print

    Future of human genome mapping



    Can Alkan and Eray Tuzun are two alumni who graduated from CS department in Bilkent. When we heard about their success stories in bioinformatics, we decided to pay them a visit at Genome Sciences Department in Washington University. We found out Eray has left the country and currently works at Havelsan. Can was present and he was welcoming. He is from Aydin, Soke who moved to Cleveland University for his PHD(where he jokes was boring and with so many Turks that he was loosing his grip on English). While making this decision he browsed through the background of academicians while he was a student. He moved to Vancouver where he remarked enjoying the laid back Canadian lifestyle. Later on he was invited by Evan Eichler to work with his friend Eray on DNA sequencing. They have so far working on mastering the language of life. We have also added a presentation by Mr.Enriquez as an introduction to why DNA sequencing is important. Then please take your time and read Can's explanation on their project. We added links to their papers if you would like to inquire deeper.This is Can and his friend Eray's story.

    - Insan DNAsindaki farkliliklar cesitli gruplara ayrilir. Uzerinde en
    cok calisilan farklilik cesidi, SNP denilen (single nucleotide
    polymorphism - tek nukleotid bicimliligi) tek karakterlik (tek baz =
    A, C, G, T karakterleri) farkliliklar. Insanlar arasinda ~1/1000
    farklilik var SNP'ler sayildiginda. Bizim arastirma grubunun calistigi
    konu structural
    variation (yapisal farkliliklar) ve segmental duplications (parcasal
    kopyalar). Tanimlari su sekilde:

     -- Yapisal farkliliklar, cok sayida bazin (>1000) silinmesi, ters
    donmesi, veya referans genomunda (Insan Genom Projesi ile
    olusturulan genoma "referens genomu" denir) var olmayan uzun DNA parcalarinin
    incelenen insanin genomunda olmasi demek. DNA sekansindan
    (diziliminden) yapisal farkliliklarin bulunmasini ilk Eray Tuzun
    baslatti Nature Genetics'de cikan 2005'teki makalesiyle, ve su anda herkesin
    kullandigi yontemler ondan turetildi. Benim de gecen temmuzda Genome
    Research dergisinde
    cikan makalem de onun yeni sekanslama (DNA dizilimini okuma)
    teknolojileri icin  bir uyarlamasi. Teknolojileri asagida anlatacagim
    biraz. Bu yapisal
    farkliliklarin bir kismi "normal", yani bilinen bir genetik hastaliga
    yol acmiyor. Ama acanlari da var, otizm, epilepsi, Crohn hastaligi,
    sizofreni, sedef gibi bazi hastaliklara neden olabiliyorlar.

     
    -- Insan genomunun %48'i tekrarlardan olusuyor, ve cesitli bilinen
    DNA sekanslari cok sayida kopyalarda mevcut, bunlara "common repeats"
    (siradan tekrarlar) denir. Bunlarin haricinde %4'luk bir kismi
    segmental duplications (parcasal kopyalar) 1000 bazdan (karakterden)
    daha uzun olup
    %90'dan fazla benzerlik gosteren parcalar. Insanlar arasinda parcasal
    kopyalarda farkliliklar var gene (kopya sayisi ve icerigi). Bunlarin
    karakterizasyonu cok
    zordur, cunku buyuk oranda benzerlik gosterirler, ve DNA sekanslama
    teknolojileri kisa kisa DNA parcaciklari okuyabildiginden (eski sistem ile 800 karakter civari, yeni teknolojiler 36-400 arasi okunabiliyor) duplicationlar arasinda ayrim yapilmasi da cok zorlasiyor, genomun
    tamamininbirlestirilmesi de. Parcasal kopyalar da yapisal farkliliklar gibi hastalik nedenleri de olabiliyorlar; hatta yapisal farkliliklarin bir kismina da neden olabiliyorlar. Ayrica, bu kopyalanan DNA parcalarinin icinde cok sayida gen de var, ve  birbirlerine cok benzemelerinden dolayi bu genlerin cogunun ne yaptigi bilinmiyor. Ama, bazi genlerin bagisiklik sisteminde rol oynadigi biliniyor, ayrica CCL3L1 geninin
    kopya sayisina ne kadar coksa  HIV virusune (AIDS) karsi direnc de artiyor.

    - Bu makalede gosterdiginiz parcasal kopyalarin karakterize edilmesi
    ve kopya sayilarinn tahmini (hangi DNA parcasindan ve genden kac kopya
    var). Yeni teknolojiler ile DNAsi okunmus 3 insanin genomunu inceleyip,
    kopyalanmis parcalarini bulup kopya sayilarini cikardik. Labaratuvarda
    degisik tekniklerle de bunlarin dogrulugunu gosterdik. Sekanslanan insanlarin
    biri James Watson (DNA ikili sarmalini bulan), biri Nijerya'dan bir
    Afrikali, biri de Cinli. Kopya sayisinin bilinmesinin birkac faydasi
    var. Birincisi, fonksiyonu bilinen genlerin kopya sayisina gore neye
    faydasi ya da zarari oldugunu tahmin edebiliyoruz, "CCL3L1" geninin
    HIV direncini arttirmasi, "defensin" genlerinin bagisiklik sistemini
    guclendirmesi, "HRNR" geninin deri yenilenmesinde rol oynamasi gibi.
    Ayrica, fonksiyonu ya da kopya sayisi ile iliskisi bilinmeyen
    kopyalanmis genlerin de hepsini birden tum DNA uzerinden karakterize edebildigimiz icin, cok sayida insanin genomunu benzer yontemlerle inceleyip oradan fenotip (genetik yapinin sonucu) ile iliskisini
    cikarmaya faydasi olacak. Ayni  sekilde genetik hastaligi olan insanlarin incelenmesi ile de
    hastaliklar ve DNA arasindaki iliski de karakterize edilecek (SNP ve yapisal farklilik analizleri ile birlikte). Farkli teknolojiler ile bunlari yapabilmek mumkundu, ancak tum DNA incelenemiyor o
    yontemlerle, sadece kucuk bir kismi incelenebiliyor ve gene kopyalarin birbirine cok benzer olmalarindan dolayi sorunlar cikabiliyor tahminlerde. En cok kullanilan yontem (array CGH) ile daha genis bir calisma yapmak mumkun, ancak onunla da kopyalarin sayisi bilinemiyor, sadece iki insan DNAsi arasinda karsilastirma yapip, hangi insandaki kopya sayisinin daha fazla ya da az oldugu soylenebiliyor.

    - Yeni DNA sekanslama teknolojileri: "ikinci nesil" de deniyor. 2-2.5
    yildir kullanilmaktalar. Baslica sirketler Illumina, Roche/454, ve AB
    SOLiD. Ucuncu nesil de yolda, 2010-2011 gibi piyasaya cikacaklar. En
    onemli ozellikleri cok hizli sekilde genomu okuyabilmeleri (Illumina
    ve SOLiD ile insan genomu 8-9 gunde okunuyor), ve ucuza mal olmalari.
    Ilk nesil sekanslama teknolojileri ile bir insan genomunu okumak 10
    milyon dolara mal olurken,
    Illumina ve SOLiD ile yaklasik 20-30 bin dolara cikiyor. 6-7 ay sonra
    bunun 10bin dolar seviyesine dusmesi bekleniyor, 1.5-2 yil sonra da
    1000 dolar civarina. Yalniz ilk nesil 800 karakterlik parcalar okurken
    bunlar su anda 100 karakterin altinda parcalar cikartiyorlar;
    Roche/454 ile 450'ye kadar cikarmak mumkun ama diger ikisine gore
    30-40 kat daha pahaliya mal oluyor. Bunlarin ucuzlamasi ve daha da
    gelistirilmesi ile genom varyasyonunu incelemek kolaylasacak ve cok
    insan uzerinde calismak mumkun olacak. Boylece hem normal hem de
    hastaliga yol acan degisiklikler karakterize edilecek. Su anda 1000 Genom Projesi de Illumina, SOLiD, ve Roche/454 kullanarak 1600-1800 "normal" (bilinen genetik hastaligi olmayan) insanin genomunu okuyup
    normal farkliliklari kategorize etmeye calisiyor (http://www.1000genomes.org). Ben de bu projede
    analiz grubundayim (http://www.1000genomes.org/page.php?page=participants -- benden baska
    2 Turk daha var: Deniz Kural ve Onur Sakarya), ve hem structural variation hem de segmental duplication yontemlerini >100 genom uzerinde kullaniyoruz (1000 ustune de cikacagiz).

    - DNA okumanin faydasi bilimsel arastirmalar ile sinirli olmayacak.
    Bilimsel arastirmalarin kolaylasmasi ve ucuzlamasi sayesinde hangi degisikligin (SNP, yapisal ya da parca kopyalar) neye neden oldugu karakterize edilecek. Bu bilgi de daha
    sonra "kisisel tip", ya da "kisisel tedavi"ler icin kullanilabilecek. Soyle
    ki, sekanslamak yeterince ucuzlayinca, herkesin DNAsinin okunmasi da
    rutinlesecek. Boylece, genetik yapisi cozulenlerin hangi hastaliga daha yatkin ya da direncli oldugu bilinecek, ona gore onlemler alinabilecek. Sadece bu da degil,"kisisel tedavi"den kasit, hastalarin genetik yapisina gore herkese ayri tedavi yontemlerinin ve ilaclarinin kullanilmasi. Sonucta hic bir ilac ya da tedavi yontemi herkeste ayni sonucu vermiyor, bu da buyuk olcude
    kisinin DNAsi ile alakali. DNA okunmasi ve analizi rutinlesince kisisel tedavi de mumkun olacak.
    -Can Alkan



    The Latest From Bilumni

    Newest Dergi Sent Out
    The summer issue of the Dergi will be mailed to North America the first week of August. Let us know if you didn't receive yours!

    Christmas Raffle Winner Receives Tulumba.com $100 Giftcard
    Congratulations Simal Ince (CS '95)! She is the raffle winner and has won a $100 Tulumba giftcard. Thanks everyone who participated and don't forget the next raffle!

    Bilumni Launches U.K. Program
    Bilkent's North American Alumni Program will be expanding to the United Kingdom this fall. More info coming soon on our alumni living in the land of the Brits!

    Your Comments

    Let us know what you think.

    Leave a comment!
    A big thank you to Hulya Toker Akca for designing our website and Alihan Polat for designing our splash page.
    Bilkent University | Empire State Building | 350 5th Ave, Ste 5604 | New York NY 10118