जेनेटिक इंजीनियरिंग में एक नया युग

जीन एडिटिंग में भी अब यही संभव है। जीन को संपादित करने और उनकी अभिव्यक्ति को विनियमित करने के लिए अलग-अलग उपकरणों को नियोजित करने के बजाय, इन अलग-अलग लक्ष्यों को अब एक ही उपकरण में जोड़ा जा सकता है जो एक ही कोशिका में विभिन्न आनुवंशिक रोगों को एक साथ और स्वतंत्र रूप से संबोधित कर सकता है।

जीन संपादन और विनियमन का विलय

एक नए पेपर में प्रकृति संचारयूनिवर्सिटी ऑफ पेनसिल्वेनिया स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग एंड एप्लाइड साइंस (पेन इंजीनियरिंग) में सेंटर फॉर प्रिसिजन इंजीनियरिंग फॉर हेल्थ (CPE4H) के शोधकर्ता न्यूनतम बहुमुखी आनुवंशिक गड़बड़ी तकनीक (mvGPT) का वर्णन करते हैं।

जीन को सटीक रूप से संपादित करने, जीन अभिव्यक्ति को सक्रिय करने और एक ही समय में जीन को दबाने में सक्षम, प्रौद्योगिकी आनुवांशिक बीमारियों के इलाज और हमारे डीएनए कैसे काम करती है इसके मूलभूत तंत्र की जांच के लिए नए दरवाजे खोलती है।

केमिकल एंड बायोमोलेक्यूलर इंजीनियरिंग (सीबीई) और बायोइंजीनियरिंग (बीई) में प्रेसिडेंशियल पेन कॉम्पैक्ट एसोसिएट प्रोफेसर और पेपर के वरिष्ठ लेखक शेरी गाओ कहते हैं, “सभी आनुवंशिक रोग केवल आनुवंशिक कोड में त्रुटियों के कारण नहीं होते हैं।” “कुछ मामलों में, आनुवंशिक घटकों वाली बीमारियाँ – जैसे कि टाइप I मधुमेह – कुछ जीनों की अधिक या कम अभिव्यक्ति के कारण होती हैं।”

एक उपकरण, एकाधिक कार्य

अतीत में, एक साथ कई, असंबद्ध आनुवंशिक असामान्यताओं को संबोधित करने के लिए – मान लीजिए, एक जीन को संपादित करके और दूसरे को दबाकर – कई अलग-अलग उपकरणों की आवश्यकता होती थी। गाओ लैब में डॉक्टरेट छात्र और पेपर के सह-प्रथम लेखकों में से एक टायलर डैनियल कहते हैं, “हम एक ऐसा मंच बनाना चाहते थे जो डीएनए को सटीक और कुशलता से संपादित कर सके और साथ ही जीन अभिव्यक्ति को अपग्रेड और डाउनरेगुलेट कर सके।”

प्लेटफ़ॉर्म एक बेहतर “प्राइम एडिटर” के संयोजन से काम करता है, जो डीएनए अनुक्रमों को संशोधित करने में सक्षम है, साथ ही जीन की अभिव्यक्ति को बढ़ाने और घटाने के लिए पहले से आविष्कार की गई तकनीकों के साथ। डैनियल कहते हैं, “ये सभी फ़ंक्शन ऑर्थोगोनल हैं।” “वे एक ही समय में एक-दूसरे से स्वतंत्र रूप से घटित हो सकते हैं।”

“डीएनए अनुक्रमों और जीन अभिव्यक्ति को संशोधित करने के लिए सटीकता का यह स्तर पहले संभव नहीं था,” वह आगे कहते हैं। “प्रत्येक कार्य स्वतंत्र रूप से कार्य करता है। यह ऐसा है जैसे हमने एक दोषपूर्ण नेविगेशन सिस्टम वाली कार ली और उस सिस्टम में बग को ठीक कर दिया, साथ ही स्टीरियो पर वॉल्यूम बढ़ा दिया और एयर कंडीशनिंग को बंद कर दिया।”

सटीक संपादन की शक्ति

टीम ने विल्सन रोग का कारण बनने वाले उत्परिवर्तन के साथ मानव यकृत कोशिकाओं पर एमवीजीपीटी का परीक्षण किया, उत्परिवर्तन को सफलतापूर्वक संपादित किया, साथ ही टाइप I मधुमेह के उपचार से जुड़े एक जीन को अपग्रेड किया और ट्रान्सथायरेटिन एमाइलॉयडोसिस से जुड़े दूसरे जीन को दबा दिया। कई परीक्षणों में, एमवीजीपीटी ने सभी तीन कार्यों को उच्च परिशुद्धता के साथ हासिल किया, और एक साथ कई आनुवंशिक स्थितियों को लक्षित करने की अपनी क्षमता का प्रदर्शन किया।

क्योंकि एमवीजीपीटी तीन अलग-अलग उपकरणों की तुलना में कम जगह लेता है, सिस्टम को कोशिकाओं में ले जाना भी आसान है। शोधकर्ताओं ने दिखाया कि एमवीजीपीटी को कई माध्यमों से वितरित किया जा सकता है, जिसमें आनुवंशिक संपादन उपकरण वितरित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले एमआरएनए और वायरस शामिल हैं।

गाओ कहते हैं, “जब आपके पास एक ही उपकरण होता है जो एक ही समय में इन सभी चीजों को पूरा कर सकता है, तो आप प्रक्रिया को बहुत आसान बना देते हैं, क्योंकि सेल तक पहुंचाने के लिए आपके पास कम मशीनरी होती है।”

एक बड़े प्रभाव की ओर बढ़ रहा है

अब जबकि प्रौद्योगिकी ने मानव कोशिकाओं में आशाजनक प्रदर्शन किया है, शोधकर्ताओं ने पशु मॉडल में एमवीजीपीटी का परीक्षण करने की योजना बनाई है, और हृदय रोगों सहित आनुवंशिक घटकों के साथ अन्य बीमारियों के खिलाफ भी। गाओ आगे कहते हैं, “जितने अधिक हमारे उपकरण उन्नत होंगे, उतना ही अधिक हम आनुवांशिक बीमारियों के इलाज के लिए कर सकते हैं।”

यह अध्ययन पेंसिल्वेनिया विश्वविद्यालय के स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग एंड एप्लाइड साइंस में आयोजित किया गया था और नेशनल साइंस फाउंडेशन (सीबीईटी-2143626) और नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ (एचएल157714) द्वारा समर्थित था।

अतिरिक्त सह-लेखकों में सह-प्रथम लेखक किचेन युआन और राइस विश्वविद्यालय के होंगज़ी ज़ेंग शामिल हैं; इमैनुएल सी. ओसिक्पा, किआओचू यांग, अद्वैथ पेड्डी, लिलियाना एम. अब्रामसन और राइस यूनिवर्सिटी के बोयांग झांग; और बायलर कॉलेज ऑफ मेडिसिन के क्विंगझुओ लियू, योंगजी यांग और योंग जू।