यह समझने के लिए सीआरआईएसपीआर का उपयोग करना कि क्या जीन वेरिएंट से कैंसर होता है

हाल के वर्षों में, वैज्ञानिकों ने जीवित जीवों की आनुवंशिक सामग्री को सटीक रूप से संपादित करने के लिए CRISPR-Cas तकनीक पर आधारित कई नई विधियाँ बनाई हैं। एक अनुप्रयोग कोशिका चिकित्सा में है: कैंसर से अधिक प्रभावी ढंग से लड़ने के लिए रोगी की प्रतिरक्षा कोशिकाओं को विशेष रूप से पुन: प्रोग्राम किया जा सकता है।

बेसल में ईटीएच ज्यूरिख में बायोसिस्टम्स साइंस एंड इंजीनियरिंग विभाग के शोधकर्ताओं ने अब इन उपन्यास सीआरआईएसपीआर-कैस विधियों के लिए एक और आवेदन पाया है: ईटीएच प्रोफेसर रैंडल प्लैट के नेतृत्व में, शोधकर्ता उनका उपयोग यह समझने के लिए कर रहे हैं कि कोशिका के जीनोम में उत्परिवर्तन इसे कैसे प्रभावित करते हैं समारोह। उदाहरण के लिए, ट्यूमर कोशिकाओं में डीएनए निर्माण ब्लॉकों का क्रम स्वस्थ कोशिकाओं से भिन्न होता है। नए दृष्टिकोण के साथ, शोधकर्ता पेट्री डिश में विभिन्न जीन वेरिएंट के साथ हजारों कोशिकाएं उत्पन्न कर सकते हैं। फिर वे यह समझ सकते हैं कि कौन सा प्रकार कैंसर के विकास में योगदान देता है और कौन सा कैंसर कोशिकाओं को मानक दवाओं के प्रति प्रतिरोधी बनाता है।

दो विधियों का संयोजन

वैज्ञानिकों के पास कोशिकाओं के जीनोम में व्यक्तिगत परिवर्तन करने की क्षमता पहले से ही थी। लेकिन ईटीएच शोधकर्ताओं की परियोजना योजनाएं बहुत अधिक जटिल थीं: उन्होंने दो मानव कोशिका रेखाओं में एक जीन को 50,000 से अधिक अलग-अलग तरीकों से संशोधित किया, जिससे समान रूप से बड़ी संख्या में अलग-अलग सेल वेरिएंट तैयार हुए, और फिर उन कोशिकाओं के कार्य का परीक्षण किया। अपनी अवधारणा के प्रमाण के लिए, उन्होंने ईजीएफआर जीन के साथ काम किया, जो फेफड़े, मस्तिष्क और स्तन कैंसर सहित विभिन्न प्रकार के कैंसर के विकास के लिए केंद्रीय है।

प्लैट और उनकी टीम ने इस जीन के बड़ी संख्या में वेरिएंट तैयार करने के लिए दो CRISPR-Cas विधियों को संयोजित किया। दोनों विधियाँ हाल के वर्षों में संयुक्त राज्य अमेरिका में एमआईटी और हार्वर्ड विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं द्वारा विकसित की गईं, और दोनों के फायदे और नुकसान हैं। इन तरीकों में से एक, आधार संपादन, डीएनए के व्यक्तिगत निर्माण खंडों, जिन्हें आधार के रूप में जाना जाता है, को बहुत आसानी से और विश्वसनीय रूप से संशोधित करने की अनुमति देता है। हालाँकि, आधार संपादन की संभावनाएँ सीमित हैं: यह आम तौर पर डीएनए आधार C को आधार T से, या A को G से बदल सकता है।

कई दसियों हज़ार कोशिकाएँ बदल गईं

शोधकर्ताओं द्वारा उपयोग की जाने वाली दूसरी विधि प्राइम एडिटिंग है। सैद्धांतिक रूप से, यह विधि बहुत शक्तिशाली है: वर्ड प्रोसेसिंग प्रोग्राम के “खोज और बदलें” फ़ंक्शन के समान, यह लक्षित तरीके से आनुवंशिक कोड के व्यक्तिगत अनुक्रमों को बदल सकता है। प्लैट कहते हैं, “हम इसका उपयोग किसी भी डीएनए आधार को दूसरे से बदलने के लिए कर सकते हैं। या हम कह सकते हैं कि जीनोम में तीन या दस आधार डाल सकते हैं या उसी संख्या को हटा सकते हैं।” “सिद्धांत रूप में, आप इसके साथ जो चाहें कर सकते हैं।”

हालाँकि, प्राइम एडिटिंग विश्वसनीय रूप से काम नहीं करती है। इससे कई दसियों हज़ार अलग-अलग संशोधित कोशिकाओं का एक संपूर्ण पूल बनाने के लिए इसका उपयोग करना मुश्किल हो गया है जिन्हें स्क्रीनिंग के माध्यम से रखा जा सकता है। प्लैट और उनकी टीम ने अब यह हासिल कर लिया है।

ऑन्कोलॉजी के लिए महत्वपूर्ण

विभिन्न जीन वेरिएंट वाले सेल पूल अनुसंधान के लिए महत्वपूर्ण हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि ऑन्कोलॉजिस्ट मरीजों की ट्यूमर कोशिकाओं में आनुवंशिक जानकारी का आधार दर आधार विश्लेषण कर रहे हैं। यह जानकारी अक्सर उन्हें संकेत देती है कि कौन सी दवा किसी व्यक्तिगत रोगी के लिए काम कर सकती है।

हाल के वर्षों में, वैज्ञानिकों ने रोगियों में पाए जाने वाले हजारों विभिन्न आनुवंशिक वेरिएंट वाले डेटाबेस बनाए हैं। इनमें से लगभग आधे वेरिएंट के लिए, डेटाबेस में उनके प्रभावों का विस्तृत विवरण भी शामिल है। बाकी आधे हिस्से के लिए, जो कुछ ज्ञात है वह यह है कि वे रोगियों में होते हैं; यह स्पष्ट नहीं है कि कैंसर के विकास या उपचार पर उनका क्या प्रभाव पड़ता है, यदि कोई हो। वैज्ञानिक इन्हें “अनिश्चित महत्व के वेरिएंट” के रूप में संदर्भित करते हैं। यदि कोई चिकित्सक किसी रोगी में ऐसा कोई प्रकार पाता है, तो वह जानकारी उनके लिए बहुत कम उपयोगी होती है।

शोधकर्ताओं का मानना ​​है कि इन वेरिएंट्स के बारे में अधिक जानकारी होने से ऑन्कोलॉजी को काफी फायदा होगा। इसीलिए वे प्रयोगशाला में इन जीन वेरिएंट के साथ कोशिकाओं का उत्पादन करने की कोशिश कर रहे हैं, ताकि वे फिर उन कोशिकाओं के कार्य का विश्लेषण कर सकें। हाल के वर्षों में, शोधकर्ताओं ने इस संभावना की तैयारी में बहुत काम किया है। उनके पास पहले से ही आधार संपादन को एक विधि के रूप में नियोजित करने का विकल्प था, लेकिन समस्या यह थी कि केवल आधार संपादन ही पर्याप्त नहीं था। प्लैट के समूह में एक डॉक्टरेट छात्र और अध्ययन के पहले लेखक, मास्टर छात्र क्यारीकी करावा के साथ मिलकर, ओलिवियर बेली बताते हैं, “यह आपको इनमें से केवल दसवें हिस्से का उत्पादन करने की अनुमति देता है।”

नए प्रासंगिक वेरिएंट मिले

ईजीएफआर जीन के लगभग सभी संभावित प्रासंगिक वेरिएंट के साथ कोशिकाओं को व्यवस्थित रूप से उत्पन्न करने के लिए, प्लैट और उनकी टीम ने सबसे पहले इस जीन में कैंसर-संबंधित क्षेत्रों की पहचान की। ये ऐसे क्षेत्र हैं जिनमें उत्परिवर्तन के कारण या तो एक स्वस्थ कोशिका कैंसर कोशिका में बदल जाती है या कैंसर कोशिका प्रतिरोधी हो जाती है या, इसके विपरीत, किसी दवा के प्रति संवेदनशील हो जाती है। क्योंकि बेस एडिटिंग का उपयोग करके इन सभी जीन वेरिएंट को बनाना संभव नहीं है, शोध दूसरी विधि, प्राइम एडिटिंग में बंधे हैं।

अंत में, शोधकर्ताओं ने इन कोशिकाओं का विश्लेषण किया। दस ईजीएफआर जीन वेरिएंट के लिए, जिनका कैंसर की प्रगति पर प्रभाव पहले अनिश्चित था, अब वे सबूत देने में सक्षम हैं कि वे महत्वपूर्ण हैं और इसका वर्णन करते हैं: इनमें से कुछ वेरिएंट कैंसर की शुरुआत में भूमिका निभा सकते हैं, जबकि अन्य इसे बना सकते हैं। कुछ दवाओं के प्रति प्रतिरोधी। इस अध्ययन के दौरान, ईटीएच शोधकर्ताओं ने एक संभावित नए तंत्र की भी खोज की जिसके द्वारा ईजीएफआर जीन में उत्परिवर्तन कैंसर का कारण बन सकता है। इसके अलावा, उन्हें छह जीन वेरिएंट मिले जो कैंसर में भूमिका निभाते प्रतीत होते हैं लेकिन उनका कभी वर्णन नहीं किया गया था – दूसरे शब्दों में, पूरी तरह से नए, प्रासंगिक जीन वेरिएंट।

ईजीएफआर जीन कैंसर से जुड़े कई सौ मानव जीनों में से एक है। यह नया शोध दृष्टिकोण अब अन्य सभी जीनों में अनिश्चित महत्व के वेरिएंट को भी डिकोड करने के लिए तैयार है।