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समझाया: जीन संपादित करने के लिए कैंची के लिए रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार

इमैनुएल चार्पेंटियर, जेनिफर डौडना ने सीआरआईएसपीआर के रसायन विज्ञान के लिए पुरस्कार साझा किया, जो वैज्ञानिकों को आनुवंशिक अनुक्रम के अंदर 'कट-पेस्ट' करने की अनुमति देता है। इसके कई संभावित उपयोग हैं, लेकिन यह नैतिक चिंताओं को भी जन्म देता है।

सबसे पहले, शोधकर्ता कृत्रिम रूप से एक गाइड आरएनए बनाते हैं, जो आनुवंशिक कैंची को जीनोम में उस स्थान पर ले जाने में मदद करता है जहां कटौती की जाएगी। एक जीन को संपादित करने के लिए, वे विशेष रूप से एक छोटा डीएनए टेम्पलेट डिजाइन करते हैं। जब सेल कट की मरम्मत करता है, तो वह इस डीएनए टेम्पलेट का उपयोग करेगा। यह जीनोम में कोड को बदल देता है। (जोहान जरनेस्टेड/द रॉयल स्वीडिश एकेडमी ऑफ साइंसेज)

इसकी सादगी की तुलना अक्सर किसी भी वर्ड प्रोसेसर (या शायद, समान रूप से सामान्य 'ढूंढें-बदलें' तंत्र) में 'कट-कॉपी-पेस्ट' तंत्र से की जाती है, जबकि इसके उपयोग संभावित रूप से मनुष्य और अन्य सभी जीवन रूपों को बदल सकते हैं। यह संभावित रूप से आनुवंशिक, और अन्य, बीमारियों को समाप्त कर सकता है, कृषि उत्पादन को बढ़ा सकता है, विकृतियों को ठीक कर सकता है, और यहां तक ​​कि 'डिजाइनर बेबी' पैदा करने और कॉस्मेटिक पूर्णता लाने की अधिक विवादास्पद संभावनाओं को खोल सकता है। वास्तव में, जो कुछ भी जीन के कामकाज से जुड़ा हुआ है, उसे ठीक किया जा सकता है, या 'संपादित' किया जा सकता है।







जीन-एडिटिंग के लिए CRISPR (क्लस्टरड रेगुलर इंटरस्पेस्ड शॉर्ट पैलिंड्रोमिक रिपीट के नाम से संक्षिप्त) तकनीक वर्ष 2012 में विकसित होने के बाद से ही जबरदस्त उत्साह पैदा कर रही है, दोनों इस वादे के लिए कि यह जीवन की गुणवत्ता में सुधार लाने में है, और इसके दुरुपयोग के खतरे। तब से सैकड़ों वैज्ञानिकों और प्रयोगशालाओं ने विभिन्न उपयोगों के लिए प्रौद्योगिकी पर काम करना शुरू कर दिया है। पिछले आठ वर्षों में, प्रौद्योगिकी अपने डेवलपर्स के लिए पुरस्कारों और सम्मानों की एक श्रृंखला लेकर आई है। बुधवार को, इसका समापन दो महिलाओं के लिए रसायन विज्ञान के नोबेल पुरस्कार में हुआ, जिन्होंने यह सब शुरू किया, फ्रांस की 52 वर्षीय इमैनुएल चार्पेंटियर और 56 वर्षीय अमेरिकी जेनिफर डौडना।

नोबेल पुरस्कार के इतिहास में संभवत: यह एकमात्र मौका है जब दो महिलाओं को एकमात्र विजेता घोषित किया गया है।



तकनीक

जीन अनुक्रमों को संपादित करना या संशोधित करना कोई नई बात नहीं है। यह कई दशकों से हो रहा है, विशेष रूप से कृषि के क्षेत्र में, जहां कई फसलों को विशेष लक्षण प्रदान करने के लिए आनुवंशिक रूप से संशोधित किया गया है।



लेकिन CRISPR ने जो किया है वह जीन संपादन को बहुत आसान और सरल बना देता है, और साथ ही साथ अत्यंत कुशल भी। और संभावनाएं लगभग अनंत हैं, नई दिल्ली स्थित सीएसआईआर-इंस्टीट्यूट ऑफ जीनोमिक्स एंड इंटीग्रेटिव बायोलॉजी में इस तकनीक के साथ काम करने वाले देवज्योति चक्रवर्ती ने कहा।

संक्षेप में, प्रौद्योगिकी एक सरल तरीके से काम करती है - यह आनुवंशिक अनुक्रम में विशिष्ट क्षेत्र का पता लगाती है जिसे समस्या का कारण माना गया है, इसे काटता है, और इसे एक नए और सही अनुक्रम के साथ बदल देता है जो अब इसका कारण नहीं बनता है। मुसीबत।



प्रौद्योगिकी कुछ बैक्टीरिया में एक प्राकृतिक रक्षा तंत्र की नकल करती है जो खुद को वायरस के हमलों से बचाने के लिए एक समान विधि का उपयोग करती है।

डीएनए स्ट्रैंड पर विशेष समस्याग्रस्त अनुक्रम का पता लगाने के लिए एक आरएनए अणु को प्रोग्राम किया जाता है, और कैस9 नामक एक विशेष प्रोटीन, जिसे अब अक्सर लोकप्रिय साहित्य में 'जेनेटिक कैंची' के रूप में वर्णित किया जाता है, का उपयोग समस्याग्रस्त अनुक्रम को तोड़ने और हटाने के लिए किया जाता है। एक डीएनए स्ट्रैंड, जब टूट जाता है, तो खुद को ठीक करने की स्वाभाविक प्रवृत्ति होती है। लेकिन ऑटो-मरम्मत तंत्र एक समस्याग्रस्त अनुक्रम के पुन: विकास को जन्म दे सकता है। वैज्ञानिक इस ऑटो-मरम्मत प्रक्रिया के दौरान आनुवंशिक कोड के वांछित अनुक्रम की आपूर्ति करके हस्तक्षेप करते हैं, जो मूल अनुक्रम को प्रतिस्थापित करता है। यह एक लंबे ज़िप के एक हिस्से को बीच में कहीं काटने और उस हिस्से को एक नए खंड के साथ बदलने जैसा है।



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क्योंकि पूरी प्रक्रिया प्रोग्राम करने योग्य है, इसमें उल्लेखनीय दक्षता है, और पहले से ही लगभग चमत्कारी परिणाम लाए हैं। कैंसर के कुछ रूपों सहित कई सारी बीमारियां और विकार हैं, जो एक अवांछित आनुवंशिक उत्परिवर्तन के कारण होते हैं। इन सभी को इस तकनीक से ठीक किया जा सकता है। अन्य जगहों पर भी व्यापक अनुप्रयोग हैं। रोग पैदा करने वाले जीवों के आनुवंशिक अनुक्रमों को अप्रभावी बनाने के लिए उन्हें बदला जा सकता है। पौधों के जीन को कीटों का सामना करने के लिए संपादित किया जा सकता है, या सूखे या तापमान के प्रति उनकी सहनशीलता में सुधार किया जा सकता है।



इसके निहितार्थों के संदर्भ में, 1950 के दशक में डीएनए अणु की डबल-हेलिक्स संरचना की खोज के बाद यह संभवतः जीवन विज्ञान में सबसे महत्वपूर्ण खोज है, मोहाली स्थित राष्ट्रीय कृषि-खाद्य जैव प्रौद्योगिकी संस्थान के सिद्धार्थ तिवारी ने कहा। केले के पौधे के जीन पर CRISPR तकनीक का उपयोग करना।

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विजेता



चार्पेंटियर और डौडना स्वतंत्र रूप से काम कर रहे थे, जब उन्होंने विभिन्न सूचनाओं पर ठोकर खाई, जो बाद में इस तकनीक में विकसित होने के लिए एक साथ आए। स्वीडन में एक प्रयोगशाला में काम कर रहे एक जीवविज्ञानी चार्पेंटियर को एक विशेष बैक्टीरिया में आनुवंशिक अनुक्रमों पर मिली नई जानकारी को संसाधित करने के लिए जैव रसायनज्ञ की विशेषज्ञता की आवश्यकता थी, जिसे वह स्ट्रेप्टोकोकस पायोजेनेस पर काम कर रही थी।

उन्होंने कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले में डौडना के काम के बारे में सुना था, और दोनों नोबेल पुरस्कार की वेबसाइट पर प्रकाशित एक खाते के अनुसार, 2011 में प्यूर्टो रिको में एक वैज्ञानिक सम्मेलन में मिले थे। चैपेंटियर ने एक सहयोग का प्रस्ताव रखा, जिसके लिए डौडना सहमत हो गए। उनके शोध समूहों ने अगले वर्ष लंबी दूरी तक सहयोग किया। एक साल के भीतर वे जीन-संपादन की क्रांतिकारी तकनीक के साथ आने में सक्षम थे।

कई अन्य वैज्ञानिकों और अनुसंधान समूहों ने भी इस तकनीक के विकास में महत्वपूर्ण योगदान दिया है। लिथुआनिया में विनियस विश्वविद्यालय में काम करने वाले बायोकेमिस्ट वर्जिनिजस सिक्सनी जैसे किसी व्यक्ति को इस तकनीक के सह-आविष्कारक के रूप में व्यापक रूप से मान्यता प्राप्त है। वास्तव में, सिक्सनी ने इस तकनीक के लिए डौडना और चैपेंटियर के साथ नैनोसाइंस में 2018 कावली पुरस्कार साझा किया। लेकिन दो महिलाओं का मौलिक योगदान निर्विवाद है। उनकी उपलब्धि को पिछले कुछ वर्षों में कई प्रतिष्ठित पुरस्कारों के माध्यम से मान्यता मिली है, जिसमें 2015 में जीवन विज्ञान में ब्रेकथ्रू पुरस्कार और इस वर्ष की शुरुआत में चिकित्सा में वुल्फ पुरस्कार शामिल हैं।

रसायन विज्ञान के नोबेल के जीवविज्ञानियों के पास जाने के बारे में वैज्ञानिक समुदाय में कुछ बड़बड़ाहट हुई है। लेकिन जाहिर तौर पर यह कोई नई घटना नहीं है। जीवन विज्ञान में रसायन विज्ञान की केंद्रीय भूमिका - आणविक स्तर पर, जीव विज्ञान अनिवार्य रूप से रसायन विज्ञान है - ने यह सुनिश्चित किया है कि हाल ही में जैव रसायन के क्षेत्र में काम के लिए नोबेल पुरस्कारों की बढ़ती संख्या को सम्मानित किया गया है। वास्तव में, इस साल की शुरुआत में प्रकाशित एक शोध पत्र ने रसायन विज्ञान पुरस्कार की प्रकृति में इस क्रमिक बदलाव की ओर इशारा किया है। रॉयल सोसाइटी ऑफ केमिस्ट्री द्वारा प्रकाशित एक समाचार पत्रिका केमिस्ट्री वर्ल्ड के अनुसार, अब तक रसायन विज्ञान के नोबेल से सम्मानित 189 वैज्ञानिकों में से 59 ने जैव रसायन के क्षेत्र में काम किया था। यह रसायन शास्त्र की किसी भी अन्य शाखा से अधिक था।

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नैतिक चिंताएं

नवंबर 2018 में, शेनज़ेन में एक चीनी शोधकर्ता ने अपने दावे के साथ अंतरराष्ट्रीय सनसनी पैदा कर दी कि उसने एक मानव भ्रूण के जीन को बदल दिया था जिसके परिणामस्वरूप अंततः जुड़वां बच्चियों का जन्म हुआ। सीआरआईएसपीआर जैसे नए जीन-एडिटिंग टूल का उपयोग करके 'डिजाइनर शिशुओं' का उत्पादन करने का यह पहला दस्तावेज मामला था, और ठीक उसी तरह की नैतिक चिंताओं को उठाया, जिसके बारे में डौडना जैसे वैज्ञानिक बात कर रहे हैं।

चीनी जुड़वां बच्चों के मामले में, यह सुनिश्चित करने के लिए जीन संपादित किए गए थे कि वे एचआईवी से संक्रमित न हों, वायरस जो एड्स का कारण बनता है। यह विशेष गुण तब उनकी आने वाली पीढ़ियों को भी विरासत में मिलेगा। चिंता उस कारण पर नहीं थी जिसके लिए तकनीक का उपयोग किया गया था, जितना कि विशेष आनुवंशिक लक्षणों वाले बच्चे पैदा करने की नैतिकता। वैज्ञानिकों ने बताया कि इस मामले में समस्या, एचआईवी वायरस से संभावित संक्रमण, पहले से ही अन्य वैकल्पिक समाधान और उपचार थे। इससे भी बदतर बात यह थी कि जीन-संपादन शायद बिना किसी नियामक अनुमति या निरीक्षण के किया गया था। दूसरों ने यह भी बताया कि सीआरआईएसपीआर तकनीक अविश्वसनीय रूप से सटीक थी, लेकिन यह 100 प्रतिशत सटीक नहीं थी, और यह संभव है कि कुछ अन्य जीन भी गलती से बदल सकते हैं।

दौडना स्वयं सीआरआईएसपीआर प्रौद्योगिकी के उपयोग के लिए अंतरराष्ट्रीय स्तर पर नियमों और दिशानिर्देशों के विकास के लिए अभियान चला रही है, और ऐसे समय तक इस तरह के अनुप्रयोगों को सामान्य रूप से रोकने की वकालत की है।

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