जीन एडिटिंग: CRISPR, बेस एडिटिंग और प्राइम एडिटिंग
प्रारंभिक और मुख्यइस पर समसामयिकी: जीनोमिक्स, जीन संपादन और कोशिका चिकित्सा
जीन एडिटिंग DNA को किसी चुनी हुई जगह पर बदलती है। CRISPR Cas9, जिसे विषाणुओं के विरुद्ध जीवाणुओं की प्रतिरक्षा से लिया गया और जिसे 2020 में रसायन विज्ञान का नोबेल पुरस्कार मिला, के दो भाग हैं: एक गाइड RNA जो लक्ष्य अनुक्रम से मेल खाता है, और Cas9 एंज़ाइम जो वहाँ DNA की दोनों लड़ियों को काटता है। इसके बाद कोशिका इस कटान की मरम्मत करती है, और मरम्मत ही एडिट है: जल्दबाज़ी में की गई मरम्मत आमतौर पर जीन को निष्क्रिय कर देती है, और यदि एक टेम्पलेट दिया जाए तो कोशिका टेम्पलेट से नया अनुक्रम लिख लेती है। बेस एडिटिंग दोनों लड़ियों के कटान से बचती है: एक निष्क्रिय Cas9 अपने साथ ऐसा एंज़ाइम ले जाता है जो एक अक्षर को रासायनिक रूप से दूसरे में बदल देता है, जिससे एक अकेले बिंदु उत्परिवर्तन को सुधारा जा सकता है। प्राइम एडिटिंग इससे आगे जाती है और अपने साथ एक टेम्पलेट तथा रिवर्स ट्रांसक्रिप्टेज ले जाती है, जो सीधे नया अनुक्रम लिख देता है। व्यावहारिक समस्या पहुँचाने की है: यह मशीनरी सही कोशिकाओं तक पहुँचनी चाहिए, किसी हानिरहित विषाणु से, किसी लिपिड कण से, या शरीर के बाहर कोशिकाओं को एडिट करके।
CRISPR एडिट कैसे होता है
1 लक्ष्य
एक गाइड RNA इस तरह बनाया जाता है कि वह बदले जाने वाले DNA अनुक्रम से मेल खाए।
2 कटान
Cas9 गाइड से जुड़ता है, मेल वाली जगह खोजता है और दोनों लड़ियाँ काट देता है।
बिना कटान के: बेस एडिटिंग एक अक्षर को रासायनिक रूप से बदलती है; प्राइम एडिटिंग रिवर्स ट्रांसक्रिप्टेज से नया अनुक्रम लिखती है; दोनों दोनों लड़ियों के कटान से बचती हैं।
3 मरम्मत
कोशिका इस कटान की मरम्मत करती है: जल्दबाज़ी की मरम्मत जीन को निष्क्रिय कर देती है; दिए गए टेम्पलेट से की गई मरम्मत नया अनुक्रम डाल देती है।
4 पहुँचाना
यह मशीनरी विषाणु, लिपिड कण अथवा शरीर के बाहर एडिट करके कोशिकाओं तक पहुँचती है।
5 जाँच
अनुक्रमण एडिट की पुष्टि करता है और ऑफ टारगेट कटान खोजता है।
- चिकित्सा: सिकल सेल रोग और बीटा थैलेसीमिया के लिए पहली स्वीकृत CRISPR चिकित्सा रोगी की अपनी रक्त स्टेम कोशिकाओं (stem cells) को शरीर के बाहर एडिट करके भ्रूणीय हीमोग्लोबिन को फिर से चालू कर देती है; भारत में, जहाँ जनजातीय ज़िलों में सिकल सेल का बड़ा भार है, अपनी चिकित्सा परीक्षण के चरण में है।
- फ़सलें: वह पौधा जिसे बिना किसी बाहरी DNA के एडिट किया गया हो (SDN 1, यानी निष्क्रिय किया गया जीन; SDN 2, यानी टेम्पलेट से किया गया छोटा परिवर्तन) भारत में 2022 से आनुवंशिक रूप से रूपांतरित फ़सलों की स्वीकृति प्रक्रिया से छूट प्राप्त है, जबकि SDN 3, जिसमें बाहरी DNA डाला जाता है, आनुवंशिक रूप से रूपांतरित की तरह विनियमित होता है; पहली दो जीनोम एडिटेड धान की किस्में 2025 में जारी हुईं।
- सीमाएँ: जीनोम में कहीं और हुए ऑफ टारगेट कटान, मोज़ेसिज़्म जब हर कोशिका एडिट न हो, और Cas9 के प्रति प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया; बेस और प्राइम एडिटिंग पहली समस्या को घटाती हैं।
- जर्मलाइन एडिटिंग (germline editing), यानी भ्रूण को इस तरह बदलना कि एडिट आगे की पीढ़ियों में जाए, लगभग हर जगह प्रतिबंधित या अस्वीकृत है, और 2018 में चीन में एडिट किए गए शिशुओं का मामला इसका कारण बताने वाला संदर्भ बिंदु है।
- भारत का ढाँचा: जैव चिकित्सा अनुसंधान पर भारतीय आयुर्विज्ञान अनुसंधान परिषद के दिशानिर्देश, जीनोम एडिटेड पौधों (2022) और जीवों के लिए जैव प्रौद्योगिकी विभाग के दिशानिर्देश, और जो कुछ भी आनुवंशिक रूप से रूपांतरित माना जाता है उसके लिए आनुवंशिक अभियांत्रिकी मूल्यांकन समिति (GEAC); GenomeIndia परियोजना, जिसने 10,000 भारतीय जीनोम का अनुक्रमण किया, वह संदर्भ जीनोम है जिसके सामने इन एडिट को परखा जाएगा।
- जीन ड्राइव अभियंत्रित DNA है जो किसी जीव की संतति के आधे से कहीं अधिक हिस्से में जाता है और इस तरह जंगली समष्टि में फैल जाता है; इसे मच्छरों की समष्टि गिराने के लिए प्रस्तावित किया गया है और प्रतिरोध तथा ऐसे प्रभावों के कारण विरोध झेलता है जिन्हें पलटा नहीं जा सकता।
मुख्य परीक्षा: जीन एडिटिंग उन दो प्रश्नों को अलग कर देती है जिन्हें आनुवंशिक रूपांतरण ने आपस में मिला दिया था, यानी बाहरी DNA जोड़ा गया या नहीं और कोई जीन बदला गया या नहीं, और भारत के 2022 के नियमों ने पहले प्रश्न का उत्तर दे दिया, इसीलिए एडिटेड फ़सलें आनुवंशिक रूप से रूपांतरित फ़सलों से वर्षों पहले किसानों तक पहुँच सकती हैं।
UPSC पूछ चुका है
- Prelims 2019: Cas9 प्रोटीन क्या करता है
- Prelims 2018: CRISPR Cas9 किस क्षेत्र से संबंधित है
अतिरिक्त पठन: Human genome editing (WHO)
यह भी देखें: बेस एडिटिंग · एपिजेनेटिक्स · Stem cell therapy: what is proven and who regulates it · GM crops in India: what is approved, who approves
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