सीआरआईएसपीआर क्या है? एक शुरुआती मार्गदर्शिका

किसी ऐसी चीज़ के लिए जिसे "कहा गया है"आणविक जीवविज्ञानियों के लिए एक घरेलू नाम, "आपमें से कई लोगों ने शायद सीआरआईएसपीआर के बारे में कभी नहीं सुना होगा, और नहीं जानते कि आपको उत्साहित क्यों होना चाहिए (या, संभवतः, भयभीत)। यह सब उन्नत जीन थेरेपी और स्प्लिसिंग के बारे में है - और यह विज्ञान-फाई विचारों को सीधे वास्तविकता में ला रहा है। यहां सीआरआईएसपीआर के पीछे के विज्ञान पर एक त्वरित अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न हैं और दुनिया इस पर इतना ध्यान क्यों दे रही है।

ठीक है, CRISPR क्या है और इसका क्या मतलब है?

सीआरआईएसपीआर असामान्य डीएनए अनुक्रमों को संदर्भित करता है जो खतरों - विशेष रूप से वायरस - की पहचान करके और उन पर हमला करके जीवों की रक्षा करने में मदद करता है। नाम का अर्थ है क्लस्टर्ड नियमित रूप से इंटरस्पेस्ड शॉर्ट मुरजबंध संबंधी पुनर्प्रसारण. हां, यह थोड़ा हास्यास्पद लगता है, लेकिन डीएनए अनुक्रमों को देखने पर यह वास्तव में एक बहुत ही सटीक वर्णन है। उन्हें क्लस्टर किया जाता है, उन्हें स्पष्ट अंतराल पर फैलाया जाता है, और जब उन्हें अक्षर मान दिए जाते हैं तो वे थोड़े बदलाव के साथ बार-बार दोहराए जाने वाले छोटे पैलिंड्रोम की तरह दिखते हैं।

कैरोलीन डेविस2010 | फ़्लिकर

सीआरआईएसपीआर को पहली बार 1980 के दशक में देखा गया था जब वैज्ञानिक आर्किया और बैक्टीरिया के जीनोम का अध्ययन कर रहे थे। ऐसे अपेक्षाकृत सरल जीनोम में भी, जीवविज्ञानी (विशेष रूप से फ्रांसिस्को मोजिका) ने इन अजीब अनुक्रमों को नोटिस करना शुरू कर दिया, जो बीच-बीच में रिक्त स्थान के साथ, बहुत विशिष्ट तरीके से दोहराए जाने लगे। आणविक जीवविज्ञानी आश्वस्त थे कि उनका एक अनूठा उद्देश्य था, और प्रचलित सिद्धांत जल्द ही वायरल रक्षा बन गया, जो अंततः 2007 में फिलिप होर्वाथ के निर्देशन में सिद्ध हुआ। हालाँकि, 2010 की शुरुआत तक शोधकर्ताओं को CRISPR के पीछे की क्षमता के बारे में विशेष रूप से उत्साहित होना शुरू नहीं हुआ था।

तो क्या यह सिर्फ एक डीएनए स्ट्रैंड है?

हां और ना। सीआरआईएसपीआर जीन स्प्लिसिंग, संपादन और सामान्य प्रयोग का एक प्रवर्तक बन गया है। यह समझने के लिए कि, पहले जीनोम में सीआरआईएसपीआर की भूमिका को समझना महत्वपूर्ण है, और वे जीवों (आमतौर पर, जैसा कि हमने उल्लेख किया है, बैक्टीरिया) की रक्षा के लिए कैसे काम करते हैं। एक उचित तुलना मोर्स कोड भेजने वाले टेलीग्राफ से होगी। प्रत्येक अनुक्रम एक अलग हमले के बारे में एक संदेश है, और प्रत्येक स्थान वह STOP है जो उस संदेश को समाप्त करता है। यदि रूपक आपकी पसंद नहीं हैं, हार्वर्ड बहुत अधिक गहराई में जाता है.

जब कोई जीव किसी नए और खतरनाक वायरस का सामना करता है, तो वह नहीं जानता कि खुद को कैसे बचाया जाए या वायरस को कैसे हराया जाए - उसे सीखना होगा, जैसा कि अधिकांश प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाएं करती हैं। यह मुश्किल हो सकता है, क्योंकि वायरस सीधे डीएनए पर हमला करते हैं...लेकिन यह उन्हें कुछ मायनों में असुरक्षित भी बनाता है। सीआरआईएसपीआर अनुक्रम वायरस से डीएनए के प्रमुख स्ट्रैंड चुराते हैं और उन्हें उन छोटे मोर्स कोड संदेशों में रखते हैं। जब इसी तरह का वायरस दोबारा हमला करता है, तो सीआरआईएसपीआर जवाब देता है, "ओह, हम इसे पहचानते हैं: इसे कैसे हराया जाए!" और यह युद्ध के मैदान में प्रासंगिक मोर्स कोड संदेश भेजता है।

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वहां, छोटे सीआरआईएसपीआर सैनिकों को कैस कहा जाता था - इस मिशन के लिए विशेष रूप से एंजाइमों का उत्पादन किया जाता था और तदनुसार क्रमांकित किया जाता था उनका उद्देश्य - वायरल डीएनए से जुड़ना और उसे उसके कमजोर स्थान पर काटना है, जैसा कि इसमें एन्कोड की गई जानकारी से पता चलता है संदेश। यह वायरस को बंद कर देता है, और जीव को सफलतापूर्वक अपना बचाव करने में सक्षम बनाता है।

…ठीक है। यह फिर से क्यों मायने रखता है?

क्योंकि - और इसके महत्व को कम करके आंकना कठिन है - जबकि CRISPR केवल अपने टेलीग्राफ का उपयोग करता है वायरस से बचाव के लिए प्रणाली, वैज्ञानिकों को एहसास हुआ कि वे उस टेलीग्राफ का उपयोग कर सकते हैं बातचीत करना कुछ भी. एक जीन बंद करें? ज़रूर (इसमें वायरल जीन होना भी ज़रूरी नहीं है)। जीन चालू करें? कोई समस्या नहीं - बस एंजाइम कैस सैनिकों को सही निर्देश टेलीग्राफ करें। विशेष रूप से CRISPR-Cas9 डीएनए को काटने, पुनः संयोजित करने और आम तौर पर संपादित करने के लिए एक उत्कृष्ट उपकरण बन सकता है, जब तक कि यह सही संदेश प्राप्त करता है।

वर्षों से, वैज्ञानिक Cas9 को नियंत्रित करने के तरीकों पर काम कर रहे हैं और बाद में, Cas9 के लिए छोटे RNA गाइड विकसित करने पर काम कर रहे हैं। सैनिक और यहां तक ​​कि पूरक सैनिक सीपीएफ1 कहते हैं, जो बिना जोखिम के घुसपैठ और निष्कर्षण में बेहतर हैं उत्परिवर्तन। इसकी तुलना में, जीन हेरफेर के पुराने, बोझिल उपकरण सर्जिकल लेजर के बगल में गुफाओं में रहने वाले क्लबों की तरह दिखते थे। यह वैज्ञानिक समुदाय में बहुत बड़ी खबर बन गई, और वास्तव में विभिन्न समूहों और शोधकर्ताओं के बीच इस बात को लेकर कई लड़ाइयाँ शुरू हो गईं कि कौन किस चीज़ के लिए श्रेय का हकदार है।

अब तक तो सब ठीक है। लेकिन तकनीक की दुनिया में यह इतनी बड़ी बात क्यों है?

क्योंकि हम इस समय CRISPR प्रयोग के एक बड़े विस्फोट की शुरुआत में हैं। हमारे चिकित्सा उपकरण और वैज्ञानिक ज्ञान एक ऐसे बिंदु पर पहुंच गए हैं जहां हम सीआरआईएसपीआर से सीखी गई हर चीज को व्यवहार में ला सकते हैं और जीन स्प्लिसिंग पर तेजी से प्रभावी प्रयोग शुरू कर सकते हैं। अत्याधुनिक में रुचि रखने वालों के लिए, झब्बे-विज्ञान के योग्य कारनामे, यही वह स्थान है।

वास्तव में? क्या आप कह रहे हैं कि हम संपादित कर सकते हैं कोई भीअब डीएनए?

अच्छा प्रश्न। हम अभी तक वहां नहीं हैं, लेकिन कई आशाजनक प्रयोग किए गए हैं। बंदरों का एक जोड़ा पैदा हुआ लक्षित उत्परिवर्तनों के माध्यम से विशिष्ट जीन परिवर्तनों के साथ CRISPR तकनीकों का उपयोग करना। यहां लक्ष्य जन्म से पहले आनुवंशिक समस्याओं की पहचान करना और दोषपूर्ण जीन को बाधित करना था वे कोई नुकसान नहीं कर सकते (यह भी एक बड़ी बात थी कि इसने सिर्फ बंदरों के साथ काम करने की बजाय उनके साथ काम किया)। चूहों)। अन्य प्रयोगों से पता चला है कि इस प्रक्रिया का भी उपयोग किया जा सकता है एचआईवी संक्रमण का विरोध करने के लिए डीएनए को सुरक्षित रूप से बदलें.

हालाँकि, सबसे रोमांचक प्रयोग चीन में चल रहा है, जहाँ वैज्ञानिक CRISPR तकनीकों का उपयोग करने का प्रयास कर रहे हैं कोशिकाओं से क्षतिग्रस्त डीएनए को हटा दें जीवित, वयस्क फेफड़े के कैंसर के रोगी। इस प्रोजेक्ट पर काफी लोगों की निगाहें हैं कि यह कितना सफल होता है।

ठीक है: सीआरआईएसपीआर का भविष्य कैसा दिखता है?

हमारे पास करने को बहुत कुछ है। यह ध्यान देने योग्य है कि ऊपर उल्लिखित प्रयोगों के लिए लंबी अवधि के महंगे शोध और पहले कई असफल मामलों की आवश्यकता थी सफलता प्राप्त हुई - और फिर भी, उन प्रयोगों को सटीकता से दोहराना सीखने के लिए गंभीर श्रम और निवेश की आवश्यकता होगी।

लेकिन यह नई खोजों से अधिक शोधन के बारे में है: दूसरे शब्दों में, चिकित्सा जगत में अनुप्रयोगों को लाने के लिए सीआरआईएसपीआर का अच्छी तरह से उपयोग करना सीखने से पहले यह केवल समय की बात है। जब ऐसा होना शुरू होता है (और इसमें केवल कई साल लग सकते हैं), जीन हेरफेर के बारे में हमारे पास कई सैद्धांतिक प्रश्न हैं, डिज़ाइन बेबी, हथियारयुक्त जीव, मानव संवर्द्धन, और इलाज के लिए भुगतान प्रणालियाँ सैद्धांतिक से कहीं अधिक बनने जा रही हैं।

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