एक हथियार जिसका उपयोग बैक्टीरिया के साथ उनके न जाने वाले युद्ध में किया जाता है, का उपयोग दुनिया के सबसे शक्तिशाली जीन-संपादन उपकरण को बंद करने के लिए किया जा सकता है।
यह बदले में, उस जोखिम को कम कर सकता है, जिसे CRISPR-Cas9 नामक जीवाणु कट-एंड-पेस्ट सिस्टम, गलत जीन को छीन लेता है और मानव या जंगली में अन्य प्रजातियों में होने वाले आनुवांशिक परिवर्तनों का परिचय देता है।
एक नए अध्ययन में, वैज्ञानिकों ने पाया कि एक छोटा प्रोटीन सिस्टम से अलग हो जाता है, और कम से कम पेट्री डिश में प्रोटीन मानव कोशिकाओं में काम करता है, शोधकर्ताओं ने कहा।
"यह सिर्फ मूल रूप से एक एकल प्रोटीन है जिसे हम सेल में बना सकते हैं या सेल को डिलीवर कर सकते हैं जो Cas9 को बंद कर देगा, इसे बाइंडिंग और डीएनए को काटने से रोक देगा," अध्ययन लेखक जोसेफ बॉंडी-डेनामी ने कहा, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय में एक माइक्रोबायोलॉजिस्ट, सैन फ्रांसिस्को।
आनुवांशिक खोज और प्रतिस्थापित
CRISPR-Cas9 परिसर हमलावर वायरस के खिलाफ बैक्टीरिया प्रतिरक्षा प्रतिरक्षा में एक शक्तिशाली उपकरण है। जब एक वायरस एक बैक्टीरिया सेल में घुसपैठ करता है, तो बैक्टीरिया डीएनए के एक अनुक्रम को जुटाता है, जिसे CRISPR कहा जाता है, या "नियमित रूप से छोटे पैलंड्रोमिक दोहराव को काट दिया जाता है।" डीएनए में स्पेसर डीएनए द्वारा अलग किए गए बेस जोड़े को दोहराने के छोटे ब्लॉक होते हैं। बैक्टीरिया CRISPR क्षेत्र में वायरल डीएनए अनुक्रम को कॉपी और सम्मिलित करते हैं और आरएनए के दो स्ट्रैंड का उत्पादन करते हैं। यह आरएनए फिर कैस 9 नामक एक एंजाइम के साथ जुड़ता है, जो निर्देशित कैंची की एक जोड़ी के रूप में कार्य करता है, लक्ष्य वायरल डीएनए के लिए होमिंग करता है और इसे बाहर निकालता है। अंत में, सेल डीएनए की मरम्मत करता है, हटाए गए डीएनए स्निपेट को दूसरे प्रतिस्थापन टुकड़े (वैज्ञानिकों द्वारा आपूर्ति) के साथ बदल देता है। अनिवार्य रूप से, CRISPR / Cas9 प्रणाली का उपयोग एक आनुवांशिक "खोजने और बदलने" के रूप में किया जा सकता है।
CRISPR प्रणाली के उपयोग में आसानी का मतलब है कि इसका उपयोग लगभग किसी भी जीन-संपादन तकनीक के लिए किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, डॉक्टर कैंसर कोशिकाओं को पहचानने के लिए एक दिन लैब में मानव प्रतिरक्षा कोशिकाओं को संपादित कर सकते हैं, और फिर उन कोशिकाओं को एक लक्षित कैंसर उपचार के रूप में एक व्यक्ति में वापस इंजेक्ट कर सकते हैं, बॉडी-डेनॉमी ने कहा। हाल ही में, चीन में शोधकर्ताओं ने गंभीर आनुवंशिक दोषों के साथ मानव भ्रूण को संपादित करने के लिए CRISPR का उपयोग किया, हालांकि उन्होंने भ्रूण को परिपक्व नहीं होने दिया।
बंद लक्ष्य प्रभाव
हालांकि, जीन-संपादन प्रणाली में एक समस्या है: यह अभी भी कभी-कभी गलत डीएनए अनुक्रम को काट देता है। Cas9 भी लंबे समय के आसपास चिपक जाती है; Casy-Denomy ने लाइव साइंस को बताया कि कैस 9 को आधे से एक घंटे में तकरीबन 24 घंटे का समय लगता है।
इसलिए, यदि Cas9 में "ऑफ" स्विच है, तो यह मानव आनुवंशिक इंजीनियरिंग को सुरक्षित बनाने की संभावना बनाएगा, बॉडी-डेनॉमी ने कहा।
उन्होंने और उनके सहयोगियों ने तर्क दिया कि वायरस का CRISPR / Cas9 को बंद करने का कोई तरीका होना चाहिए। दोहराने के लिए, वायरस अक्सर बैक्टीरिया के जीनोम में अपने डीएनए को सम्मिलित करते हैं, वायरल डीएनए की कई प्रतियाँ बनाने के लिए सेल के आनुवंशिक तंत्र की नकल करते हैं। उस तर्क के द्वारा, फिर, वायरस के पास CRISPR / Cas9 को निष्क्रिय करने का एक तरीका होना चाहिए, या कभी-कभी बैक्टीरिया की प्रतिरक्षा प्रणाली अपने स्वयं के जीनोम में लक्ष्य वायरल डीएनए की पहचान करेगी, इसे काट देगी और स्वयं को नष्ट करने का कारण बनेगी, बॉडी-डेकोमी और उसकी सहयोगियों ने कहा।
बॉडी-डेकोमी ने लाइव साइंस को बताया, "कैस 9 को एक ऐसा आरएनए बनाना चाहिए, जो उस वायरस को क्लीयर कर दे, जो उसके खुद के जीनोम में होता है - यह जानने के लिए पर्याप्त स्मार्ट नहीं है कि यह उसके जीनोम में है।" स्थिर और यह आत्म-विनाशकारी नहीं है, "तो शायद यह वायरस एक अवरोधक प्रोटीन बना रहा है।"
फिर, टीम ने 300 उपभेदों को देखा लिस्टेरिया बैक्टीरिया, जो खाद्य-जनित बीमारी का कारण बनते हैं, वायरल डीएनए के संकेत के कारण बैक्टीरिया के जीनोम में घुसपैठ हुई थी। फिर भी जीवाणु आत्म-विनाशकारी नहीं थे। वहां से, उन्होंने निष्क्रिय होने वाले प्रोटीनों की तलाश की लिस्टेरियाCas9 का संस्करण, जो कि स्पाईकास 9 नामक दुनिया भर की अधिकांश प्रयोगशालाओं में इस्तेमाल होने वाले समान है।
टीम ने चार एंटी-सीआरआईएसपीआर प्रोटीन पाए, जिनमें से दो ने आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले स्पाईकस 9 के खिलाफ काम किया, शोधकर्ताओं ने आज (29 दिसंबर) पत्रिका सेल में रिपोर्ट किया। पेट्री डिश में, CRISPR / Cas9 प्रणाली को निष्क्रिय करने के लिए इन दो एंटी-CRISPR प्रोटीन ने मानव कोशिकाओं में भी काम किया।
सुरक्षित इंजीनियरिंग
टीम को अभी भी यह साबित करना है कि एंटी-कैस 9 प्रोटीन का उपयोग करने से कैस 9 की ऑफ-टारगेट कटिंग क्षमता कम हो जाती है, और वे नहीं जानते कि प्रोटीन कोशिकाओं में कितनी देर तक टिका रहता है। हालांकि, अगर वे विवो में प्रोटीन कार्यों को दिखा सकते हैं, तो नई खोज में कैस 9 को जल्दी से नष्ट करके जीन संपादन को सुरक्षित बनाने की क्षमता होगी।
"आप अपने निष्क्रिय गिरावट पर भरोसा नहीं करते हैं; आप वास्तव में यह सुनिश्चित करते हैं कि यह बंद हो जाता है," बॉडी-डेनॉमी ने कहा।
तकनीक का उपयोग अन्य अनुप्रयोगों के लिए भी किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, लोगों ने उन्हें नष्ट करने या कुछ बीमारियों के प्रसार को रोकने के लिए मच्छरों की एक पूरी आबादी में उत्परिवर्ती जीन को पेश करने के लिए Cas9 का उपयोग करने पर चर्चा की है।
"यह अनिवार्य रूप से एक जीव पर बायोटेरोर को खोलना है," जो अच्छे, बुरे या पूरी तरह से अप्रत्याशित परिणाम हो सकते हैं, बॉडी-डेनॉमी ने कहा। बॉन्डी-डेनॉमी ने कहा कि अगर इन प्रजातियों में व्यापक इंजीनियरिंग की आवश्यकता होती है, तो ये एंटी-सीआरआईएसपीआर प्रोटीन एक स्विच ऑफ या कंट्रोल मैकेनिज्म हो सकता है।
