जीनोम संपादन

जीनोम संपादन (Genome Editing) अन्य नाम जीन संपादन (Gene editing), आनुवंशिक इंजीनियरिंग (Genetic engineering) प्रकार जैव प्रौद्योगिकी तकनीक विज्ञान की शाखा आणविक जीव विज्ञान, आनुवंशिकी (Genetics) महत्वपूर्ण मील का पत्थर 2020 का रसायन विज्ञान नोबेल पुरस्कार (CRISPR-Cas9 के विकास हेतु) प्रमुख उपकरण क्रिस्पर (CRISPR-Cas9), टैलेन्स (TALENs), ZFNs, मेगान्यूक्लिएज़ अनुप्रयोग चिकित्सा, कृषि सुधार, जीन ड्राइव, विलुप्त प्रजातियों का पुनरुद्धार (De-extinction) नैतिक मुद्दे जनन-कोशिका संपादन (Germline editing), डिज़ाइनर बेबी, जैव-सुरक्षा विकिडाटा Q5533489 जीनोम संपादन (Genome editing) आनुवंशिक इंजीनियरिंग की वह आधुनिक विधा है, जिसके माध्यम से किसी जीव के डीएनए (DNA) में अत्यंत सटीकता के साथ बदलाव किए जाते हैं।Bak Rasmus O. Gomez-Ospina Natalia Porteus Matthew H. Gene Editing on Center Stage https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0168952518300891 Trends in Genetics en 34 8 600–611 10.1016/j.tig.2018.05.004 इस तकनीक की मदद से वैज्ञानिक कोशिका के भीतर आनुवंशिक सामग्री को जोड़ सकते हैं, हटा सकते हैं या ज़रूरत के अनुसार बदल सकते हैं। पारंपरिक जेनेटिक इंजीनियरिंग में जीन को जीनोम में कहीं भी डाल दिया जाता था, जो एक अनियंत्रित प्रक्रिया थी; इसके विपरीत, आधुनिक जीनोम संपादन किसी विशेष स्थान पर ही लक्ष्य साधने की क्षमता रखता है। इस पूरी प्रक्रिया का केंद्र "आणविक कैंची" (molecular scissors) कहे जाने वाले विशेष एंजाइम (nucleases) होते हैं।de Souza Natalie Primer: genome editing with engineered nucleases https://www.nature.com/articles/nmeth.1848 Nature Methods en 9 1 27–27 10.1038/nmeth.1848 1548-7091 ये एंजाइम जीनोम के जटिल जाल में से ठीक उसी जगह की पहचान करते हैं जहाँ बदलाव करना होता है, और वहाँ डीएनए को काट देते हैं। इसके बाद, कोशिका का अपना प्राकृतिक मरम्मत तंत्र सक्रिय होकर उस कटे हुए हिस्से को जोड़ता है, जिससे वांछित आनुवंशिक परिवर्तन संभव हो पाता है। ऐतिहासिक विकासक्रम जीनोम संपादन की यात्रा दशकों के शोध का परिणाम है। 1960 और 70 के दशक में, वैज्ञानिक रेडिएशन या रसायनों के माध्यम से आनुवंशिक बदलाव करने की कोशिश करते थे, लेकिन वह तरीका "अंधेरे में तीर चलाने" जैसा था क्योंकि इसमें किसी खास जीन को निशाना बनाना संभव नहीं था। बड़ा बदलाव तब आया जब 'प्रतिबंधन एंडोन्यूक्लिएज़' (Restriction endonucleases) एंजाइमों की खोज हुई। इन्होंने डीएनए को विशिष्ट अनुक्रमों पर काटने का रास्ता खोला।Jasin Maria Genetic manipulation of genomes with rare-cutting endonucleases https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/0168952596100196 Trends in Genetics en 12 6 224–228 10.1016/0168-9525(96)10019-6 आगे चलकर 'समजात पुनर्संयोजन' (Homologous recombination) की तकनीक ने इसे और पुख्ता किया। वैज्ञानिकों ने पाया कि यदि डीएनए में जानबूझ कर एक कट (DSB) लगाया जाए, तो संपादन की दर हजारों गुना बढ़ जाती है।Puchta Holger Fauser Friedrich 2013 Gene targeting in plants: 25 years later https://ijdb.ehu.eus/article/130194hp The International Journal of Developmental Biology en 57 6-7-8 629–637 10.1387/ijdb.130194hp 0214-6282 इसी आधार पर आज के आधुनिक उपकरणों का विकास हुआ। जैविक कार्यप्रणाली: कोशिका द्वारा डीएनए की मरम्मत जीनोम संपादन पूरी तरह से कोशिका की प्राकृतिक क्षमता पर निर्भर है। जब कोई उपकरण (जैसे CRISPR) डीएनए को काटता है, तो कोशिका इसे एक खतरे के रूप में देखती है और तुरंत मरम्मत शुरू कर देती है। यह मरम्मत मुख्य रूप से दो तरीकों से होती है: गैर-समजात अंत जॉइनिंग (NHEJ): यह तरीका टूटे हुए सिरों को बस आपस में जोड़ देता है। यह प्रक्रिया थोड़ी जल्दबाजी में होती है, जिससे अक्सर कुछ आनुवंशिक अक्षरों (nucleotides) की कमी या वृद्धि हो जाती है। वैज्ञानिक इसका उपयोग किसी जीन को पूरी तरह "बंद" (Knockout) करने के लिए करते हैं।Rocha-Martins MauríCio Cavalheiro Gabriel R. Matos-Rodrigues Gabriel E. Martins Rodrigo A.P. From Gene Targeting to Genome Editing: Transgenic animals applications and beyond http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0001-37652015000301323&lng=en&tlng=en Anais da Academia Brasileira de Ciências 87 2 suppl 1323–1348 10.1590/0001-3765201520140710 0001-3765 समजात-निर्देशित मरम्मत (HDR): यह एक बेहद सटीक तरीका है। इसमें कोशिका एक "टेम्पलेट" का उपयोग करके टूटे हुए डीएनए को फिर से बुनती है। यदि वैज्ञानिक संपादन उपकरण के साथ अपनी पसंद का डीएनए टुकड़ा भेजें, तो कोशिका उसे ही अपना आधार मानकर डीएनए में शामिल कर लेती है।Woolf Tod M. Therapeutic repair of mutated nucleic acid sequences https://www.nature.com/articles/nbt0498-341 Nature Biotechnology en 16 4 341–344 10.1038/nbt0498-341 1087-0156 संपादन के प्रमुख उपकरण मेगान्यूक्लिएज़: ये कुदरती एंजाइम हैं जो बड़े डीएनए अनुक्रमों को पहचानते हैं, जिससे गलती की गुंजाइश कम होती है। जिंक फिंगर न्यूक्लिएज़ (ZFNs): ये लैब में तैयार किए गए शुरुआती "प्रोग्रामेबल" उपकरण थे, लेकिन इनका निर्माण काफी महंगा और जटिल था।Carroll D Progress and prospects: Zinc-finger nucleases as gene therapy agents https://www.nature.com/articles/gt2008145 Gene Therapy en 15 22 1463–1468 10.1038/gt.2008.145 0969-7128 2747807 18784746 टैलेन्स (TALENs): इन्हें डिज़ाइन करना ZFNs से आसान है, लेकिन इनका बड़ा आकार कोशिकाओं तक पहुँचाने में चुनौती पैदा करता है। क्रिस्पर-कैस९ (CRISPR-Cas9): यह आज की सबसे क्रांतिकारी तकनीक है। यह बैक्टीरिया के प्रतिरक्षा तंत्र से प्रेरित है। इसकी सादगी और कम लागत ने इसे दुनिया भर की लैब तक पहुँचा दिया है।D.Hsu Patrick S.Lander Eric Zhang Feng Development and Applications of CRISPR-Cas9 for Genome Engineering https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0092867414006047 Cell en 157 6 1262–1278 10.1016/j.cell.2014.05.010 4343198 24906146 अनुप्रयोग: विज्ञान और समाज पर प्रभाव जीनोम संपादन केवल प्रयोगशाला तक सीमित नहीं है चिकित्सा: सिकल सेल एनीमिया जैसे जन्मजात रोगों का इलाज और कैंसर इम्यूनोथेरेपी में इसका परीक्षण चल रहा है।Khan Sikandar Hayat Genome-Editing Technologies: Concept, Pros, and Cons of Various Genome-Editing Techniques and Bioethical Concerns for Clinical Application https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2162253119300587 Molecular Therapy - Nucleic Acids en 16 326–334 10.1016/j.omtn.2019.02.027 6454098 30965277 कृषि: ऐसी फसलें तैयार की जा रही हैं जो सूखे या कीटों को झेल सकें और जिनमें ज़्यादा पोषण हो।Saurabh Satyajit Genome Editing: Revolutionizing the Crop Improvement https://link.springer.com/10.1007/s11105-021-01286-7 Plant Molecular Biology Reporter en 39 4 752–772 10.1007/s11105-021-01286-7 0735-9640 पर्यावरण और पशु विज्ञान: मलेरिया फैलाने वाले मच्छरों की आबादी को नियंत्रित करने (जीन ड्राइव) और विलुप्त हो चुके जानवरों को वापस लाने की कोशिशें जारी हैं।Hammond Andrew Galizi Roberto Kyrou Kyros Simoni Alekos Siniscalchi Carla Katsanos Dimitris Gribble Matthew Baker Dean Marois Eric A CRISPR-Cas9 gene drive system targeting female reproduction in the malaria mosquito vector Anopheles gambiae https://www.nature.com/articles/nbt.3439 Nature Biotechnology en 34 1 78–83 10.1038/nbt.3439 1087-0156 4913862 26641531 नैतिक दुविधा और भविष्य जहाँ यह तकनीक वरदान है, वहीं इसके कुछ नैतिक खतरे भी हैं। सबसे बड़ी बहस 'जनन-कोशिका संपादन' (Germline editing) को लेकर है। यदि भ्रूण में बदलाव किया जाए, तो वह हमेशा के लिए आने वाली पीढ़ियों का हिस्सा बन जाएगा। 2018 में चीन के वैज्ञानिक ही जियानकुई ने जब दुनिया के पहले 'जीन-संपादित बच्चों' की घोषणा की, तो पूरे विश्व में खलबली मच गई।https://www.statnews.com/2018/11/28/chinese-scientist-defends-creating-gene-edited-babies/ Amid uproar, Chinese scientist defends creating gene-edited babies Begley Sharon 2018-11-28 STAT en-US 2026-03-12 इसे एक गैर-ज़िम्मेदाराना कदम माना गया क्योंकि इसके दीर्घकालिक परिणाम अनिश्चित थे। इसी वजह से आज 'डिज़ाइनर बेबी' की अवधारणा पर दुनिया भर में कड़े प्रतिबंध हैं। सन्दर्भ 30em अतिरिक्त पठन Iancu, Daniela (2023). "Chapter 1 - Genomic editing: From human health to the "perfect child"". In Hostiuc, Sorin (ed.). Clinical Ethics At the Crossroads of Genetic and Reproductive Technologies (2nd ed.). Academic Press. pp. 1–32. doi:10.1016/B978-0-443-19045-2.00003-9. ISBN 978-0-443-19045-2. "The Nobel Prize in Chemistry 2020". Nobel Foundation. Archived from the original on 7 October 2020. श्रेणी:आनुवांशिकी श्रेणी:जैव प्रौद्योगिकी श्रेणी:आणविक जीव विज्ञान