METAGENOMİK
Metagenomik bilimi çevresel bir ortamda bulunan tüm genetik materyalin izolasyon ve kültürleme olmaksızın doğrudan yüksek çıktılı dizileme ile elde edilip incelenmesi yaklaşımına dayanmaktadır. Yeni nesil dizileme teknolojilerinin gelişmesi ile birlikte ortaya çıkan bu bilim dalı bir mikrobiyoma ait tüm kalıtsal verinin eşzamanlı olarak incelenebilmesini olanaklı kılmaktadır. Metagenom araştırmaları, organize olmamış büyük genomik veri analizi üzerine kuruludur. Dolayısıyla mikrobiyoloji, genom bilimi ve biyoinformatik alanlarının buluştuğu disiplinler arası bir alana denk gelmektedir.
Metagenom çalışmaları tıp (örn. Enfeksiyon hastalıkları, nöroloji, onkoloji, dahiliye, ortopedi, pediatri vb.), veterinerlik, gıda, çevre, ziraat, biyomedikal bilimlerine yürütülen araştırmalarını genişletecek potansiyele sahiptir. Hastalık ve sağlık durumlarında insan mikrobiyomunun rolü, hayvan ve bitkilerin kommensal mikrobiyomları ile ilişkileri, endüstriyel süreçlerde mikrobiyom etkinliği, biyoenerji üretebilen mikrobiyal toplulukların tasarımı, endüstriyel enzim keşfi, biyobelirteç ve metagenomik ilaç tasarımı gibi konular genel hatlarıyla metagenomik biliminin araştırma konularına dahil olmaktadır.
Genkök Metagenomik Birimi, yeni nesil moleküler biyoloji ve biyoinformatik teknikleri doğrultusunda metagenomik çalışmalarını yürütmek üzere yapılanmış disiplinler arası bir birimdir. Mikrobiyoloji ve biyoinformatik araştırmacılarının işbirliği ile aşağıdaki öncelikli araştırma alanları üzerinde çalışmalar yürüten birimimizde Illumina yeni nesil dizileme teknolojileri (NextSeq ve MiSeq) ve Oxford Nanopore (MinION) dizileme teknolojileri aktif olarak kullanılmaktadır.
1) Hastalık mikrobiyomu araştırmaları: İnsan mikrobiyomu ve enfeksiyon dışı hastalıkların potansiyel ilişkisinin metagenomik yaklaşımlarla ortaya konması bu araştırma başlığının kapsamı içerisinde yer almaktadır. Özellikle nörodejeneratif (Alzheimer hastalığı, Parkinson hastalığı) ve otoimmün (tip 2 diyabet, romatoid artrit) hastalıklarda insan mikrobiyomunun rolü ve hastalıkların erken teşhisi/tedavisi için biyobelirteç keşfi bu araştırma konularını oluşturmaktadır.
2) Enfeksiyon metagenomu / Patobiyom araştırmaları: Enfeksiyondan sorumlu mikrobiyom alt kümelerinin (patobiyom) tanımlanması ve analizi bu araştırma başlığının kapsamı içerisinde yer almaktadır. Enfeksiyona ait patobiyontların taksonomik çeşitliliklerinin bulunması, virülen ve antibiyotik direnci profillemesi ve buna sebep olan genetik karakterizasyonun yapılması araştırma konularını oluşturmaktadır.
3) Çevresel metagenomik: Cansız ortamlardan örneklenen mikrobiyomların fonksiyonel ve ekolojik özelliklerinin tanımlanması ve analizi bu araştırma başlığının kapsamı içerisinde yer almaktadır. Şehir atık sularından toplumdaki patojen çeşitliliği ve antibiyotik direnci çeşitliliğinin profillenmesi. yoğunbakım ünitelerindeki çevresel mikrobiyomların örneklenmesi ile potansiyel enfeksiyon salgını mekanşzmalarının ortaya çıkarılması projeleri çevresel metagenomik alanındaki mevcut çalışmaları oluşturmaktadır.
4) Nanogözenek dizilemesinin mikrobiyal uygulamaları: Üçüncü nesil DNA dizileme teknolojisi olarak tanımlanan nanogözenek dizilemesi ile metagenomik uygulamaların geliştirilmesi bu araştırma başlığının kapsamı içerisinde yer almaktadır. Gerçek zamanlı DNA dizilemesi ile hızlı patojen tespiti ve profillemesi için yeni nesil moleküler biyoloji prosedürlerinin oluşturulması ve teşhis yazılımlarının geliştirilmesi birimin bu konudaki araştırma alanlarını oluşturmaktadır.
5) Faj terapi araştırmaları: Bakteriye özgü bakteriyofajların bulunması, metagenom düzeyinde tanımlanması ve antibiyotik tedavisine alternatif ya da tamamlayıcı olarak kullanılabilmesi konusunda yürütülecek çalışmalar bu araştırma başlığının kapsamı içerisinde yer almaktadır. Birim tarafından Türkiye’deki antibiyotik dirençli patojen suşlara özgü fajların keşfedilmesi ve klinik tedavide uygulanabilecek ürünlere dönüştürülmesi çalışmaları yürütülmektedir.
6) Meta-omik büyük veri analizi: Metagenom ıslak laboratuvar süreçleri sonucunda üretilen büyük verinin analiz edilerek, biyobelirteç bulma, taksonomik ve fonksiyonel analiz algoritmaları geliştirme ve sözkonusu yerli yazılımların geliştirilmesi bu araştırma başlığının kapsamı içerisinde yer almaktadır.
Mevcut / Güncel Projeler:
- Yoğunbakım Ünitelerinde Mikrobiyom Bulaş Ağının Çıkarımı İçin Hesaplamalı Kaynak İzsürümü Yöntemlerinin Araştırılması ve Geliştirilmesi (TÜBİTAK 3501 programı, proje no 115E998)
- Alzheimer Hastalığı ile İntestinal Mikrobiyomun Potansiyel İlişkisinin Metagenomik Analizlerle Değerlendirilmesi (TÜBİTAK 1001 programı, proje no 215S707)
- Parkinson Demansinin Erken Teşhisinde Kullanilabilecek İnvaziv Olmayan, Yenilikçi Ve Kombinatoryal Biyobelirteçler (TÜBİTAK 1003 programı, proje no 315S301)
- Hastane ve kentsel atık/arıtılmış su metagenomunda de novo mikrobiyal çeşitlilik rezistom virülom ve mobilom analizlerinin yapılması (Erü BAP, proje no: TCD-2016-6041)
- Nanogözenek DNA Dizilemesi ile Hızlı Patojen Tanıma Yapabilen Algoritmaların Geliştirilmesi (TÜBİTAK 1002 programı, proje no 116S083)
- Kolistin dirençli Gram-negatif patojenlerde direnç kazanım paternlerinin tüm genom dizi analizleriyle ortaya çıkarılması (Tübitak- 315S263)
- Ortopedik protez enfeksiyon mikrobiyotasının metagenomik yöntemlerle de novo incelenmesi de novo analysis of prosthetic joint infection microbiata using metagenomics (Tübitak 1001 Programı Proje No. 116S290)