agrowon marathi special article on genome editing part 1 | Agrowon

जनुकीय संपादन एक क्रांतिकारी शोध
Gunvant Patil
बुधवार, 28 फेब्रुवारी 2018
मागील काही वर्षांत अनेक अद्ययावत तंत्रज्ञानांचा शोध लागला, त्यातील एक म्हणजे जनुकीय संपादन (जीनोम एडीटिंग). हे उदयोन्मुख तंत्रज्ञान शेती आणि मानवासाठीच्या विविध आजारांवरील औषधांमध्ये उपयुक्त ठरत आहे. या तंत्रज्ञानाविषयी जाणून घेण्यासाठी अनेक जण उत्सुक असल्याने राष्ट्रीय विज्ञान दिनानिमित्त हा खास लेख...

काय आहे जनुकीय संपादन?
जनुकीय संपादन म्हणजे नक्की काय, ते समजण्यासाठी डीएनए आणि जनुके काय असतात, ते जाणून घ्यायला हवं. निसर्गातील प्रत्येक सजीवाच्या पेशीमध्ये डीएनए हा एक अत्यंत महत्त्वाचा व स्वतंत्र अनुवंशिक घटक (जेनेटिक मटेरिअल) असतो. याच डीएनएच्या ठराविक संरचनेवरून जनुके ठरत असतात. ही जनुके सजीवाच्या गुणसूत्रामध्ये रचलेले असतात. सजीवांचे उदा. सूक्ष्मजीव, मनुष्य, वनस्पती व इतर प्राणी यांची दृश्य अथवा अदृश्य वैशिष्ट्ये त्यांच्या जीनमधील डीएनएच्या रचनेवर आधारित असतात. परंतु एखाद्या सजीवामधील डीएनए क्रमवारीत काही त्रुटी किंवा बदल घडल्याने नवीन गुणधर्माचा उगम होऊ शकतो अथवा तो गुणधर्म नष्टसुद्धा होऊ शकतो. यालाच उत्परिवर्तन (म्युटेशन) असे म्हणतात. निसर्गात हे बदल किंवा त्रुटी सातत्याने घडत असतात आणि या नैसर्गिक प्रक्रियेतून (नॅचरल सिलेक्शन) होणारी उत्परिवर्तनची प्रक्रिया कित्येक वेळा नवीन उपयुक्त किंवा वाईट गुणधर्माला जन्म देते. अशा प्रकारच्या जनुकीय बदलामुळे प्रत्येक मनुष्य, प्राणी तथा वनस्पती हे एकमेकांपेक्षा वेगळे दिसतात. तसेच त्यांची वाढ, रंग, आकार, रोग प्रतिकारशक्ती, इत्यादी वेगवेगळी असते.

उदाहरणार्थ, टोमॅटोमध्ये ३१,७६० जनुके असतात आणि ह्या सर्व जीन्सच्या विशिष्ट आयोगावर (कॉम्बीनेशन) त्या टोमॅटोचा रंग, आकार, चव, उत्पादन क्षमता, रोग प्रतिकारक्षमता इत्यादी अवलंबून असते. इतक्या जनुकांमधून एखाद्या जनुकामध्येदेखील बदल किंवा त्रुटी आढळल्यास त्या टोमॅटोच्या प्रजातीची रोगप्रतिकारक क्षमता अथवा उत्पादनक्षमताही कमी किंवा जास्त होऊ शकते. परंतु अशा प्रकारच्या गुणांमध्ये नैसर्गिकरीत्या आलेले जनुकीय बदल किंवा त्रुटी जर शोधले आणि दुरुस्त केले, तर कुठल्याही पिकांची नवनवीन, जास्ती उत्पादन देणारी, तसेच रोगप्रतिकारक प्रजाती विकसित करता येतील. त्यासाठी जिवाणूशास्त्रज्ञ, तसेच कृषी संशोधक अशाच महत्त्वाच्या जनुकांमधील संरचना आणि त्यात होणारे बदल किंवा असलेल्या उणी शोधत असतात. प्रथम हरितक्रांतीमध्ये अशाच महत्त्वपूर्ण जनुकाचा अप्रत्यक्षरीत्या उपयोग करण्यात आला. ज्यामध्ये रोगप्रतिबंधक आणि कमी उंचीची वाण देणारी जनुके शोधून नवीन गव्हाची आणि तांदळाची सुधारित वाणं तयार करण्यात आली. त्या हरितक्रांतीमुळे गहू, तांदूळ या पिकांच्या उत्पादनात मोठ्या प्रमाणात वाढ झाली. भारतासह आशियाखंडातील अनेक देश अन्नधान्याच्या निर्मितीत स्वयंपूर्ण झाले. पुढे जाऊन या अतिमोलाच्या शोधामुळे अनेक नवनवीन तंत्रज्ञानाला विकसित करणाऱ्या संशोधनास गती मिळाली. असेच एक क्रांतिकारी तंत्रज्ञान म्हणजे जनुकीय संपादन. या तंत्रज्ञानाद्वारे सजीवसृष्टीमधील कोणत्याही सजीवाच्या महत्त्वाच्या जनुकामध्ये अचूकतेने बदल करता येतो. परंतु त्यासाठी गरज लागते ती महत्त्वाचे गुणधर्म व त्याला नियंत्रित करणाऱ्या जनुके शोधण्याची आणि एकदा का महत्त्वाचे जनुके शोधले गेले, तर जनुकीय संपादनाद्वारे कुठल्याही जनुकातील त्रुटी अत्यंत अचूकतेने, सोप्या आणि विशेषतः माफक पद्धतीने दुरुस्त करण्यास मदत होते. प्रथमतः या तंत्रज्ञानाचा शोध हा एकपेशीय जिवाणूमधे अमेरिकेतील डॉ. जेनिफर डॉडना (कॅलिफोर्निया विद्यापीठ, बर्कले, अमेरिका) आणि डॉ. फेंग झांग (मॅसॅच्युसेट्स इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजी, अमेरिका) यांनी लावला. ‘सायन्स’ आणि ‘नेचर जेनेटिक्स’ या प्रतिष्ठित नियतकालिकांमधे प्रकाशित केल्यानुसार जीनोम एडिटिंग हा एकविसाव्या शतकातील खूप महत्त्वाचा आणि अद्ययावत क्रांतिकारी शोध आहे. याच शोधासाठी पुढील काळात नोबेल पारितोषिक मिळण्याची शक्यतासुद्धा वर्तविली जात आहे. याच शोधामुळे वैद्यकीय आणि कृषिक्षेत्रात अामूलाग्र परिवर्तन करणे सहज शक्य झाले आहे.

कसे काम करते जनुकीय संपादन?
ज्याप्रमाणे एखादा एडिटर/संपादक योग्य ठिकाणी काट-छाट करून सिनेमामध्ये किंवा पुस्तक प्रकाशनात मोलाची भूमिका बजावतो त्याचप्रमाणे जनुकीय संपादन प्रक्रियेमधे ‘कॅस ९’ हे एक प्रकारचे विकर असते, जे डीएनएला एका विशिष्ट ठिकाणी जाणीवपूर्वक तोडू शकतो. परंतु प्रत्येक सजीवामध्ये हजारो जनुके असतात आणि आपल्याला हवा अशा जनुकामधील डीएनएमध्ये योग्य त्या ठिकाणी बदल करण्यासाठी एक मार्गदर्शक लागतो, त्याला ‘गाईड आर-एन-ए’ असे म्हणतात. गाईड आर-एन-ए हे ज्या ठिकाणी बदल करायचा आहे त्याचे प्रतिबिंब/पूरक असते. प्रथम कॅस-९ आणि गाईड आर-एन-ए एकत्र येऊन ‘कॅस-९ कॉम्प्लेक्स’ तयार करतात. जेव्हा गाईड आर-एन-एला त्याचा समरूप जनुकीय क्रम मिळतो तेव्हा कॅस-९ हा त्या जनुकामध्ये दुहेरी कट करतो. हा कट झाल्यानंतर पेशीमध्ये एक स्वयंत्रणा असते. ज्यामुळे जीन हा पुन्हा स्वत:ला जोडण्याचा प्रयत्न करतो आणि याच वेळी त्या जीनमध्ये बदल घडून येतो. या संपूर्ण तंत्रज्ञानाला ‘क्रीस्पर-कॅस-९’ (CRISPR-Cas9) असेही म्हणतात. एखाद्या महत्त्वाच्या जनुकामध्ये काही अनुवंशिक कमतरता असतील, तर अशा प्रकारचे सदोष जनुके बाहेर काढून त्याच्या साधर्म्य असलेला आणि योग्य तो बदल असलेला जनुकीय तुकडा अगदी सहजतेने आणून लावता येतो. त्या प्रक्रियेला ‘होमोलाजी डायरेक्टेड रिपेर’ असे म्हणतात. अशा रीतीने जनुकीय संपादनाची प्रक्रिया पार पाडली जाते.
Gunvant Patil ः gpatil@umn.edu
(लेखक युनिव्हर्सिटी ऑफ मिनेसोटा, सेंट पॉल, (युएसए) येथे संशोधक आहेत.)

इतर अॅग्रो विशेष
बॅंकेच्या चकरा अन् कागदपत्रांच्या...धुळे ः मागील दोन - तीन महिन्यांपासून पीककर्जासाठी...
‘ई-नाम’मधील १४५ बाजार समित्यांसाठी हवेत...पुणे ः शेतकऱ्यांना त्यांचा शेतीमाल देशातंर्गत...
सुमारे साठ एकरांवर ‘ड्रीप अॅटोमेशन’पाणी व खतांचा काटेकोर वापर करण्याबाबत अनेक शेतकरी...
भारताकडून अमेरिकेच्या हरभरा, तुरीच्या...नवी दिल्ली ः अमेरिकेने भारतातून आयात होणाऱ्या...
राज्यात अनेक ठिकाणी जोरदार पावसाची हजेरीपुणे ः राज्यातील अनेक भागांत शुक्रवारी (ता. २२)...
माॅन्सून पुढे सरकण्यास अनुकूल स्थितीपुणे : माॅन्सूनला राज्यातून पुढे सरकण्यास अनुकूल...
राज्यात आजपासून प्लॅस्टिकबंदी...मुंबई : राज्य सरकारच्या प्लॅस्टिकबंदीच्या...
धान्याला कीड लागताच सेन्सर देणार माहितीकऱ्हाड, जि. सातारा : साठवणूक केलेल्या ठिकाणी अथवा...
साखर निर्यातीचा कोटा ८० लाख टन करण्याची...कोल्हापूर : साखर निर्यातीची कोटा ८० लाख टन करावा...
सुकाणू समितीच्या कार्यकारिणीची जवळगाव...अंबाजोगाई, जि. बीड : शेतकरी संघटना व सुकाणू...
शेती म्हणजे तोटा हे सूत्र कधी बदलणार? शेती कायम तोट्यात कंटूर मार्करचे संशोधक व शेती...
‘ई-नाम’ची व्याप्ती सर्वांच्या...स्पर्धाक्षम, पारदर्शक व्यवहारातून शेतीमालास अधिक...
कांदा बाजारात दरवाढीचे संकेतनाशिक : राजस्थान व मध्य प्रदेशमध्ये...
उपराष्ट्रपती आज बारामतीतबारामती ः उपराष्ट्रपती वेंकय्या नायडू शुक्रवारी (...
शेतकऱ्यांच्या उत्पन्नवाढीसाठी बहुस्तरीय...पुणे ः शेती क्षेत्राच्या विकासासाठी सिंचन,...
कापूस बाजारात भारताला संधीन्यूयाॅर्क ः चालू कापूस हंगामात पिकाला फटका...
मॉन्सून सक्रिय होण्यास प्रारंभ पुणे  ः अरबी समुद्र आणि हिंदी महासागर...
थकली नजर अन्‌ पाय...औरंगाबाद : घोषणा झाली, पण काय व्हतंय कुणास ठाऊक,...
हास्य योगाद्वारे सरकारचा निषेधनागपूर : सरकारच्या शेतकरी विरोधी धोरणांचा अभिनव...
माळरानावर साकारले फायदेशीर शेतीचे स्वप्नमनात जिद्द आणि कष्ट करण्याची तयारी असेल, तर...