डेल्फ़्ट प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के जैव प्रौद्योगिकीविदों ने खमीर में एक कृत्रिम गुणसूत्र का निर्माण किया है। गुणसूत्र प्राकृतिक खमीर गुणसूत्रों के साथ मौजूद हो सकता है, और यह सूक्ष्मजीव के लिए नए कार्यों को सुरक्षित और आसानी से जोड़ने के लिए एक मंच के रूप में कार्य करता है। शोधकर्ता खमीर कोशिकाओं को उपयोगी रसायनों और यहां तक कि दवाओं के उत्पादन में सक्षम जीवित कारखानों में बदलने के लिए सिंथेटिक गुणसूत्र का उपयोग कर सकते हैं।
दुनिया भर के बायोटेक्नोलॉजिस्ट खमीर कोशिकाओं और अन्य सूक्ष्मजीवों को इंजीनियर करने की कोशिश कर रहे हैं ताकि वे उपयोगी सामग्री का उत्पादन कर सकें। ऐसा करने के लिए, उन्हें सेल में मौजूद आनुवंशिक सामग्री में संशोधन करना होगा। उदाहरण के लिए, वे CRISPR-Cas9 का उपयोग करके खमीर जीन में कई जीन डालते हैं, या मौजूदा जीन को बंद कर देते हैं, जिससे धीरे-धीरे खमीर कोशिकाओं को “सेल कारखानों” में बदल दिया जाता है जो उपयोगी पदार्थों का उत्पादन करते हैं।
इस पद्धति का नुकसान यह है कि सभी आवश्यक परिवर्तन एक साथ नहीं किए जा सकते हैं, लेकिन आनुवंशिक हेरफेर के कई दौर की आवश्यकता होती है। यह समय की बर्बादी है। इसके अलावा, CRISPR-Cas9 तकनीक का उपयोग कर कई डीएनए संशोधन सत्र उत्परिवर्तन (मूल) कार्यों को प्रेरित कर सकते हैं। इसका परिणाम हो सकता है, उदाहरण के लिए, सेल के चयापचय में व्यवधान, जिससे विकास और विभाजन की समस्याएं पैदा होती हैं।
पहेली खेल
कृत्रिम गुणसूत्र का लाभ, जैसे कि अब डेल्फ़्ट शोधकर्ताओं द्वारा बनाया गया है, यह है कि इसमें जीन को जोड़ने से कोशिका के वर्तमान कार्यों में हस्तक्षेप नहीं होता है। “हम अपने सिंथेटिक क्रोमोसोम को एक मंच के रूप में देखते हैं,” पीएचडी शोधकर्ता एलीन पोस्टमा कहते हैं। “यह सुरक्षित रूप से और मॉड्यूलर रूप से बेकर के खमीर में कार्यक्षमता जोड़ने का एक नया तरीका है – लेगो ब्लॉक को एक साथ रखने जैसा।”
कृत्रिम गुणसूत्र जिसे शोधकर्ताओं ने बनाया था, उसे डीएनए के एक लंबे स्ट्रैंड के रूप में सेल में नहीं डाला गया था, क्योंकि प्रयोगशाला में डीएनए के इतने बड़े टुकड़े को बनाना मुश्किल है। इसके बजाय, शोधकर्ताओं ने चतुराई से खमीर के डीएनए की मरम्मत के लिए एक प्राकृतिक तंत्र का उपयोग किया। वे सेल में आनुवंशिक सामग्री के छोटे टुकड़े डालते हैं, एक स्ट्रैंड के छोर के साथ दूसरे स्ट्रैंड के छोर की तरह। खमीर कोशिकाएं इन समान छोरों को पहचानती हैं और फिर उन्हें “ठीक” करने के प्रयास में एक साथ जोड़ती हैं। इस प्रकार, सेल दर्जनों अलग-अलग टुकड़ों से एक बड़ा गुणसूत्र बनाता है।
चुनौती
कृत्रिम गुणसूत्र को “सच” गुणसूत्र के रूप में व्यवहार करने के लिए शोधकर्ताओं को खमीर कोशिकाओं को समझाना मुश्किल था। समूह के नेता पास्कल डारन लाबुजाड़ी बताते हैं, “न केवल कोशिका ने हमारे गुणसूत्र की प्रतियां बनाईं, बल्कि इसे संरक्षित भी किया और यह सुनिश्चित किया कि मूल कोशिका में एक प्रति और पुत्री कोशिका में एक और बेटी कोशिका हो।” “सौभाग्य से, हम जानते हैं कि कोशिका को इसके लिए किन तत्वों की आवश्यकता होती है और हम अपने सिंथेटिक गुणसूत्रों में डीएनए के सही टुकड़े को जोड़ने में सक्षम थे।” विधि ने काम किया: खमीर कोशिकाओं ने सिंथेटिक गुणसूत्र के डीएनए की नकल की, और शोधकर्ताओं ने बेटी में अपने गुणसूत्र को बाद की पीढ़ियों में पाया।
शोधकर्ताओं ने बड़े पैमाने पर उनके निर्माण का परीक्षण किया है। उन्होंने खमीर सेल के प्राथमिक कार्य के लिए जिम्मेदार जीन को स्थानांतरित किया, जो चीनी को शराब में परिवर्तित कर कृत्रिम गुणसूत्र में बदल देता है। तब उन्होंने CRISPR Cas9 के साथ मूल जीन को बंद कर दिया। खमीर की कोशिकाओं ने शर्करा को शराब में बदलने की अपनी क्षमता बरकरार रखी। “हालांकि हमने देखा कि कोशिकाएं पहले की तरह जल्दी-जल्दी नहीं बँटतीं,” पोस्टमा कहती हैं। “हम अभी भी जांच कर रहे हैं कि यह क्यों है।”
अनंत
अगला तार्किक कदम सिंथेटिक गुणसूत्र में सभी प्रकार के नए कार्यों को जोड़ना है और बेकर के खमीर को सूक्ष्म जीवित पौधों में बदलना है। डेल्फ़्ट शोधकर्ताओं ने इस संबंध में पहले ही कदम उठा लिया है। उन्होंने औषधीय गुणों के साथ एक डाई का एक जैविक मार्ग जोड़ा, जो एक पौधे से खट्टे होते हैं, उनके गुणसूत्र के लिए। वास्तव में: खमीर कोशिकाओं ने पदार्थ का उत्पादन करना शुरू कर दिया, यद्यपि मामूली मात्रा में।
आगे के शोध की संभावनाएं लगभग अंतहीन हैं। प्रकृति में खोज करने के लिए अभी भी कई नए रास्ते हैं। वैज्ञानिक खोजों की तीव्र गति के लिए धन्यवाद, खमीर कोशिकाओं को पौधों, बैक्टीरिया या अन्य जीवों से आने वाले मार्गों का सामना करने के लिए इंजीनियर किया जा सकता है। “सिद्धांत में, हम लगातार कई सामग्रियों का उत्पादन कर सकते हैं जो हम वर्तमान में खमीर का उपयोग करके रासायनिक रूप से निर्माण करते हैं,” डारन लाबुजाडी कहते हैं। “जब जैव प्रौद्योगिकी की बात आती है, तो हम वास्तव में एक महान समय में रह रहे हैं।”
“उत्साही सामाजिक मिडिया कट्टर”
