlar incelenirken omurgalı ve omurgasız olarak ikiye ayrılır;• 1. Omurgasızlar:

• Caenorhabditis elegans (C. elegans);bir nematoddur. Gelişimin ve fizyolojinin genetik kontrolünü anlamak için uygun bir canlıdır. C. elegans, genom dizisi tamamen tanımlanan, ilk çok hücreli canlıdır. C. elegans’ınapoptozu geniş bir biçimde çalışılmış ve regülasyonunun memelilerle yüksek benzerlik gösterdiği görülmüştür. C. elegans’ın apoptozis içeren genlerinin ve bu süreci düzenleyen bileşenlerinin kanser tedavisinde ve nörodejeneratifhastalıklarda öneminin olduğu gözlenmiştir.

• 2. Omurgalılar:

• Guinea Pig, Kobay (Cavia porcellus); Robert Koch ve diğer bakteriyolojistler tarafından, bakteriyal enfeksiyonlarda konak olarak kullanılmıştır. Bu nedenle günümüzde de "laboratuvar hayvanı" olarak adlandırılmaktadır.

• Tavuk, (Gallus gallus domesticus); bir amniyota olarak gelişim çalışmalarında kullanılır ve mikromanüplasyon için uygundur.

• Kedi, (Felis cattus); nörofizyolojik araştırmalarda kullanılır.

• Köpek, (Canis lupus familiaris); solunumla ilgili ve kardiyovaskülerkonularda önemli bir modeldir.

• Sıçan, (Rattus norvegicus); özellikle toksikoloji modeli olarak kullanışlıdır, ayrıca nörolojik modeldir.

Zebra balığı(Danioreiro);

• Omurgalıların gelişimi için iyi bir organizmadır çünkü diğer tüm modellerin en iyi özelliklerini bulundurur.

• Kurbağalarda olduğu gibi, zebra balığının embriyosu dış ortamda gelişir, tüm safhaları izlenebilir ve değiştirilebilir.

• Embriyonun gelişimi hızlı, organizasyonu basit ve şeffaftır.

• Genetik analizler için uygundur.

• Haftada 200 yumurta üretirler.

• Zebra balığına gen transfer teknolojileri çok gelişmiştir. İnsan genlerinin karşılaştırmalı haritalamasında yararlı olan zebra balığının genetik haritası bu teknolojiler sayesinde çıkarılmıştır.

• Şişen balık (Fugu rubripes) ;Omurgalılar içerisinde en küçük genoma sahip olduğundan model organizma olarak kullanılmaktadır.

• Zebra balığının genomunun 1/4,insan genomunun 1/10 kadardır.

• Şişen balığın genomu kısa olmasına rağmen insan genomunda bulunan genlere benzer sayıda gen içerirler. Ancak F.rubripes’in genleri farklı organize olmuş ve daha az introniçermektedir.

• Genomlarının küçük olması genlerin tespitini ve analizini kolaylaştırır.

Fareler;

• İnsan ve fare genomları yaklaşık aynı büyüklükte, aynı sayıda gen ve geniş korunmuş gen bölgeleri vardır.

• Birçok insan genlerinin farelerde karşılığı vardır ve bu genlerin fonksiyonları yakın ilişkilidir.

• İnsanlarda hastalığa sebep olan mutasyonlar farelerde aynı hastalığa neden olurlar.

• Fareleri laboratuvarda üretmek kolay ve diğer memelilere kıyasla daha kısa gelişim döngüsü vardır. ( 2 ay)

• Tek bir doğumda 10-15 yavru verirler.

• Birçok mutasyon, fareleri kimyasal mutajenlerle besleyerek yada farenin genomuna DNA fragmentleri ekleyerek elde edilir.

• Farelerde türler arası çaprazlamalar yapılması onları genetik çalışmalarda kullanılmasını artırmıştır.

• Çaprazlamalarla oluşan hibritler geniş ölçüde heterozigottur ve genetik harita yapılmasında kullanılır.

• Büyük ölçekli çaprazlamalarla hastalık genlerinin haritası da çıkartılabilir.

Model Hayvanın Kullanım Amaçları

• Hayvan çalışmalarında amaç; hücre, doku, organ ve sistem bağlamında fizyolojik ve patolojik mekanizmaları anlamak, sistem ve sistemler arası ilişkiyi öğrenmek, hastalıklara karşı tedavi yolları bulmak ve hastalık veya hasarın tanısı için yöntemler geliştirmektir.

https://youtu.be/ljKZiaEn_BA

Hayvan seçiminde geçerli olan kriterler;

• Uygun hayvan modeli seçmeden önce alternatif yöntemler, yani hayvan dışı modeller üzerinde durulmalıdır. Daha sonra elde edilen bulguların in Vivo’da test edilmesi için hayvan modeli düşünülmelidir.

• Hayvan modeli seçiminde planlanan türe ait anatomik, fizyolojik ve davranış karakterlerinin iyi bilinmesi önemli bir avantaj sağlayacaktır.

Seçilecek hayvanın;

• İnsan genomu ile homolojisinin yüksek olması, Kısa yaşam döngüsüne sahip olması, Jenerasyonlar arası sürenin kısa olması,

• Embriyonik gelişimine müdahalenin kolay ve gelişiminin kolayca incelenebilir olması,

• Kolay kültüre alınabilmesi, deney manipülasyonlarına uygun olması, genetik uygulamalar için uygunluk sağlayabilmesi, analizlere uygun olması, etik açıdan sorun teşkil etmemesi, organizma büyüklüğünün uygun olması, kolay bulunabilirlik ve uygulanabilirlik içermesi ve ekonomik açıdan ulaşılabilir olması gerekmektedir.

İnsan Hastalıklarında Model Hayvan Kullanımı

• Model hayvanlar, günümüzde sık görülen pek çok hastalığın tedavisinde kullanılabilirler. Nörodejeneratif hastalıklar (Parkinson, Alzheimer gibi), kas hastalıkları (DMD), Otizm, Şizofreni, MS, KistikFibroz, böbrek yetmezliği, Frajil X, Diyabetus Mellitus, kanser, romatizma, astım, hipertansiyon, yanma ve enfeksiyon gibi durumlar örnek olarak gösterilebilir.

• Bu raporda, görülme sıklıklarına dayanarak DMD ve Parkinson hastalıklarına detaylı olarak yer verilmiştir.

• Duchenne Muscular Dystrophy (DMD) : X’ e bağlı kas bozukluğu olarak DMD genlerindeki mutasyon sonucu ortaya çıkan ve kas yıkımıyla karakterize edilen bir hastalıktır.

• Parkinson hastalığı (Parkinson Disease, PD): Parkinson hastalığı (PD), yaşa bağlı olarak nörodejenerasyon gösteren ve dört ana belirtisi olan yaygın bir hastalıktır. Bunlar; eklemlerde bükülememe, zihinsel ve fiziksel etkinliklerde yavaşlama, vücut duruşunda dengesizlik ve titremedir.

ÖZET OLARAK...• Model hayvan biyolojik olayların anlaşılması için yapılan

deneylerde, hipotezi bilimsel kurallara göre kurulmuş araştırmalarda ve biyolojik testlerde kullanılan hayvanlardır. Model hayvan kullanılmasının amacı hücre, doku, organ ve sistem düzeyinde biyolojik, fizyolojik ve patolojik mekanizmaları anlamak, sistem ve sistemler arası ilişkiyi öğrenmek, hastalıklara karşı tedavi yolları bulmak ve hastalık veya hasarın tanısı için yöntemler geliştirmektir.

Günümüzde pek çok hastalık için, ilgili hastalığın gelişiminde etkili olan mekanizmaların anlaşılmasını hedefleyen hayvan modelleri oluşturulmuştur. Bununla birlikte, hayvan modelleri kullanılarak yapılan deneylerde etik kurallara uygun davranılmasının önemli bir zorunluluk olduğu da unutulmamalıdır.

Sonuç olarak; hayvan modelleri, insan hastalıklarının patogenezini anlamakta değerli birer araç olmakla beraber, bu canlıların sahip oldukları türe özgü özellikler insanın hastalık patogenezinin bire bir oluşturulmasına engel olabilmektedir.

DENEY HAYVANLARI KULLANIMINDA ETİKLİK

Deney hayvanlarıyla ilk araştırmaların yapıldığını M.Ö. 400’lerde yayımlanan Corpus Hippocraticum adlı kitapta görüyoruz. Daha sonra Galen ve birçok araştırmacı deney hayvanlarını çeşitli amaçlarla kullanmıştır. Fakat çalışmaların belirli bir sisteme oturması ve araştırmalar için canlı hayvan kullanımının mutlaka gerektiği 1865 yılında Claude BERNARD tarafından ifade edilmiştir. Fakat anestetik maddelerin bulunmadığı dönemden gelen alışkanlıkla başta eter olmak üzere anestetik maddeler keşfedildiği halde, halen deney sırasında anestezisiz uygulamalar yapılıyordu. Bu da toplumun dikkatini çekemeye başladı.

Toplumda canlı kesime (vivisection) karşı hareketler örgütlendi. 1895 yılında Londra’da "The Victoria Street Society" kuruldu, bunu aynı yıl kurulan "Frances Power Cobbe" izledi. Kurulan derneklerin çalışması sonucunda İngiltere’de 1876 yılında "Royal Commision" kuruldu ve "Hayvanlara insancıl Davranma Yasası" adlı ilk etik yasayı yaptı. Bu yasa ile "canlı hayvanlar üzerinde yapılacak denemelerin ancak eyalet sekreterliğinin kontrolü ile, anestezi altında ve yalnızca yararlı bilim için yapılabileceği" karara bağlanmıştır.

• https://youtu.be/tywcrOlGEgs

• https://youtu.be/2u6NXmDkSQk

Özellikle gelişmiş ülkelerde birçok yasa çıkarılmış ve çeşitli uluslararası antlaşmalar imzalanmıştır. 1959 yılında yayımlanan "İnsani Deney Tekniğinin Prensipleri" bugün hemen hemen tüm yasaların ortak temelini oluşturan 3R kuralını ortaya koymuştur. 3R kuralı halen gerek hayvan refahı savunucuları ve gerekse bilim insanlarınca kabul görmekte ve günümüz bioetik kurallarının temelini oluşturmaktadır. 3R kuralı, R harfiyle başlayan üç İngilizce kelimeden oluşmaktadır. Bunlar;

• 1. REDUCTION ( azaltma)

• 2. REPLACEMENT (değiştirme)

• 3. REFINEMENT (arıtma)

1. REDUCTION ( Azaltma)• Reduction, mümkün olduğu kadar az hayvan kullanarak en iyi sonuca

varmayı öneren maddedir. Reduction’da boş yere hayvan kayıpları engellenerek az hayvan kullanılması ilke edinilmiştir.

2. REPLACEMENT (Değiştirme)• Bu madde eğer bilimsel olarak bir mahsur yoksa deney hayvan yerine

ona alternatif yöntemlerin kullanılmasını önermektedir.

3. REFİNEMENT (Arıtma)• Bu maddenin kuralı hayvanların doğumlarından, deney bitimine

kadar kullanılması süresince rahat etmelerinin sağlanması ve mümkün olduğu kadar az acı duymalarını sağlamak için önlemlerin alınmasıdır.

SONUÇ OLARAK...

• Sonuç olarak araştırmacıların deneysel çalışmalarında hayvan haklarını ve etiğini esas alarak insanlığa yararlı bilgiler sağlamayı hedeflemesi gerektiği belirtilmektedir. Bu bilimsel hizmet adına hayvan modellerinin kullanımı yaygın olarak devam etmekte ve buradan elde edilen bilgiler moleküler mekanizmaların ve insan hastalıklarının anlaşılmasında kullanılmaktadır.

Peki sizce hayvanların üzerinde deneylerin yapılması etik midir?

KAYNAKLAR

• http://yunus.hacettepe.edu.tr/~%20mergen/sunu/s_model.pdf

• https://docplayer.biz.tr/76385970-Model-organizmalar-deney-hayvanlari-kullanim-alanlari-ve-etik.html

• https://aeuhadyek.ahievran.edu.tr/detay/Deney%20Hayvanlar%C4%B1/24

SORULAR1-Aşağıdakilerden hangisi genetik model organizmaya örnektir?

A) Saccharomyces cerevisiae

B) Gallus gallus

C) Xenopus laevis

D) Fugu rubripes

E) Danio reiro

Cevap: A

2-Aşağıdakilerden hangisi genetik çalışmalarda 'model organizma' olarak kullanılacak bir hayvanda bulunması istenen özelliklerden biri değildir?

A) Bir defada çok sayıda yavru üretmesi.

B) Yeni döl verme süresinin uzun olması.

C) Yavrularının gelişim evrelerinin kısa olması.

D) Laboratuvar koşullarında üretilebilmesi.

E) Üzerinde çalışma yapmaya elverişli olması.

Cevap: B

3- Aşağıdakilerden hangisi fare ve insan genomunun ortak özellikleri arasında yer almaz?

A)Aynı büyüklükte olmaları

B) Geniş korunma bölgelerine sahip olmaları

C) Aynı sayıda olmaları

D) Kısa bir gelişim döngüsüne sahip olmaları

E) Geçirdikleri mutasyonların hastalığa sebep olmaları

Cevap: D

4. Aşağıdakilerden hangisi hayvan seçiminde geçerli olabilecek kriterlerden değildir?

A) Kolay kültüre alınabilmesi, deney manipülasyonlarına uygun olması.

B) Etik açıdan sorun teşkil etmemesi.

C) Embriyonik gelişimine müdahalenin kolay ve gelişiminin kolay olması.

D) Uzun yaşam döngüsüne sahip olması, jenerasyonlar arası sürenin uzun olması.

E) Kolay bulunabilirlik ve uygulanabilirlik içermesi ve ekonomik açıdan ulaşılabilir olması gerekir.

Cevap: D