ജനിതക കത്രിക

 

ജനിതക കത്രിക 

രസതന്ത്രത്തിലെ ഈ വർഷത്തെ നൊബേൽ പുരസ്കാരം ഫ്രാൻസിൽ നിന്ന് ഉള്ള  ഇമ്മാനുവൽ ഷാപെന്റിയർ , അമേരിക്കൻ ആയ ജെന്നിഫർ ഡോഡ്ന എന്നീ വനിതാ ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് ആണ് ലഭിച്ചത് . മനുഷ്യ രാശിയുടെ  തല വര തന്നെ മാറ്റി മറിക്കും എന്ന് വിശ്വസിക്കപ്പെടുന്ന  ജീനോം എഡിറ്റിങ്ങിലെ, ക്രിസ്പർ കാസ് 9 സാങ്കേതികവിദ്യ വികസിപ്പിച്ചതാണ് ഇവരുടെ സംഭാവന.

ജനിതക സാങ്കേതിക വിദ്യയുടെ ഏറ്റവും പുതിയ കണ്ടു പിടിത്തമായ ഇൗ മൂർച്ചയേറിയ ആയുധം - ജനിതക കത്രിക, ജീനുകൾ നവീകരിക്കാൻ വളരെ ലളിതമായ മാർഗം തെളിക്കുന്നത് വഴി നൂതന പ്രായോഗിക  ആരോഗ്യ മേഖലയിൽ  പാരമ്പര്യ രോഗങ്ങൾ തുടച്ചു നീക്കുക എന്ന ചിര കാല സ്വപ്നം സാക്ഷാത്കരിക്കാൻ കഴിയും എന്ന് നമ്മുക്ക് പ്രതീക്ഷിക്കാം.

ക്രിസ്പർ (CRISPR) എന്ന ജീൻ എഡിറ്റിങ് സാങ്കേതികവിദ്യയിലൂടെ ദോഷകരമായ ജീനുകളെ അല്ലെങ്കിൽ ജനിതക ശ്രേണിയിലെ നിശ്ചിത ഭാഗങ്ങളെ ഭ്രൂണം ആയിരിക്കുന്ന സമയത്ത് തന്നെ കോശങ്ങളുടെ ജനിതകത്തിൽ നിന്ന് നീക്കം ചെയ്യുന്നതിലൂടെ  മാതാപിതാക്കളിലൂടെ  കുഞ്ഞുങ്ങളിൽ എത്തുന്ന പല പാരമ്പര്യ രോഗങ്ങൾക്കും തടയിടാൻ ആകുമെന്ന് ഉറപ്പാണ്.

"ഇതെന്റെ തലവര" യെന്നു പറഞ്ഞു നാം മനസ്സിൽ സ്വീകരിക്കുകയോ നിരാകരിക്കുകയോ ചെയ്യാറുള്ളതാണ് നമ്മുടെ പൈതൃകം. എല്ലാ ജീവജാലങ്ങളുടെയും  വളർച്ചയും ഘടനയും പ്രവർത്തനങ്ങളും ഉൾപ്പെടെയുള്ള ജനിതക വിവരങ്ങൾ എഴുതപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന ഒരു ന്യൂക്ലിക് അമ്ലമാണ് ഡിയോക്സിറൈബോന്യുക്ലിക്ക് ആസിഡ്, അതായത് ഡിഎൻഎ.( ജനിതക ഘടന ).

പാരമ്പര്യ സ്വഭാവങ്ങൾ കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നത് ജീവന്റെ ചുരുളുകൾ എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഡി. എൻ. എ ജീനുകൾ മുഖേന ആണ്.

സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ രൂപപ്പെടുത്തുന്നതും ഉപാപചയപ്രവർത്തനങ്ങളെ നിയന്ത്രിക്കുന്നതും എല്ലാം ഡി എൻ എയിൽ കൊരുത്തിരിക്കുന്ന ആയിരക്കണക്കിന് ജീനുകളുടെ പ്രവർത്തനമാണ്. ജീവന്റെ അടിസ്ഥാന കണികകൾ ആയ പ്രോട്ടീനുകൾ നിർമ്മിക്കണമെന്ന് തീരുമാനിക്കുന്നത് ഡിഎൻഎ.യിലെ ജീനുകളാണ്. ഡിഎൻഎ നേരിട്ട് പ്രോട്ടീൻ നിർമ്മിക്കുന്നില്ല.  മറിച്ച് ഡിഎൻഎ സ്വന്തം ഇഴകളിൽ നിന്ന് ആർഎൻഎ നിർമ്മിക്കുന്നു. ആർഎൻഎ റൈബോസോമുകളിലെത്തി അമിനോആസിഡുമായി കൂട്ടിച്ചേർത്ത് പ്രോട്ടീൻ നിർമ്മിക്കുന്നു. ഓരോ ജീനിലും നിശ്ചിത പ്രോട്ടീനുകളുടെ നിർമ്മാണത്തിനുള്ള വിവരങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്. ചുരുക്കത്തിൽ, ഒരു വ്യക്തിയിൽ എന്തൊക്കെ സവിശേഷതകൾ ഉണ്ടാകും എന്ന തീരുമാനം എടുക്കുന്നത് ഇൗ തരത്തിൽ ഉള്ള പ്രവർത്തനം മൂലമാണ്.

ഡി.എൻ. എ ഘടനയിൽ മാറ്റങ്ങൾ വരുത്തി പരീക്ഷണങ്ങൾ തുടങ്ങിയത് 1970 കളിൽ ആണ്. ജീവികളിൽ ജനിതക മാറ്റം വരുത്തി, പുതിയ ഉപയോഗങ്ങൾക്ക് അവയെ സജ്ജമാക്കുന്ന പ്രക്രിയയാണ് ജനിതകസാങ്കേതികവിദ്യ അഥവാ ജനിതക എൻജിനീയറിങ്ങ്. ഒരു സാങ്കേതിക വിദ്യയായി നാം അറിഞ്ഞു തുടങ്ങുന്നതിനു വളരെ മുൻപ് തന്നെ ചെടികൾ ഗ്രാഫ്റ്റിങ് ചെയ്യുന്നതും മൃഗങ്ങളിൽ സങ്കര ഇന പ്രജനനം നടത്തുന്നതും ഒക്കെ ഇതിന്റെ പല വക ഭേദങ്ങൾ തന്നെ ആണെന്ന് പറയാം.

ആവശ്യമായ സ്ഥലത്തു വെച്ച് മുറിക്കുകയും അഭിലഷണീയക്രോമസോമുകളിൽ കൂട്ടിച്ചേർക്കുകയും ചെയ്യുന്ന ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ വികസിപ്പിച്ചത് ദാനിയേൽ നാഥാൻസ്, ഹാമിൽട്ടൺ സ്മിത്ത്‌ എന്നീ ശാസ്ത്രജ്ഞർ ചേർന്നാണ് (1978-ലെ വൈദ്യശാസ്ത്ര നോബൽ സമ്മാനം ഈ മുന്നേറ്റത്തിന് ഇരുവരും പങ്കുവെച്ചു).

ഡി.എൻ. എ യിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന ന്യുക്ലിക് ആസിഡുകളുടെ ക്രമം വിശദീകരിക്കുന്ന കോഡിന് സീക്വൻസിങ് എന്ന് പറയുന്നു. അടിസ്ഥാന ജീവശാസ്ത്ര ഗവേഷണത്തിന് ഡിഎൻ‌എ സീക്വൻസുകളെക്കുറിച്ചുള്ള അറിവ് ഒഴിച്ചുകൂടാനാവാത്തതാണ്. 

ജനിതക രോഗങ്ങൾ ഉണ്ടോ എന്ന് നിർണ്ണയിക്കാൻ  രോഗികളിൽ നിന്നുള്ള ജീനുകൾ (അല്ലെങ്കിൽ, സൈദ്ധാന്തികമായി, പൂർണ്ണ ജീനോമുകൾ) ക്രമീകരിക്കാം. കൂടാതെ, ഒരു നിർദ്ദിഷ്ട ബാക്ടീരിയയെ നിർണ്ണയിക്കുന്നതിനും കൂടുതൽ കൃത്യമായ ആൻറിബയോട്ടിക്കുകൾ ചികിത്സിക്കുന്നതിനും ഡിഎൻഎ സീക്വൻസിംഗ് ഉപയോഗപ്രദമാകും.

മനുഷ്യന്റെ സവിശേഷതകളും രോഗങ്ങളും വഹിക്കുന്ന  ജീനുകളുടെ ക്രമം കണ്ടെത്തിയതോടെ കൃത്യമായി ഒരു ഭാഗത്ത് മാറ്റങ്ങൾ വരുത്തുന്നത് എങ്ങനെ സാധിക്കും എന്നുള്ള പഠനങ്ങൾ ആരംഭിച്ചു. 

വൈറസുകളെ ചെറുക്കാൻ ബാക്ടീരിയകൾ അവലംബിക്കുന്ന ഒരു സൂത്രവിദ്യയാണ്  പുതിയ പഠനങ്ങൾക്ക്  അടിസ്ഥാനം. അതിക്രമിച്ച് കയറുന്ന വൈറസുകളുടെ ഡി.എൻ.എ.ഭാഗം കവർന്നെടുത്ത് 'കാസ്' (Cas) രാസാഗ്നിയുടെ സഹായത്തോടെ സ്വന്തം ഡി.എൻ.എ.യിൽ വെച്ചുപിടിപ്പിക്കുകയാണ് ബാക്ടീരിയ ചെയ്യുക. പിന്നീട് എപ്പോഴെങ്കിലും ഇതേ വൈറസുകൾ വീണ്ടും ആക്രമിച്ചാൽ നേരത്തെ സൂക്ഷിച്ച് വച്ചിരിക്കുന്ന ഭാഗം ഉപയോഗിച്ച് അവയെ നശിപ്പിക്കുവാൻ ഇൗ ബാക്ടീരിയ ക്ക് കഴിയും. ഇതേ മാർഗം അവലംബിച്ച് വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത അതി നൂതന ജീൻ എഡിറ്റിംഗ് സാങ്കേതിക വിദ്യയാണ് CRISPR (Clustered regularly interspaced palindromic repeats) .

ജീവജാലങ്ങളുടെ ജീനോമുകളിൽ മാറ്റം വരുത്താൻ ഇൗ സാങ്കേതിക വിദ്യയിലൂടെ  സാധിക്കും. CRISPR - Cas9 ആൻറിവൈറൽ പ്രതിരോധ സംവിധാനത്തിന്റെ  ലളിതമായ പതിപ്പിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ് ഇൗ പുതിയ സംവിധാനം .

സിന്തറ്റിക് ഗൈഡ് ആർ‌എൻ‌എ (ജി‌ആർ‌എൻ‌എ) ഉപയോഗിച്ച് സങ്കീർണ്ണമാക്കിയ കാസ് 9 ന്യൂക്ലിയസ് ഒരു സെല്ലിലേക്ക് എത്തിക്കുന്നതിലൂടെ, സെല്ലിന്റെ ജീനോം ആവശ്യമുള്ള സ്ഥലത്ത് മുറിക്കാൻ കഴിയും എന്നതാണ് ഏറ്റവും പ്രാധാന്യം അർഹിക്കുന്ന വിഷയം .

CRISPR-Cas9 ബാക്ടീരിയയിൽ സ്വാഭാവികമായി ഉണ്ടാകുന്ന ജീനോം എഡിറ്റിംഗ് സിസ്റ്റത്തിൽ നിന്ന് രൂപാന്തരപ്പെടുത്തി. ആക്രമണകാരികളായ വൈറസുകളിൽ നിന്ന് ബാക്ടീരിയകൾ ഡിഎൻ‌എയുടെ സ്‌നിപ്പെറ്റുകൾ പിടിച്ചെടുക്കുകയും CRISPR അറേകൾ(ശൃംഘലകൾ ) എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഡി‌എൻ‌എ ഭാഗങ്ങൾ  സൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. CRISPR അറേകൾ‌ ആക്രമിച്ച വൈറസുകളുടെ അഥവാ സമാന അന്യ വസ്തുക്കളുടെ  ഘടന ഓർമിച്ചു സൂക്ഷിക്കുന്നു. വൈറസുകൾ‌ വീണ്ടും ആക്രമിക്കുകയാണെങ്കിൽ‌, വൈറസുകളുടെ ഡി‌എൻ‌എ ലക്ഷ്യമിടുന്നതിനായി ബാക്ടീരിയകൾ‌ CRISPR അറേകളിൽ‌ നിന്നും ആർ‌എൻ‌എ സെഗ്‌മെന്റുകൾ‌ ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്നു. ബാക്ടീരിയ പിന്നീട് കാസ് 9 അല്ലെങ്കിൽ സമാനമായ രാസാഗ്നി ഉപയോഗിച്ച് ഡിഎൻഎയെ വേർതിരിക്കുന്നു, ഇത് വൈറസിനെ പ്രവർത്തനരഹിതമാക്കുന്നു.

പേര് പോലെ തന്നെ ഇൗ സാങ്കേതിക വിദ്യ ശെരിക്കും ക്രിസ്പ്പി തന്നെയാണ്. കാസ്-9 എന്ന എൻസൈം  കൃത്യതയോടെ ഡി എൻ എ യെ വെട്ടി മുറിക്കാൻ ശേഷിയുള്ളതാണ്. കൃത്യമായ ആർ എൻ എ കൊടുത്താൽ നിശ്ചിതമായ ഭാഗത്ത് തന്നെ പോയി മാറ്റങ്ങൾ വരുത്താൻ ഇതിന് കഴിവുണ്ട്. നാം നിർദേശിക്കുന്ന അതേ ഭാഗം മാത്രം മുറിച്ചു മാറ്റാൻ അതിനു കഴിവുണ്ട്. 

അത് കൊണ്ട് തന്നെ ഒരു കത്രിക യുടെ ജോലി അത് നന്നായി നിർവഹിക്കും.

ഇമ്മാനുവൽ ചാർപന്റിയറും ജെന്നിഫർ എ. ഡൗനയും നടത്തിയ 

നിരവധി വർഷങ്ങളുടെ പരീക്ഷണ നിരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ പുതിയ ഒരു ജീൻ എഡിറ്റിംഗ് ഉപകരണം അവതരിപ്പിച്ചു _ "CRISPR / Cas9 ജനിതക കത്രിക.". ഇവ ഉപയോഗിച്ച്, ഗവേഷകർക്ക് മൃഗങ്ങളുടെയും സസ്യങ്ങളുടെയും സൂക്ഷ്മാണുക്കളുടെയും ഡിഎൻ‌എ വളരെ ഉയർന്ന കൃത്യതയോടെ  മാറ്റാൻ കഴിയും. 

ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ ലൈഫ് സയൻസിൽ  വിപ്ലവകരമായ സ്വാധീനം ചെലുത്തി, പുതിയ ക്യാൻസർ ചികിത്സകളിലേക്ക് സംഭാവന നൽകുന്നു. 

കൂടാതെ പാരമ്പര്യ രോഗങ്ങൾ, ജനിതക തകരാറുകൾ ഇവയൊക്കെ ഭേദമാക്കാൻ ഉള്ള ഒരു വലിയ സാദ്ധ്യത കൂടി നമ്മുടെ മുന്നിലേക്ക് തുറന്ന് തരികയാണ് ഇൗ ശാസ്ത്രജ്ഞർ.

കൃസ്പ്പർ സംവിധാനം  പ്രോഗ്രാം ചെയ്ത കമ്പ്യൂട്ടർ പോലെ കൃത്യമായ എഡിറ്റിംഗ് നിർവഹിക്കും എന്നത് ശ്രദ്ധേയമായ കാര്യമാണ്. അവയുടെ കൃത്യതയും സൂക്ഷ്മതയും നമ്മുക്ക് സംശയ ലേശ മന്യെ അംഗീകരിക്കാം എങ്കിലും ഇതിന്റെ അപാര സാധ്യതകൾ കാരണം ദുരുപയോഗം ചെയ്യപ്പെടാൻ ഉള്ള സാധ്യതയും തള്ളി കളയാൻ പറ്റില്ല.

തന്റെ കുട്ടിക്ക് നീല നിറത്തിലെ  കണ്ണുകൾ കിട്ടാനും കൂടുതൽ ഉയരം കൂട്ടാനും ഒക്കെ ഉപയോഗിക്കുന്ന രീതിയിലേക്ക് ഇൗ സംവിധാനം മാറാൻ പാടില്ല എന്ന് നൊബേൽ  ജേതാവ് ഡൗന തന്നെ ഓർമിപ്പിക്കുന്നു.

പ്രശസ്ത സയൻസ് ഫിക്ഷൻ എഴുത്തുകാരനായ ഐസക് അസിമോവ് വാക്കുകൾ ഇവിടെ ശ്രദ്ധേയമാണ്. "ജനിതക എഞ്ചിനീയറിംഗിന്റെ മുന്നേറ്റം നമ്മുടെ സ്വന്തം പരിണാമ പുരോഗതി രൂപകൽപ്പന ചെയ്യാൻ തുടങ്ങും". 

ഇൗ ഓർമയോട് കൂടി വർദ്ധിച്ച ഉത്തരവാദിത്വത്തോടെ ശാസ്ത്ര ലോകം ഇൗ പുതിയ മേഖലയിൽ മുന്നോട്ട്  കുതിക്കും എന്ന് നമ്മുക്ക് പ്രതീക്ഷിക്കാം.