मैड्रिड, 21 (यूरोपा प्रेस)
विज्ञान, नवाचार और विश्वविद्यालय मंत्रालय से संबद्ध संस्था स्पेनिश राष्ट्रीय अनुसंधान परिषद (सीएसआईसी) और बार्सिलोना सुपरकंप्यूटिंग सेंटर - नेशनल सुपरकंप्यूटिंग सेंटर (बीएससी-सीएनएस) के नेतृत्व वाली टीमों ने बैक्टीरिया को आनुवंशिक रूप से पुनः प्रोग्राम करने की रणनीति विकसित की है, जिसमें बाहरी जीन को शामिल किए बिना ही बैक्टीरिया को पुनः प्रोग्राम किया जा सकता है, जैसा कि अक्सर जैव प्रौद्योगिकी में किया जाता है।
सीएसआईसी के अनुसार, 'जेनरीवायर' नामक यह तकनीक प्रोटीनों को उनके प्राकृतिक कार्य से समझौता किए बिना नई क्षमताएं विकसित करने के लिए उनके जीनोम में पुनः उन्मुखीकरण की अनुमति देती है।
शोधकर्ताओं का कहना है कि जैव प्रौद्योगिकी में आनुवंशिक इंजीनियरिंग का इस्तेमाल बैक्टीरिया को नई क्षमताएँ प्रदान करने के लिए बहुत आम है, जिससे वे औद्योगिक या चिकित्सीय महत्व के पदार्थ बना सकते हैं, या पर्यावरण प्रदूषकों को विघटित कर सकते हैं। हालाँकि, अब तक, बैक्टीरिया के कोशिकीय कार्यों में बदलाव विभिन्न तकनीकों और तत्वों, जैसे प्लास्मिड, छोटे गुणसूत्र-बाह्य डीएनए अणुओं, जो एक बैक्टीरिया से दूसरे बैक्टीरिया में जाने में सक्षम होते हैं, का उपयोग करके कोशिकाओं में विदेशी आनुवंशिक पदार्थ डालकर किया जाता था।
पारंपरिक आनुवंशिक इंजीनियरिंग तकनीकों की तुलना में, जो विदेशी डीएनए के समावेश पर निर्भर करती हैं, ट्रेंड्स इन बायोटेक्नोलॉजी पत्रिका में प्रकाशित अध्ययन एक आदर्श बदलाव का प्रस्ताव करता है। "हमारी विधि एक सरल विचार पर आधारित है: यदि मूल प्रोटीन को कम्प्यूटेशनल रूप से कुछ नया बनाने के लिए पुनः डिज़ाइन किया जा सकता है, तो हमें कोशिका के आनुवंशिक संतुलन को बाहरी तत्वों से बदलने की आवश्यकता नहीं है," इंस्टीट्यूट ऑफ कैटेलिसिस एंड पेट्रोकेमिस्ट्री (ICP-CSIC) के एक सीएसआईसी शोधकर्ता और अध्ययन के समन्वयक मैनुअल फेरर बताते हैं।
विकसित तकनीक को प्रमाणित करने के उद्देश्य से, वैज्ञानिकों ने इस विधि का प्रयोग एस्चेरिचिया कोलाई बैक्टीरिया को नैनोमीटर आकार के पीईटी (पॉलीएथिलीन टेरेफ्थेलेट) प्लास्टिक कणों को विघटित करने में सक्षम बनाने के लिए किया है। ये नैनोप्लास्टिक हमारे दैनिक जीवन में सर्वव्यापी हैं, पैकेजिंग और कपड़ा उद्योग में उपयोग किए जाते हैं, और पर्यावरण और मानव स्वास्थ्य पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालने वाले प्रदूषक बन गए हैं।
यह उपलब्धि दो जीवाणु प्रोटीनों को पुनःप्रोग्राम करके, बिना किसी बाहरी जीन को सम्मिलित किए, प्राप्त की गई। बीएससी के शोधकर्ता और अध्ययन समन्वयक विक्टर गुआलर कहते हैं, "हमारा तरीका अनोखा है क्योंकि यह कृत्रिम बुद्धिमत्ता, सुपरकंप्यूटिंग सिमुलेशन और सटीक जीन संपादन को मिलाकर प्राकृतिक प्रोटीनों में नई गतिविधियों को शामिल करता है।" संशोधित प्रोटीन जीनोम में मूल प्रोटीनों का स्थान लेते हैं, जिससे कोशिका अपना जैविक संतुलन बनाए रख पाती है।
इसके अलावा, 'जेनरीवायर' तकनीक अपने सरल संचालन के लिए उल्लेखनीय है: इसमें एक सुपर कंप्यूटर पर जीनोम द्वारा एनकोड किए गए प्रोटीन का विश्लेषण किया जाता है और फिर वांछित कार्य करने के लिए कम्प्यूटेशनल उपकरणों का उपयोग करके उन्हें पुनः प्रोग्रामिंग किया जाता है।
बीएससी के शोधकर्ता और अध्ययन के प्रथम लेखकों में से एक जोआन जिमेनेज कहते हैं, "हमने एआई संरचनात्मक विधियों में हालिया प्रगति, हमारे यांत्रिक सिमुलेशन एल्गोरिदम और मैरेनॉस्ट्रम 5 की सुपरकंप्यूटिंग शक्ति के कारण केवल तीन या चार सप्ताह में आभासी बैक्टीरिया को पुनः प्रोग्राम किया।"
जहाँ पारंपरिक विधियाँ बैक्टीरिया को कुछ नया करने के लिए बाह्य जीन जोड़ती हैं, वहीं 'जेनरीवायर' बिना किसी बाहरी डीएनए को शामिल किए वही परिणाम प्राप्त करता है। "इससे बैक्टीरिया की खराब वृद्धि या अस्थिर प्रणाली जैसी समस्याओं से बचा जा सकता है। हमने दिखाया है कि बैक्टीरिया की प्रकृति को बाहरी तत्वों से बदले बिना, उन्हें भीतर से नया रूप देना संभव है," इंस्टीट्यूट ऑफ कैटेलिसिस एंड पेट्रोकेमिस्ट्री की सीएसआईसी शोधकर्ता और इस अध्ययन की पहली लेखिका पाउला विडाल और लॉरा फर्नांडीज बताती हैं।
उन्होंने बताया कि, "हमने यह दर्शाया है कि यह प्रौद्योगिकी पारंपरिक चयापचय इंजीनियरिंग का पूरक हो सकती है, जिससे एस्चेरिचिया कोली जैसे बैक्टीरिया प्लास्टिक को विघटित कर सकते हैं और इसके अपशिष्ट को मूल्यवान उत्पादों में बदल सकते हैं।"
शोधकर्ताओं के अनुसार, इस पद्धति को अन्य जीवों पर भी लागू किया जा सकता है और यह बिना किसी बाहरी प्रोटीन या जीन के जीनोम पुनर्प्रोग्रामिंग के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण बन सकता है। "उदाहरण के लिए, मानव जीनोम या फसलों पर लागू करने से न केवल प्रतिरक्षा प्रणाली द्वारा अस्वीकृति का जोखिम कम होता है, बल्कि विदेशी डीएनए के उपयोग से उत्पन्न होने वाली कानूनी और नैतिक बाधाओं को दूर करने में भी मदद मिलती है," वे निष्कर्ष निकालते हैं।
