Skip to main content

İleri bilim: Nutrigenomik ile 10 yılda 10 buluş

Nutrigenomik

“Ne yersen o’sun.” Bu cümleyi duyduğunuzda belki biraz korku ya da suçluluk duygusu hissediyor olabilirsiniz. Bu ifadenin kökenleri muhtemelen insanlık kadar eski olsa da, günümüzdeki temel araştırmalar da, hem insanlarda hem de hayvanlarda doğru zamanda doğru şeyleri yemenin önemini desteklemektedir.

Genlerimiz kim olduğumuzu tanımlayan prototiplerdir. Genlerimizin protein üreterek beslenmeye verdikleri tepkisel ifadeye gen ekspresyonu adını veriyoruz. Yediklerimiz karşısında genlerimizin nasıl işlediğiyle ilgili etkileşimi anlamaya çalıştığımız bilim ise “nutrigenomik” olarak adlandırılıyor.

Bilim adamları, incelenen dokudaki tüm genleri temsil eden küçük bir çiple, hangi genlerin aktive ya da deaktive edildiğini (yani “açık” veya “kapalı”) göstererek beslenme değişikliklerinden beklenenlerin tahmin edilmesini sağlamaktadır.

Alltech 10 yıl önce, hayvan beslenmesinin gen ifadesi üzerindeki etkisini araştırmaya adanmış -kendi alanındaki ilk- merkezini açtı. Buradaki nutrigenomik çalışmaları, bilim adamlarının geleneksel çiftlik denemelerindeki tipik sürelerle kısıtlanmadan, yani aylarca, hatta yıllarca beklemeden belirli gıda, yem veya yem katkılarını hayvanlara vererek karşılığında ne beklenmesi gerektiğini belirlemelerini mümkün kıldı.

Nutrigenomik aynı zamanda, minor kan testi gibi hayvanlardan alınacak çok küçük bir numunenin yeterli olduğu minimal invaziv ( en az müdahale) bir bilimdir.

Geçtiğimiz 10 yıldan beri Alltech Nutrigenomik Merkezi ve Uygulamalı Hayvan Besleme Merkezi nutrigenomik bilimini kullanarak aşağıdaki temel konularda çalışmalarını sürdürmektedir:

• Belirli gıdaların ve besleme uygulamalarının gen ifadesini nasıl değiştirdiğini anlamak.

• Modern sürü rasyonlarının mevcut içeriklerine benzer yararları olan yeni besinleri hızlı bir şekilde taramak ve tanımlamak.

• Yeni besin maddelerine veya gıdalara verilen yanıtları tahmin etmek.

1. Şaşırtıcı Bir Ürün: Amaize

Amaize, tarif edilmesi güç işleyişi ve sonuçları sebebiyle şaşırtıcı bir Alltech teknolojisi.

Rumen (işkembe), sığırlar ve diğer ruminantlarda selülozun parçalanması için akla gelen ilk yerdir. Enzim teknolojisi ürünü Amaize’in bu sindirim sürecine yardımcı olduğu, geleneksel tekniklerle yapılan araştırmalarda, Amaize’in yeme eklenmesiyle besi hayvanlarında karkas ağırlığı ve süt hayvanlarında süt üretimi bakımından yüksek artış sağlanabileceği görüldü.

Elde edilen bu sonuçlar yanında, gen ekspresyonunun kullanılarak doku örneklerinin incelenmesi bu hikayeyi daha da şaşırtıcı hale getirdi. Enzimin hayvanın metabolik sistemi üzerindeki etkisi, Amaize'nin hayvansal büyümeyi optimize ettiğini gösterdi. İncelenen örneklerde önemli bazı değişiklikler kaydedilmiştir: İnsülin benzeri büyüme faktörü (IGF-1), insülin reseptörleri ve büyüme hormonunun ekspresyonu ile ilgili genler olumlu etkilenmiştir. Bu genlerin hepsi artan metabolik aktivite ve dolayısıyla vücut büyümesi ile doğru orantılıdır.

Nutrigenomik bilimi, bilim adamlarının, Amaize'nin gerçek işlevini tam olarak anlamasına izin vererek, çiftçilere, üretim ve karlılığı en üst düzeye çıkarmak için, sığır rasyonlarına nasıl ve ne kadar katılacağı konusunda belirli tavsiyelerde bulunmayı mümkün kıldı.

2. Economase: Vitamin E’ye karşı ekonomik bir alternatif

Economase çok genel olarak hayvanların ihtiyaç duyduğu E vitamininin temini için vücutta benzer biyolojik fonksiyonları gösteren, ancak daha ekonomik bir antioksidan takviyesidir.

E vitamini, güçlü antioksidan özellikleriyle bilinir. Antioksidanlar serbest radikal üreten moleküllerin oksidasyonunu engelleyer. Eşlenmemiş gevşek elektronlar içeren serbest radikaller vücuttaki hücrelere zarar verirler. Bu nedenle, antioksidanları tüketen bir kişi hastalıklarla mücadele etmek konusunda genellikle daha güçlü ve iyi durumda olacaktır. Doktorların da antioksidan bakımından zengin yeşil yapraklı bitkilerin, kabuklu yemişlerin ve bazı meyvelerin yenmesini tavsiye etmeleri bu nedenledir.

Antioksidanlardan sadece insanlar değil, hayvanlar da yararlanırlar. Bu nedenle E vitamini rutin olarak hayvansal gıda üretiminde tüm hayvanların rasyonuna dahil edilmektedir. Bununla birlikte E vitamini çok pahalıdır ve üreticiler genellikle E vitaminini yeme en az oranda eklemenin yollarını ararlar. Uyarıda bulunulması gerekn bir nokta da; E vitamininin azaltılmasının antibiyotik kullanım ihtiyacını arttırabileceğidir.

Nutrigenomik bilimini kullanarak yapılan araştırmalar E vitamininin işleyişini belirlemiştir, daha sonra diğer bileşiklerin veya benzer etkilere sahip kombinasyonların tanımlaması yapılmıştır. Economase’in, E vitamininde görülen gen ekspresyonu değişikliklerini kopyalayabildiği saptanmış olup, bu durum; kanatlılar ve sığırlarla yapılan birbirini takip eden 46 çalışmada kanıtlanmıştır. Economase, etin kalitesi ve E vitamininin hayvandaki koruyucu antioksidatif etkilerini, yem maliyetlerini ve gıda fiyatlarını arttırmadan koruyabilmektedir.

3. Gelişmeyi kolaylaştırmak ve çinko kullanmak

Çinko, hayvanların sağlıklı büyümesi ve gelişimi için gerekli bir iz mineraldir. Bağışıklıkla ilgili sorunların üstesinden gelmek üzere bağışıklık fonksiyonunu destekler. Hayvanlarda bağışıklık tepkisini optimize ederek sadece kanatlı endüstrisine global maliyeti 5 ila 6 milyon dolar arasında olan ve bağlı ölüm oranı günde %1 olan nekrotik enterit (NE) gibi çeşitli enfeksiyonların riskini azaltır.

Nekrotik enterit Clostridium perfringens patojenik bakteriler ailesinden kaynaklanır. Hastalığın sebep olduğu bağırsak lezyonları besinlerin emilimini engeller, hasta hayvanı daha da zayıflatır ve bazen ölümüne yol açar. Bilim adamları, kümes hayvanları ve sığırlarda nekrotik enteritin etkilerini etkin şekilde azaltmanın yollarını aramaya devam etmektedir.

Nutrigenomik, beslemede kullanılan çinko formunun önemini de doğrulamıştır. Hayvan yemlerinde ve insan besin takviyelerinde tipik olarak kullanılan çinko oksit ve çinko sülfat gibi formlar, çinko emilimini etkileyen karma peptidlere bağlı olanlardan daha az etkilidir. Hayvanı bütünsel bir şekilde tedavi ederek, en uygun formdaki besin maddeleri ile

beslemek, hayvanın potansiyel enfeksiyonlarla mücadele etmek için daha güçlü olmasını sağlar. Böylece daha iyi bir sindirim verimliliği ile daha az antibiyotik kullanımı mümkün olabilir. Her iki durumda da üreticiler (ve tabi tüketiciler) her yıl milyonlarca doları harcamaktan kurtulabilecektir.

4. Etteki sorunların azaltılması

Son beş yıldır, “odunsu göğüs” olarak da ifade edilen durum, tavuk üreticilerinin endişe ettikleri konuları sıraladıkları listede bile değildi. Oysa bugün, üretilen tavuk göğsünün yenilemeyecek kadar sert olması ve çiğnenememesi Brezilya, İspanya ve İtalya'daki tavuk üreticilerine önemli zararlar doğuruyor. Amerika’da bu zarar 200 milyon dolar olarak tahmin ediliyor.

Genetik kesinlikle bir etken olduğu için, odunsu göğüs durumu genellikle üreticilerin tavuklarını ne kadar hızlı yetiştirdikleri ile doğrudan ilişkili olarak kabul edilir. 1930'larda 2,5 kilogram (1,1 kilo) olarak kesime giden ortalama tavuğun her bir kilogramı alması 50 gün sürmekteydi. 100 yıldan kısa bir süre sonrasında ise, bugün, 6 ila 8 kilo canlı ağırlığa ulaşan tavuklar yetiştiriyoruz ve bu tavuklar her bir kilograma 8 günde ulaşabiliyor!

Bilimsel olarak, hızlı büyüyen tavukların hipoksiden (düşük kan), artan oksidatif stresten, enflamasyondan (iltihap, yangı), yağlı dokudan etkilendiği söylenebilir. Tüketici bakış açısından ise, bu hoş olmayan bir yemek deneyimi ile sonuçlanır. Bununla birlikte, nutrigenomik yoluyla gen ekspresyonunun değişimini anlamak, tavuk için oksidatif etkileri azaltan ve tüketicilerin lezzetli ve yumuşak göğüs eti yeme deneyimiyle sonuçlanan bir besleme programının geliştirilmesini sağlamıştır.

5. Actigen: Başarısı kanıtlanmış yeni nesil bir teknoloji

Bio-Mos® uzun yıllar boyunca hayvan yemlerinin yıldız içeriği olmuştur. Bio-Mos sindirim sistemini güçlendirerek ve yemden yararlanmayı arttırarak hayvan performansını doğal yollarla desteklemiştir.

En büyük zorluk üretimdeki doğal prosesten kaynaklanan renk, koku ve parçacık büyüklüğüne ilişkin doğal varyasyonlardı. Üreticiler Bio-Mos'un sunduğu avantajlardan ödün vermeden daha konsantre, daha ekonomik ve izlenebilir olmasını talep etmekteydi.

Nutrigenomik araştırmalar Actigen®’in Bio-Mos’a benzerliklerini kısa bir sürede doğruladı ve 2,5 ila 5 kat daha güçlü etkileri olduğunu gösterdi.

Nutrigenomik bilimi Actigen’in biyolojik değerini bir hafta kadar çok kısa bir sürede onaylamıştı. Sonrasında gerçekleştirilen hayvan besleme denemeleri de, Actigen’in hayvanları genetik potansiyellerine ulaştırmadaki büyük başarısını kanıtladı.

6. Ne yersen o’sun: Epigenetik bilimi

Epigenetikin, ya da diğer bir anlatımla; kalıtsal genlerin ifadesini çevresel şartların nasıl etkilediğinin, besleme hakkındaki bildiklerimizi devrimsel şekilde değiştireceği düşünülüyor. Anne, babamızın ne yediği, onların anne ve babalarının ne yediği genlerin ifadesini etkilemektedir. Ve bu da beslemenin ötesine geçmektedir. Araştırmalar, az veya çok yemenin, spor yapmanın, sigara içmenin gelecek nesiller için potansiyel yararı ya da zararlı etkileri olabileceğini göstermektedir.

Dünyanın önemli hayvan yetiştiren çiftliklerinde yapılan denemelerde anne Actigen ile beslenmiş ve epigenetik faydalar göstermiştir. Doğum sonrasında yavrulardan alınan doku örnekleri epigenetikten yararlanılarak değerlendirilmiştir. Bu yavruların daha güçlü bağışıklık sistemleri olduğu ve yemden daha yüksek düzeyde yararlanabildikleri görülmüştür.

Nutrigenomik, anneleri Actigen ile beslenen yavruların, beslenmeyen annenin yavrularına göre daha yüksek sağlık ve performansa sahip olduklarını göstermiştir.

Sağlıklı hayvanlar daha iyi büyümekte, daha verimli olmkta ve güçlü bağışıklıklarıyla hastalık enfeksiyonlarından dolayısıyla antibiyotik ihtiyacından daha az etkilenmektedirler.

7. Programlı besleme: Gen ifadesinin şartlandırılması

İnsan veya hayvanların yaşamları boyunca, genler şartlandırılabilir. Başka bir deyişle; hayvanlarda genlerin tepkisini şekillendiren spesifik besleme rejimleri tasarlanabilir ve ikinci bir besleme rasyonu uygulandığında, bu genler hayvan için daha fazla yarar sağlayacak şekilde kendilerini ifade edebilir. Bu uygulamanın, büyükbaş hayvanların aynı yerde doğup büyüdüğü, sıklıkla üç veya dört kez el değiştirdiği sığır endüstrisinde özellikle yararları olabilir.

Programlı besleme, yeni doğan hayvanların belirli zamanlarda ve belirli oranlarda yem katkıları ile beslenmesi durumunda, vücutlarının bu besinleri kullanmayı ve korumayı daha iyi öğrenebileceğini göstermektedir. Hayvan büyüdükçe, daha fazla yem katkısı desteği alan hayvanlara göre daha verimli ve yem katkısı ihtiyacı daha az olmaktadır.

Programlı beslemeye bir örnek EPNIX®'tir. Besleme stratejisinin bir parçası olarak, genetik şartlandırma yapılmak üzere tasarlanan programda zamanlama kritik öneme sahiptir. İki bölümden oluşan prosesin ilkinde hayvanın vücudunun besin maddelerini daha iyi kullanması sağlanmaktadır. İkinci bölümde ise en uygun besin maddeleriyle besleme yapılmaktadır.

Doğal bir yem programı olan EPNIX, besi sığırlarının performansını, et kalitesini pozitif yönde geliştirmektedir. Ayrıca; besi çiftçiliğinin çevreye olan olumsuz etkilerini de azaltmaktadır.

8. In ovo besleme: Yumurtayı tavuk olmadan önce besle

Tipik olarak, tavuğun kuluçka süresi 21 gündür, bir civcivin büyümesi için de gerekli olan süre 21 gündür. Bu sebeple, kanatlı yetiştiricilerinin yumurta içindeki civcivin hangi besinleri aldığını gün geçtikçe daha çok merak etmeleri şaşırtıcı değildir.

Bilim adamları, nutrigenomiği kullanarak, yumurtalara farklı besinler verildiğinde neler olduğuna bakabilmektedir. Doğru şekilde kullanıldığında, in ovo (Latince “yumurta içinde”) besleme yöntemleri, hayvanın sağlıklı bir şekilde gelişimini sağlamak için güçlü bir yol olabilir.

Probiyotik mayadan elde edilen ve MR8 adı verilen suda çözünebilir çok küçük şeker dozlarının yumurtalara dikkatli bir şekilde enjekte edilmesi, civcivlerin daha güçlü bağışıklık sistemine ve daha verimli sindirim sistemine sahip olmalarını sağlamıştır. Ayrıca daha fazla civciv doğumu ile kuluçka randımanı artmış ve ilk haftadan itibaren hayatta kalma oranı daha yüksek olmuştur. Buna ilaveten, nutrigenomik ile yapılan araştırmalar; MR8 verilmeyen yumurtalardan gelişen civcivlere göre, MR8 alan civcivlerin fiziksel ve yapısal olarak daha gelişmiş bir sindirim sistemine sahip olduğunu ve civcivin hayata daha güçlü bir başlangıç yaptığını göstermiştir.

Bugün, in ovo beslemenin uygulanması, binlerce yumurtanın kuluçkalandığı işletmelerde özel makinelerin kullanımını gerektirmektedir. Bununla birlikte, bu alanda desteklenen teknolojiler ve bilimsel araştırmalarla, yumurta içi beslemenin kanatlı beslenmesinin geleceğinin önemli bir parçasını oluşturacağı öngörülmektedir.

9. Deniz biti içermeyen somon servis etmek

Balık, tüketiciler için hiç bu kadar popüler olmamıştı. Bu sebeple, balık yetiştiriciliği ve su ürünleri de çok büyük önem kazanmıştır. Açıkçası, günümüzde balıkların çoğu deniz yerine çiftliklerden gelmektedir. Yine de, su ürünleri yetiştiriciliği, hastalıklar ve

parazitleri yönetmek de dahil olmak üzere bazı zorlukların üstesinden gelmek konusunda yeni yollar aramaktadır. Sadece deniz bitinin su ürünleri endüstrisine tek başına yıllık maliyeti 1 milyon dolar civarındadır.

Deniz bitlerinin somon balığı için tehdit oluşturması yeni değildir. Somon balığı bu tip bir tehditte mukus tabakasını salgılayarak kendini korumaya alır. Bu savunma belirli durumlarda çalışabilir, ancak; deniz bitleri yeterince büyük olduğunda balıklara zarar verebilir hatta öldürebilir.

Şimdiye kadar, somon balığı için açıklanmış bir gen tipi mevcut değildi. Gen tipi mevcut olan tek balık türü, çocuğunuzun akvaryumunda bulunma olasılığı yüksek olan zebra balığı idi! Bugün artık, yeni somon gen çipleri sayesinde araştırmacılar çok farklı beslenme problemlerini nutrigenomik perspektifinden test edebilmektedir. Araştırmalar somon balığındaki deniz bitinin nasıl azaltılabileceğine dair sonuçlar elde etmelerini de sağlamıştır.

Bilim adamları, balıkların doğal bağışıklık sistemini nasıl kullanacaklarını artık öğrendiler. Dr. Keith Filer ve Alltech'teki araştırma ekibi, balıkların daha çok mukoza üreten hücreler üretmesine nasıl yardımcı olacağını keşfetti. Bu keşif, mukozanın daha ince ve deniz bitlerinin tutunmasını zorlaştıracak bir formda üretilmesini sağladı. Deniz bitleri ve somon endüstrisi hakkında daha fazla bilgi için: “Somon balığı için: Deniz bitlerine çözüm aramak”.

10. Alzheimer’e yaklaşımı değiştirmek

Bir kısım İnsanların bakış açısına göre; Alltech'in nutrigenomik merkezindeki en önemli çalışması, AT-001 adı verilen bir selenyum bileşiğidir. Nutrigenomik çalışmalar, bu spesifik selenyumun Alzheimer veya nörodejeneratif hastalıklarla ilişkili biyokimyasal yolları ciddi şekilde değiştirme yeteneğine sahip olduğunu göstermiştir.

Alltech, Kentucky'deki Sanders-Brown Yaşlı Merkezi'nin eski direktörü olan Dr. William Markesbery ile birlikte çalışarak, Alzheimer’ın nörodejeneratif hastalıklar üzerindeki etkisini araştırmak üzere fareler üzerinde AT-001'i test etmeye başladı.

AT-001, sık sık Alzheimer'le ilişkisi olduğu düşünülen ve amiloid plaklar olarak bilinen yanlış katlanmış protein kümelerinin insidansını farelerin beyinlerinde % 45-50 oranında azaltmıştır. Ayrıca, aynı hayvanların beyin dokusunda oksidatif hasarın neden olduğu genel tahribat da, örneğin, hem DNA'ya hem de RNA'ya verilen oksidatif hasar, sırasıyla %35 ve % 60 oranında azalmıştır.

Şu anda diğer hayvan türlerinde ve diğer dokularda da test edilen AT-001'in mitokondriyal aktiviteyi önemli ölçüde arttırdığı saptanmıştır. Mitokondri, hücrede enerji üretmekten sorumludur ve dolayısıyla yaşam için gereklidir. Bilimsel literatürde, mitokondriyal aktivitedeki küçük düşüşlerin bile en az 50 farklı hastalığın ortaya çıkmasına yol açtığı kanıtlanmıştır. Elde edilen bu ilk sonuçlar, AT-001'ın bileşenlerinin fiziksel etkilerinin 100'den fazla kişide değerlendirilmesine ve tamamen yeni bir araştırma alanı açılmasına yol açmıştır.

Üç küçük selenyum bileşiği, hücre kültüründe ve tip 2 diyabetli hayvan modellerinde kayda değer aktivite göstermiştir. Buna ilave olarak, amiloid plaklarındaki azalmayı sağlayan AT-001'deki bir bileşik tanımlanmış ve karakterize edilmiştir. AT-001 şu anda insan üzerinde klinik deneylerin yapıldığı 2.fazda olup Alzheimer riski altında olan yaşlı insanların üzerindeki araştırmalar devam etmektedir.

Son 10 yılda nutrigenomik bilimine bakışta ve kullanımında inanılmaz gelişmeler görüldü. Bu atılımların sadece teknoloji ve veri analitiğinin ilerlemeye devam ettiği bir başlangıç olduğuna inanıyoruz. İnsanlar, hayvanlar ve hayvansal gıda üreticileri için gelecek bu bakımdan oldukça iyimser görünüyor.