बायोटेक
AI-सक्षम जीन-संपादन ‘OpenCRISPR-1’ के साथ संभव हुआ
CRISPR क्रांति
CRISPR (नियमित रूप से अंतरालित छोटे पेलिंड्रोमिक दोहराव) एक हाल ही में खोजा गया जीन संपादन उपकरण है। यह बहुत सटीक और निर्देशित जीन संपादन की अनुमति देता है, और इसके खोजकर्ताओं को 2020 नोबेल पुरस्कार मिला है।
स्रोत: Lab Associates
पहला खोजा गया CRISPR सिस्टम CRISPR-Cas9 था, और तब से कई संशोधित CRISPR सिस्टम खोजे या बनाए गए हैं। आप CRISPR के तकनीकी विवरण के बारे में हमारे लेख “What Is CRISPR-Cas12a2? & Why Does It Matter?” में पढ़ सकते हैं।
CRISPR जीनोमिक क्रांति के अग्रभाग में है, जहाँ इसका उपयोग करके पहली जीन थेरेपी अब रक्त रोगों के लिए अनुमोदित हो रही हैं, जैसा कि हमने “How CRISPR Companies Target Sickle Cell Anemia” में विस्तार से खोजा था।
इसके खोज के बाद से, विशिष्ट जीन या DNA अनुक्रम को संशोधित करने के लिए CRISPR का उपयोग कैसे किया जाए, यह एक कठिन कार्य रहा है, जिसके लिए बहुत विशेषज्ञता और मैन्युअल काम की आवश्यकता होती है। लेकिन यह तेज़ी से विकसित हो रहे AI उपकरणों के कारण बदल सकता है।
AI + CRISPR
बर्कले विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने LLMs (Large Language Models) को CRISPR तकनीक के साथ संयोजन में उपयोग करने की जांच की है और अपने निष्कर्ष वैज्ञानिक पत्र “Design of highly functional genome editors by modeling the universe of CRISPR-Cas sequences.” में प्रकाशित किए हैं।
विशेष रूप से, उन्होंने 26 ट्रिलियन जीनोमिक बेस (26 टेराबेस) वाले डेटाबेस से 1 मिलियन CRISPR ऑपेरॉन का डेटासेट एकत्र किया।
फिर उन्होंने AI का उपयोग करके लाखों विविध CRISPR-समरूप प्रोटीन बनाए जो प्राकृतिक रूप से मौजूद नहीं हैं, साथ ही “Cas9-समरूप इफ़ेक्टर प्रोटीन के लिए सिंगल-गाइड RNA अनुक्रम” भी तैयार किए।
इन नए CRISPR-समरूप प्रोटीन और RNA अनुक्रमों की वास्तविक जीवन दक्षता का परीक्षण करने पर, उन्होंने पाया कि उत्पन्न जीन एडिटर SpCas9 की तुलना में समान या बेहतर सक्रियता और विशिष्टता दिखाते हैं।
यह क्यों महत्वपूर्ण है?
CRISPR-Cas9 मूल रूप से बैक्टीरिया में पाया गया था, जो इसे वायरस के खिलाफ रक्षा के रूप में उपयोग करते हैं।
परिणामस्वरूप, CRISPR-Cas9 को मानव कोशिका में लाने से जीन संपादन बैक्टीरियल कोशिका की तुलना में कम प्रभावी हो सकता है। इसका कारण यह है कि प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले CRISPR सिस्टम सभी बैक्टीरियल होते हैं और अधिक जटिल कोशिकाओं में कार्य करने के लिए अनुकूलित नहीं होते।
इसका यह भी अर्थ है कि अन्य CRISPR-समरूप सिस्टम को अधिक कुशल, अधिक सटीक, या तेज़ परिणाम प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है, जो प्राकृतिक CRISPR-Cas9 से बेहतर हो।
हालाँकि, अब तक ऐसे नए CRISPR-समरूप सिस्टम की खोज नई बैक्टीरियल CRISPR जैसे Cas12 (Editas Medicine द्वारा पसंद किया गया) को खोजने तक सीमित रही है, और हम आशा करते हैं कि वे पहली खोज से अधिक शक्तिशाली हों।
एक AI जो लाखों नई संभावित अनुक्रम उत्पन्न कर सकता है, यह संभावना खोलता है कि मानव जीन थेरेपी के लिए “परफेक्ट” CRISPR सिस्टम खोजा जा सके। और यह विशिष्ट मानव ऊतकों, तथा पशु या पौधे प्रजातियों के लिए अनुकूलित CRISPR सिस्टम डिजाइन करने की भी अनुमति दे सकता है।
यह मानक CRISPR-Cas9 द्वारा अनुमति न मिलने वाले नए जीन संपादन प्रकारों, जैसे बेस, प्राइम, या एपिजेनोम संपादन, के मार्ग भी खोल सकता है।
Gene Editing Open-AI
AI-जनित जीन एडिटर की संभावनाओं को प्रदर्शित करने के बाद, शोधकर्ताओं ने इसे सार्वजनिक करने का निर्णय लिया।
इस बेस एडिटिंग के अनुकूल AI को OpenCRISPR-1 नाम दिया गया है।
Open CRISPR-1 – स्रोत: Profluent
यह मॉडल बर्कले-आधारित स्टार्टअप Profluent, the AI-first protein design company से जुड़ा था। OpenCRISPR-1 को ओपन-सोर्स सॉफ़्टवेयर बनाने का निर्णय बर्कले के शोधकर्ताओं और Profluent के बीच साझा किया गया, जिससे तकनीक को लोकतांत्रिक बनाने की दिशा में एक कदम उठाया गया।
आप OpenCRISPR-1 के फ़ाइलें और दस्तावेज़ GitHub पर पा सकते हैं। यह उपयोग के लिए मुफ्त है, जिसमें व्यावसायिक उपयोग भी शामिल है, लेकिन यह सुनिश्चित करने के लिए एक लाइसेंस समझौता आवश्यक है कि उपकरण को सुरक्षित और नैतिक तरीके से उपयोग किया जा रहा है।
AI-डिज़ाइन किए गए कस्टम उपचार
OpenCRISPR-1 की संभावनाएँ अत्यंत विशाल हैं, और दीर्घकाल में यह अधिक प्रभावी जीन थेरेपी के मार्ग को खोल सकता है।
इसके बजाय, हम कल्पना कर सकते हैं कि व्यक्तिगत जीनोम अनुक्रमण की अब $1,000 से कम लागत के साथ मिलकर, यह कस्टम जीन संपादन की अनुमति दे सकता है। इसलिए किसी व्यक्तिगत रोगी में जीन संपादन के लिए उपयोग किया जाने वाला CRISPR सिस्टम उसके विशिष्ट जीनोम के अनुसार तैयार किया जा सकता है, न कि सभी के लिए एक सामान्य टेम्पलेट के रूप में।
हालाँकि, इसे लागू करने में समय लगेगा, जैसा कि CRISPR की खोज से पहली थेरेपी के अनुमोदन तक एक दशक लगा। जीन संपादन कभी जोखिम‑रहित नहीं होता, और FDA निश्चित रूप से सतर्क रहेगा और मानवों में परीक्षण न किए गए जीन संपादन सिस्टम के उपयोग को अधिकृत करने से पहले बहुत डेटा की मांग करेगा।
CRISPR कंपनियां
Profluent अभी (अभी तक?) सार्वजनिक रूप से सूचीबद्ध कंपनी नहीं है, लेकिन कई अन्य कंपनियां CRISPR तकनीक को व्यावसायिक उत्पादों में विकसित करने में बहुत सक्रिय हैं।
1. CRISPR Therapeutics
(CRSP )
जो चीज़ CRISPR Therapeutics को अलग बनाती है वह है संस्थापकों की ऑल‑स्टार टीम, जिसमें डॉ. एम्मानुएल चार्पेंटीयर शामिल हैं, जिनके मूलभूत शोध ने CRISPR‑Cas9 तकनीक के प्रमुख तंत्र को उजागर किया, जिससे CRISPR‑Cas9 को एक बहुमुखी और सटीक जीन‑एडिटिंग टूल के रूप में उपयोग करने की नींव रखी गई। उनके कार्य को कई पुरस्कारों से सम्मानित किया गया, जिसमें लाइफ़ साइंस में ब्रेकथ्रू प्राइज़ शामिल है।
CRISPR Therapeutics एक कुशल और बहुमुखी CRISPR/Cas9 जीन‑एडिटिंग प्लेटफ़ॉर्म विकसित कर रहा है, जो हेमोग्लोबिनोपैथीज़, कैंसर, डायबिटीज़ और अन्य रोगों के उपचार के लिए थेरेपी प्रदान करता है।
पहली थेरेपी जो वे आगे बढ़ा रहे थे, वह रक्त रोग β‑थैलेसीमिया और सिकल सेल रोग को लक्षित करती थी।
अब उन्हें व्यावसायिक नाम Casgevy के तहत अनुमोदित किया गया है और दोनों अनुप्रयोगों के लिए। कंपनी का पहला अलोजेनिक CAR‑T प्रोग्राम जो B‑सेल मैलिग्नेंसी को लक्षित करता है, भी क्लिनिकल ट्रायल में है।
जबकि सिकल सेल एक ऐसा रोग है जिसका बाजार अपेक्षाकृत छोटा है, एक बार तकनीक परिपक्व हो जाने पर वे अन्य रोग वेक्टर को लक्षित करने की दिशा में आगे बढ़ सकते हैं।
OpenCRISPR-1 जैसे CRISPR तकनीक में प्रगति CRISPR Therapeutics और उसके साझेदार Vertex जैसी कंपनियों के लिए एक बड़ा लाभ हो सकता है। एक नया सुधरा हुआ CRISPR सिस्टम के साथ, वे कुछ वर्षों में β‑थैलेसीमिया और सिकल सेल रोग की थेरेपी को अपग्रेड कर सकते हैं। यह संबंधित आईपी और पेटेंट को भी नवीनीकृत करेगा, जिससे Casgevy को अधिक समय तक लाभदायक उत्पाद बनाया जा सकेगा।
2. Ginkgo Bioworks Holdings, Inc.
(DNA )
कंपनी विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए ऑन‑डिमांड जीव उत्पन्न कर रही है। इसने कई शोध कार्यक्रमों और साझेदारियों के साथ अपने अनुप्रयोगों को व्यापक रूप से विविध किया है:
- कैनाबिनॉइड्स
- mRNA वैक्सीन उत्पादन और न्यूक्लिक एसिड दवाएँ
- खाद्य प्रोटीन
- बायोलॉजिकल उर्वरक उत्पादन बायर के साझेदारी में
- आंत रोगों के लिए प्रोग्रामेबल माइक्रोब्स
- माइक्रोप्लास्टिक बायोरिमेडिएशन
- बायोसेक्योरिटी और रोगजनक पहचान
- कचरा और संदूषकों का पुनर्चक्रण
इनमें से कई संशोधन CRISPR या समान जीन संपादन तकनीकों पर निर्भर करते हैं, विशेष रूप से इसके CAR‑T कैंसर सेल थेरेपी।
सेल इंजीनियरिंग के लिए तैयार प्लेटफ़ॉर्म प्रदान करके, Ginkgo बायोटेक उद्योग में एक प्रमुख सेवा प्रदाता बन रहा है, जो फार्मास्यूटिकल उद्योग से आगे कृषि, बायोसेक्योरिटी और औद्योगिक रासायनिक प्रक्रियाओं में प्रवेश कर रहा है। यह विशेषज्ञता और गति प्रदान करता है और शोध परियोजना के लिए आवश्यक स्थिर लागत और कैपेक्स की मात्रा को कम करने में मदद कर सकता है।
यह कंपनी ने पिछले कुछ वर्षों में जिन विविध ग्राहकों और साझेदारों को जोड़ा है, उससे स्पष्ट होता है।
स्रोत: Gingko Bioworks
यह उन निवेशकों के लिए एक आकर्षक स्टॉक है जो जीन संपादन और सेल इंजीनियरिंग तकनीकों पर दांव लगाना चाहते हैं, लेकिन किसी एक विशेष अनुप्रयोग पर नहीं। यह आमतौर पर विकास‑उन्मुख निवेशकों के लिए अधिक रोचक होता है।
OpenCRISPR-1 जैसे ओपन‑सोर्स, मुफ्त उपकरणों का प्रकट होना Ginkgo जैसी कंपनियों के लिए एक विशाल बूस्ट हो सकता है, जो सैकड़ों कस्टम जीव और कोशिकाओं के विकास पर अधिक केंद्रित हैं, बजाय किसी विशिष्ट CRISPR संस्करण या एक ही थेरेपी को आगे बढ़ाने के। इस तरह, वे जल्दी से किसी पौधे प्रजाति के लिए विशिष्ट CRISPR या कैनाबिनॉइड जीनों पर अधिक प्रभावी CRISPR तक पहुंच सकते हैं, आदि।
