Üsküdar Üniversitesinin CRISPR destekli pamuk projesi dikkat çekiyor…

Üsküdar Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü Öğretim Üyesi ve Transgenik Hücre Teknolojileri Uygulama ve Araştırma Merkezi (TRGENMER) Direktörü Dr. Öğr. Üyesi Cihan Taştan ile TRGENMER AR-GE Sorumlusu Beyza Aydın, Üniversite-Sanayi İş Birliği Projesi kapsamında ASTER Textile iş birliğiyle yürüttükleri “Lif Uzunluğu ve Mukavemeti Artırılmış Pamuk Tohumu Geliştirme Projesi” hakkında İstanbul Tekstil ve Konfeksiyon İhracatçı Birlikleri Genel Sekreterliği (İTKİB) tarafından yayımlanan Hedef Dergisine röportaj verdi. 

Röportajda, Nobel ödüllü CRISPR/Cas9 gen düzenleme teknolojisi ile yerli pamuk tohumlarının lif uzunluğu ve mukavemetinin artırılmasına yönelik çalışmalar, Türkiye’nin pamukta dışa bağımlılığını azaltma hedefi ve projenin tekstil sektörüne sağlayacağı stratejik katkılar ele alındı.

“Amaç, pamuğun kendi genetik potansiyelini ortaya çıkarmak”

Üzerinde çalıştığımız Nobel ödüllü genetik keşif olan CRISPR/Cas9 gen düzenleme teknolojisinden bahsetmek isteriz. 

Dr. Öğr. Üyesi Cihan Taştan: CRISPR/Cas9, son yıllarda biyoteknoloji ve genetik mühendisliği alanında en büyük dönüşümlerden birini başlatan, Nobel ödüllü bir gen düzenleme teknolojisidir. Benim de uzun yıllardır üzerinde çalıştığım bu teknoloji, canlıların genomunda hedeflenen bölgelere hassas şekilde müdahale etmemizi sağlar. Böylece bitkinin kendi genomunda bulunan ve tarımsal açıdan önemli özellikleri etkileyen gen bölgeleri düzenlenebilir. Pamuk özelinde bu teknoloji bize çok önemli bir avantaj sağlıyor. Çünkü pamukta en kritik parametreler lif uzunluğu, mukavemeti, inceliği ve kalite sürekliliğidir. Bu teknolojiyi kullanarak pamuk bitkisinin genetik potansiyelini daha hassas, daha hızlı ve daha kontrollü şekilde ortaya çıkarmayı hedefliyoruz. Bizim yaklaşımımızda amaç, bitkiye dışarıdan yabancı bir türden gen aktarmak değil; bitkinin kendi genomundaki belirli bölgeleri düzenleyerek lif kalitesini artırmaktır. Bu nedenle bu teknoloji, pamuğun doğasında var olan potansiyeli laboratuvar ortamında çok daha kısa sürede ve bilimsel hassasiyetle geliştirmemize olanak tanır.

Proje nasıl ortaya çıktı?

Lif Uzunluğu ve Mukavemeti Artırılmış Pamuk Tohumu Geliştirme Projesi’ni başlattınız. Bu proje fikri nasıl doğdu?

Dr. Öğr. Üyesi Cihan Taştan ve Beyza Aydın: Proje, ülkemizin tekstil gücü ile tarımsal biyoteknoloji kapasitesini aynı hedefte buluşturma fikrinden doğdu. Aster Textile yatırımıyla kurulan bitki biyoteknolojisi laboratuvar altyapısı da bu vizyonun somut bir çıktısıdır. Türkiye, Tekstil ve Hazır Giyim alanında güçlü bir üretim ve ihracat kapasitesine sahip olmasına rağmen yüksek kaliteli pamuk ham maddesi söz konusu olduğunda hâlâ dışa bağımlı kalıyor. Dünya tekstil pazarında ABD Pima ve Mısır Giza pamuğu gibi uzun lifli, yüksek mukavemetli pamuklar kalite algısında öne çıkıyor. Türkiye’nin pamuk üretim potansiyeli çok güçlü olmasına rağmen lif uzunluğu ve dayanıklılığı gibi kalite parametrelerinde rekabet edebilmek için daha ileri biyoteknolojik yaklaşımlara ihtiyaç var. Bu nedenle proje fikri aslında ihtiyaçtan doğdu: Yerli pamuk tohumlarımızı ülkemizin iklimine ve üretim koşullarına uygun şekilde geliştirirken lif kalitesini de uluslararası rekabet seviyesine taşıma ihtiyacı. Tekstil endüstrisinde lif uzunluğu ve mukavemet yalnızca tarımsal özellikler değil, iplik kalitesini, kumaş dayanıklılığını, üretim verimliliğini ve nihai ürün değerini doğrudan belirleyen stratejik parametrelerdir. Bu bağlamda geliştirdiğimiz çalışma ile ülkemizin yüksek katma değerli pamuk ve tekstil ihracatında daha güçlü konuma ulaşmasını hedefliyoruz. Projenin bilimsel kurgusu; yerli pamuk genetik kaynaklarının korunması, lif kalitesinin artırılması ve Türkiye’nin yüksek katma değerli pamuk üretiminde rekabet gücünün yükseltilmesi hedefleri üzerine inşa edildi. 

Genetiği geliştirilmiş pamuğun özellikleri neler?

Beyza Aydın: Geliştirdiğimiz pamuk bitkilerinin en temel farkı, ülkemizde yetiştirilen pamukların lif uzunluğunu ve mukavemetini artırmaya yönelik olarak tasarlanmış olmalarıdır. Pamukta lif uzunluğu, iplik üretiminde kopma oranlarını azaltan ve daha düzgün, kaliteli iplik elde edilmesini sağlayan çok önemli bir kriterdir. Lif mukavemeti hem üretim sürecinde hem de nihai ürünlerinde dayanıklılığı belirleyen temel parametrelerden. Bu çalışmada odaklandığımız nokta, yerli pamuk tohumlarının genetik potansiyelini koruyarak lif kalitesi açısından daha güçlü varyantlar elde etmektir. Yani hedefimiz, bu bitkilerin tekstil zincirinde iplikten kumaşa kadar ölçülebilir bir kalite farkı oluşturmasını sağlamak. Şu anda bu çalışma, laboratuvar ve kontrollü büyütme koşullarında yürütülen AR-GE ve doğrulama aşamalarını kapsıyor. Üretici kullanımına geçiş için saha validasyonlarının, performans analizlerinin, kalite ölçümlerinin ve ilgili izin süreçlerinin tamamlanması gerekir.

“Lif kalitesinde yüzde 30-40’a varan performans artışı hedefliyoruz”

Bu projenin yerli pamuk üretiminde Türkiye’ye nasıl bir avantaj sağlayacağını ve Türkiye’nin pamuk ithalatını nasıl dönüştüreceğini düşünüyorsunuz?

Dr. Öğr. Üyesi Cihan Taştan: Türkiye, Tekstil ve Hazır Giyim alanında güçlü bir ülke olmasına rağmen kaliteli pamukta önemli ölçüde dışa bağımlı. Ülkemizin yıllık pamuk ithalatı oldukça yüksek seviyelerde seyrederken pamuk ihracatı bunun çok gerisinde kalıyor. Bu tablo bize şunu gösteriyor: Türkiye yalnızca daha fazla pamuk üretmeye değil, daha kaliteli ve daha yüksek katma değerli pamuk üretmeye ihtiyaç duyuyor. Bizim projedeki temel hedefimiz, Türkiye’nin pamukta ithalat yapan bir ülke konumundan, yüksek kaliteli pamuk geliştiren ve ihraç eden bir ülke konumuna geçmesine katkı sunmak. Yerli pamuk liflerinin uluslararası kalite standartlarına göre daha kısa kaldığı biliniyor. Biz yalnızca bu farkı kapatmayı değil, doğru genetik mühendisliği yaklaşımıyla yerli pamuğu yüksek kaliteli pamuklarla rekabet edebilecek seviyeye taşımayı hedefliyoruz. Lif kalitesinde sağlanacak yüzde 15–20’lik bir iyileşme bile Türkiye’nin pamuk kalitesinde ciddi bir sıçrama yaratabilir. Bizim AR-GE hedeflerimiz ise yerli tohumlardan elde edilen liflerde yüzde 30–40’a varan performans artışını yakalayabilmek. Bu yalnızca tarımsal üretime değil, iplik, kumaş, Hazır Giyim ve ihracat zincirinin tamamına etki edecek bir gelişmedir. Bu tür projelerde laboratuvar başarısını sahaya ve ticari üretime aktarmak zaman alır. Yaklaşık birkaç yıl içinde daha görünür sonuçlar alınabileceğini; beş yıllık bir perspektifte ise ülke ekonomisine yüksek katma değerli ihracat potansiyeli oluşturabilecek bir noktaya gelebileceğini öngörüyoruz.

Yeni türün çiftçi açısından en büyük avantajları neler olacak? Bölgelerin iklimi yeni türün adaptasyonunu destekleyecek mi?

Beyza Aydın: Daha dayanıklı bir lif yapısına sahip pamuklar, hasat ve işleme süreçlerinde kalite kaybını azaltabilir. Özellikle hasat döneminde lif kırılması, kalite düşüşü ve zaiyat gibi sorunların önüne geçilmesi, çiftçi için doğrudan ekonomik avantaj anlamına gelir. Dayanıklı ve lif kalitesi artırılmış pamukların geliştirilmesi, ürünün pazardaki değerini artırma potansiyeline sahip. Çiftçi aynı alandan yalnızca miktar olarak değil, kalite açısından da daha yüksek değer elde edebilir. Bu da pamuk üreticisinin gelir modelini güçlendirebilir. Ülkemizin farklı bölgelerinden, farklı iklim ve yetiştirme koşullarına uyum sağlayabilen ata tohumları ve yerli genetik kaynaklarla çalışıyoruz. Bu yaklaşım, geliştirilen bitkilerin Türkiye’nin pamuk üretimi yapılan bölgelerinde daha güçlü adaptasyon gösterebilmesi açısından önem taşıyor. Geliştirdiğimiz pamuk bitkilerinin ay toprağı benzeri regolit koşullarında yetişebilme potansiyeline yönelik bir projelendirme çalışması da planlıyoruz. Bu, tarım biyoteknolojisini yalnızca bugünün ihtiyaçları için değil, geleceğin sürdürülebilir ve uzay odaklı tarım vizyonu için de ele aldığımızı gösteriyor.

Teknik süreçte karşılaşılan zorluklar

Klasik ıslah yöntemleriyle binlerce yıl sürebilecek değişimleri laboratuvar ortamında birkaç yıla indirmeyi başardınız. Bu süreçte sizi teknik olarak en çok zorlayan etmenler nelerdi?

Beyza Aydın: Bu proje yaklaşık üç yıldır devam eden yoğun bir AR-GE sürecinin ürünü. Süreç, yalnızca teorik bir gen tasarımıyla sınırlı kalmıyor. En kritik aşamalardan biri, pamuk lif gelişimi ve mukavemetiyle ilişkili aday genlerin belirlenmesi ve bu genler üzerinde uygulanacak CRISPR hedefleme stratejisinin oluşturulmasıydı.

Dr. Öğr. Üyesi Cihan Taştan: Literatür, biyoinformatik değerlendirme ve pamuk biyolojisi verilerini birlikte analiz ederek 16 gen hedefli modifikasyon yaklaşımını tasarladım ve projenin bilimsel geliştirme hattını bu hedefler doğrultusunda yapılandırdım. Bu tasarım, daha sonra laboratuvar optimizasyonları, transformasyon çalışmaları ve fenotipik doğrulama süreçleriyle desteklendi. Deneysel süreçte yüzlerce başarısız bitki, çok sayıda başarısız transformasyon ve optimizasyon denemesiyle karşılaştık. Uygun besi ortamlarının seçilmesi, bitkilerin kontrollü koşullarda büyütülmesi, fotoperiyotların ayarlanması, iklimlendirme kabinlerinde sağlıklı gelişimin sürdürülmesi ve genetik düzenleme sonrası bitkilerin doğrulanması bu sürecin en kritik aşamaları oldu. Bu projede ayrıca 10’dan fazla yüksek lisans öğrencimizin emeği var.

Lif kalitesindeki artışın iplik ve kumaş performansına doğrudan etkisi nasıl olacak?

Dr. Öğr. Üyesi Cihan Taştan: Pamuğun kalitesi, tekstil zincirinin en kritik belirleyicilerden. Lif uzunluğu arttıkça iplik üretiminde daha düzgün, dayanıklı ve az kopan iplikler elde edilebilir. Lif mukavemetinin artması, hem iplik eğirme sürecinde üretim verimliliğini artırır hem de nihai kumaşın dayanıklılığını güçlendirir. Bu durum, tekstil ürününün kalitesine, kullanım ömrüne ve uluslararası pazardaki değerine doğrudan yansır. Hedefimiz yalnızca pamuk lifi üretmek değil; liften ipliğe, iplikten kumaşa ve kumaştan nihai ürüne uzanan tüm zincir boyunca ölçülebilir bir kalite artışı sağlamaktır. Yüksek kaliteli pamuğun yerli kaynaklardan sağlanması, Türkiye’nin bu alandaki gücünü daha stratejik bir noktaya taşıyabilir. Türkiye, kendi yüksek kaliteli pamuğunu geliştirebilir ve bunu tekstil sanayisine entegre edebilirse yalnızca üretici değil, kalite standardı belirleyen ve yüksek katma değerli ürün ihraç eden bir ülke konumuna gelebilir.

Geliştirilen pamuk çeşitlerinde elde edilen yüzde 30-40’a varan performans artışı sahada nasıl ölçülüyor?

Beyza Aydın: Yüzde 30–40’a varan performans artışı hedefi, yalnızca gözleme dayalı bir değerlendirme değil. Pamukta lif uzunluğu, lif mukavemeti, lif inceliği, uniformite ve kalite sürekliliği gibi parametrelerin standart test yöntemleriyle ölçülmesi gerekir. Bu nedenle geliştirdiğimiz pamuk hatlarında laboratuvar analizleri, kontrollü büyütme koşulları, fenotipik gözlemler ve tekstil kalite testleri birlikte değerlendiriliyor. Hedeflenen performans artışı rastgele bir genetik müdahaleye değil, önceden tasarlanmış 16 gen hedefli bir CRISPR modifikasyon stratejisine dayanıyor.

Dr. Öğr. Üyesi Cihan Taştan: Projenin önemli yönlerinden biri yalnızca pamuk lifi düzeyinde değil, iplik ve kumaş performansı düzeyinde de ölçüm yapılmasıdır. Çünkü lifte görülen bir iyileşmenin gerçek ekonomik ve endüstriyel değeri, iplik üretiminde ve kumaş performansında karşılık bulduğunda ortaya çıkar. Veri güvenilirliğini sağlamak için aynı genetik hattın tekrarlı analizlerle değerlendirilmesi, kontrol gruplarıyla karşılaştırılması, farklı büyütme koşullarında test edilmesi ve nihayetinde saha denemeleriyle doğrulanması gerekir.

“GMO Free Turkish Cotton” vurgusu

Türkiye, “GMO Free Turkish Cotton”u küresel ölçekte markalaştırmaya çalışıyor. Genetik geliştirme çalışmaları bu marka algısını nasıl etkileyecek?

Dr. Öğr. Üyesi Cihan Taştan: Bu, bizim için çok hassas ve stratejik bir başlık. Türkiye’nin “GMO Free Turkish Cotton” algısı, uluslararası pazarda önemli bir marka değeri oluşturuyor. Bizim yürüttüğümüz gen düzenleme yaklaşımı da bu algıyı zedelemek yerine, güçlendirebilecek potansiyele sahip. Kamuoyunda GDO denildiğinde çoğunlukla bir canlıya başka bir türden yabancı gen aktarılması anlaşılır. Bizim çalışmamızda ise hedef, pamuğa yabancı gen kazandırmak değil; bitkinin kendi genomundaki belirli bölgeleri düzenleyerek lif uzunluğu ve mukavemeti gibi özellikleri geliştirmektir. Bu çalışmalar, “GMO Free Turkish Cotton” marka algısına karşıt değil; tam tersine, Türkiye’nin temiz, izlenebilir, yerli ve yüksek kaliteli pamuk üretme vizyonunu destekleyen yeni nesil bir teknoloji olarak konumlandırılabilir.

Geleceğin hedefi: Daha sürdürülebilir ve renkli pamuklar

Sizce gelecekte genetik mühendisliği tekstil alanında nasıl bir dönüşüm yaratacak?

Dr. Öğr. Üyesi Cihan Taştan ve Beyza Aydın: CRISPR/Cas9 teknolojisinin en önemli avantajlarından biri, yalnızca pamuğa değil, farklı bitki türlerine ve doğal lif kaynaklarına da uyarlanabilir olmasıdır. Bu nedenle tekstil ham maddeleri açısından gelecekte genetik mühendisliği çok önemli bir dönüşüm yaratacak. Daha uzun lifli, daha dayanıklı, daha az su ve kimyasal gerektiren, çevresel koşullara daha uyumlu bitkiler geliştirmek mümkün hâle gelecek. Türkiye, kendi yüksek kaliteli pamuğunu geliştirebildiğinde yalnızca ham madde ithalatını azaltmakla kalmayacak; yüksek katma değerli pamuk, iplik, kumaş ve Hazır Giyim ihracatında daha güçlü bir konuma da ulaşacaktır. Bu nedenle biz bu projeyi yalnızca bir tarım projesi değil, Türkiye’nin tekstil endüstrisini genetik düzeyde yeniden tasarlayan stratejik bir biyoteknoloji projesi olarak görüyoruz. Üzerinde çalışmayı hedeflediğimiz bir diğer alan da pamuğun renk genleri. Tekstil sektöründe renklendirme ve boyama aşamaları ciddi miktarda kimyasal, su ve enerji kullanımı gerektiriyor. Uzun vadeli vizyonlarımızdan biri, pamuğun renk potansiyelini genetik düzeyde hedefleyerek belirli renk özelliklerinin doğrudan bitkinin yetişme sürecinde elde edilebilmesini sağlamak. Böyle bir yaklaşım, tekstilde boyama süreçlerinde kullanılan kimyasalların azaltılmasına, daha sürdürülebilir üretim modellerinin geliştirilmesine ve çevresel etkinin azaltılmasına katkı sağlayabilir.