नई एंटीवायरल गतिविधि की खोज से CRISPR की क्षमताओं का विस्तार

CRISPR की बढ़ती क्षमताएँ: यह क्या है और क्यों महत्वपूर्ण है

अपनी खोज के बाद से CRISPR यानी “क्लस्टर्ड रेगुलरली इंटरस्पेस्ड शॉर्ट पैलिंड्रोमिक रिपीट्स” ने चिकित्सा और जैव प्रौद्योगिकी में क्रांति ला दी है। इस तकनीक के विकास में योगदान के लिए 2020 का रसायन विज्ञान का नोबेल पुरस्कार दिया गया।

स्रोत: Nobel Prize

CRISPR ऐसी प्रमुख जीन-संपादन विधियों में से है जो विशिष्ट आनुवंशिक अनुक्रमों को उच्च सटीकता से लक्षित कर सकती है। इससे in vitro या in vivo जीन संबंधी त्रुटियों को बदला जा सकता है, हालांकि लक्ष्य से बाहर संपादन और अन्य अनपेक्षित प्रभावों का जोखिम पूरी तरह समाप्त नहीं होता।

यह महत्वपूर्ण है क्योंकि अनियंत्रित जीन सम्मिलन को प्रमुख समस्याओं से जोड़ा गया है, विशेष रूप से कैंसर जोखिम, जिससे उनके चिकित्सीय उपयोग को कठिन और विवादास्पद बना दिया है।

CRISPR को कई तरीकों से उपयोग किया जा सकता है—पहले से मौजूद जीन को बाधित करने, विशिष्ट अनुक्रम को हटाने, या सही आनुवंशिक अनुक्रम को संपादित/सम्मिलित करने के लिए।

स्रोत: CRISPR Therapeutics

2023 में पहली CRISPR-आधारित थेरेपी के लिए FDA अनुमोदन मिलने से एक बड़ी चिकित्सीय उपलब्धि हासिल हुई। इसे CRISPR Therapeutics ने जीन संबंधी रक्त रोगों के लिए विकसित किया (CRSP ) (CRISPR Therapeutics के बारे में समर्पित रिपोर्ट के लिए लिंक का अनुसरण करें)।

हालाँकि, मानव-नियंत्रित सटीक जीन संपादन वह नहीं है जिसके लिए प्रकृति में CRISPR का उपयोग किया जाता था। यह मूल रूप से एक एंटीवायरल उपकरण है जिसे बैक्टीरिया वायरस के हमलों से बचने के लिए उपयोग करते हैं।

और अब यह स्पष्ट हो रहा है कि CRISPR पहले समझे गए से भी अधिक बहुमुखी है, क्योंकि यह कोशिका चयापचय को बदल सकता है, जिससे वायरल प्रतिकृति रोकी जा सकती है। यह खोज रॉकफ़ेलर विश्वविद्यालय और मेमोरियल स्लोन केटरिंग कैंसर सेंटर के पाँच शोधकर्ताओं ने की।

उन्होंने अपने परिणाम प्रतिष्ठित वैज्ञानिक पत्रिका Science¹ में प्रकाशित किए, शीर्षक “टाइप III CRISPR-Cas एंटीवायरल प्रतिक्रिया के दौरान NAD+ को विघटित करने के लिए Cat1 तंतु-जाल बनाता है” के तहत।

CRISPR की प्राकृतिक उत्पत्ति बैक्टीरिया में

अधिकांश बैक्टीरिया लगातार वायरसों के खतरे में रहते हैं जो विशेष रूप से उन पर हमला करते हैं, जिन्हें बैक्टेरियोफेज़ कहा जाता है (शाब्दिक रूप से “बैक्टीरिया खाने वाले”)।

इसी कारण इन फ़ेज़ों की वर्तमान में “जीवित एंटीबायोटिक्स” बनाने की संभावनाओं के लिए जांच की जा रही है जो बढ़ती एंटीबायोटिक प्रतिरोध को बायपास कर सकें।

प्रत्येक CRISPR आनुवंशिक अनुक्रम जो किसी व्यक्तिगत बैक्टीरियल CRISPR में पाया जाता है, वह एक बैक्टेरियोफेज़ के DNA टुकड़े से प्राप्त होता है जिसने पहले उस प्रोकैरियोट या उसके पूर्वजों को संक्रमित किया था।

इन अनुक्रमों का उपयोग बाद के संक्रमणों के दौरान समान बैक्टेरियोफेज़ के DNA का पता लगाने और नष्ट करने के लिए किया जाता है, जिससे फ़ेज़ों के खिलाफ एक प्रकार की “अधिग्रहीत प्रतिरक्षा” बनती है। CRISPR लगभग 50% अनुक्रमित बैक्टीरियल जीनोम में पाया जाता है।

यह देखते हुए कि CRISPR प्रणालियाँ कितनी व्यापक हैं और वे वायरल संक्रमणों या बैक्टीरिया के खिलाफ कितनी महत्वपूर्ण हैं, यह शायद आश्चर्यजनक नहीं है कि उनके पास अन्य अतिरिक्त एंटीवायरल गुण भी हैं।

CRISPR कोशिका कार्य को रोककर वायरस को ब्लॉक कर सकता है

CRISPR बैक्टीरिया की सामूहिक प्रतिरक्षा प्रणाली के रूप में

CRISPR प्रणाली की “आनुवंशिक कैंची” से अलग गतिविधियों की समझ भी बढ़ रही है। इसमें रॉकफेलर की बैक्टीरियोलॉजी प्रयोगशाला  के शोध का विशेष योगदान है। इसका नेतृत्व प्रोफेसर लुसियानो माराफिनी करते हैं।

स्रोत: Amacad

उन्होंने विशेष रूप से CRISPR-Cas10 प्रणालियों में एक वर्ग के अणुओं पर ध्यान केंद्रित किया जिसे CARF इफ़ेक्टर्स कहा जाता है, जो प्रोटीन होते हैं जो बैक्टीरिया में फ़ेज़ संक्रमण के बाद सक्रिय होते हैं।

CARF इफ़ेक्टर एक ही लक्ष्य—कोशिकीय गतिविधि रोकने—तक पहुँचने के लिए कई अलग तरीके अपनाते हैं। संक्रमित कोशिका में DNA प्रतिकृति और प्रोटीन निर्माण रुकने पर वायरस का उत्पादन भी रुक जाता है।

“हमारी प्रयोगशालाओं का सामूहिक कार्य दिखा रहा है कि ये CARF इफ़ेक्टर कितने प्रभावी और एक-दूसरे से कितने अलग हैं। उनकी आणविक गतिविधियों का दायरा सचमुच आश्चर्यजनक है।”

प्रोफेसर लुसियानो माराफिनी — रॉकफेलर की बैक्टीरियोलॉजी प्रयोगशाला

यह प्रभाव आसपास के अन्य बैक्टीरिया को परोक्ष रूप से बचाता है। सिद्धांततः यह स्तनधारियों की प्रतिरक्षा प्रणाली की उन NK (नेचुरल किलर) लिम्फोसाइट कोशिकाओं जैसा है, जो संक्रमित या कैंसरग्रस्त कोशिकाओं को नष्ट कर रोग फैलने से रोकती हैं।

Cat1 प्रोटीन: CRISPR की नई चाल की कुंजी

हाल की कई जैव प्रौद्योगिकी खोजों की तरह, उन्नत AI उपकरणों ने शोधकर्ताओं को विशाल डेटा में उपयोगी संकेत खोजने में मदद की। इस मामले में उपकरण था Foldseek, जो Google के (GOOGL ) AlphaFold से निकला खोज-कार्यक्रम है और प्रोटीन की त्रि-आयामी संरचना का विश्लेषण करता है।

Foldseek प्रोटीन अनुक्रमों के बजाय उनकी त्रि-आयामी संरचना की तुलना करता है। इससे अलग अमीनो-अम्ल अनुक्रम होने पर भी समान कार्य वाले प्रोटीन मिलने की संभावना बढ़ती है। Foldseek गणना का समय दस हजार से एक लाख गुना तक घटा देता है।

स्रोत: ResearchGate

Foldseek की मदद से शोधकर्ताओं को एक संभावित CARF इफ़ेक्टर प्रोटीन मिला, जिसे उन्होंने Cat1 नाम दिया। इसमें अत्यंत सटीक सक्रियण प्रणाली पाई गई।

साइक्लिक टेट्रा-एडेनाइलेट (cA4) नामक द्वितीयक संदेशवाहक अणु Cat1 को वायरस की उपस्थिति का संकेत देते हैं। सक्रिय Cat1 फिर कोशिका के आवश्यक चयापचय अणु NAD+ को विघटित करता है।

“जब पर्याप्त मात्रा में NAD+ टूट जाता है, तो कोशिका की वृद्धि रुक जाती है।

कोशिकीय कार्य रुकने पर फ़ेज़ आगे प्रतिकृति बनाकर बाकी बैक्टीरियल आबादी में नहीं फैल सकता।”

क्रिश्चियन बाका — TPCB स्नातक छात्र।

Cat1 की संरचना क्या दर्शाती है

वैज्ञानिक खोजें अक्सर जितने उत्तर देती हैं, उतने ही नए प्रश्न भी खड़े करती हैं।

Cat1 की वास्तविक संरचना का अध्ययन करते समय शोधकर्ताओं ने पाया कि उसका आकार असामान्य है।

cA4 संकेत अणु Cat1 की दो प्रतियों को जोड़ता है। वायरल संक्रमण के दौरान ये लंबे तंतु बनाते हैं और NAD+ अणुओं को चिपचिपी आणविक जेबों में फँसा लेते हैं। कोशिका स्तर पर इससे और भी जटिल संरचनाएँ बनती हैं।

“तंतु आपस में जुड़कर त्रिकोणीय सर्पिल बंडल बनाते हैं, और ये बंडल आगे फैलकर पंचकोणीय सर्पिल बंडल बना सकते हैं।”

पूजा मजूमदार — पटेल प्रयोगशाला में पोस्टडॉक्टोरल शोधकर्ता

स्रोत: Rockefeller’s Laboratory of Bacteriology

क्या ये एंटीवायरल चालें मनुष्यों में काम कर सकती हैं?

बैक्टीरिया में CRISPR प्रणालियों की जटिल और व्यापक एंटीवायरल क्षमताएँ एक प्रश्न उठाती हैं: क्या ऐसा तरीका मनुष्यों में भी काम कर सकता है?

इस विचार पर पहले भी चर्चा हुई है, क्योंकि वायरल संक्रमणों का उपचार अक्सर बैक्टीरियल संक्रमणों से कठिन होता है; कई बैक्टीरियल संक्रमणों पर एंटीबायोटिक अब भी प्रभावी हैं।

एक संभावना HIV, SARS-CoV-2 और हेपेटाइटिस वायरस जैसे दीर्घकालिक वायरल संक्रमणों के उपचार के लिए जीनोम संपादन है। ऑर्थोपॉक्स वायरसों पर भी इस दृष्टिकोण का शोध किया जा रहा है, हालांकि चेचक का उन्मूलन हो चुका है और एमपॉक्स के लिए यह अभी स्थापित उपचार नहीं है।

CRISPR प्रणालियों की गहरी समझ मौजूदा जीन थेरेपी में नई क्षमताएँ जोड़ने या दुष्प्रभाव घटाने में भी मदद कर सकती है।

CRISPR प्रौद्योगिकियों में निवेश

CRISPR Therapeutics

CRISPR Therapeutics को अलग बनाता है संस्थापकों की ऑल-स्टार टीम, जिसमें डॉ. एम्मान्युएल चार्पेंटीयर शामिल हैं, जिनके मूलभूत शोध ने CRISPR‑Cas9 तकनीक के प्रमुख तंत्रों को उजागर किया।

इसने CRISPR‑Cas9 को एक बहुमुखी और सटीक जीन‑संपादन उपकरण के रूप में उपयोग करने की नींव रखी। उनके कार्य को कई पुरस्कारों से सम्मानित किया गया है, जिसमें 2020 का रसायन विज्ञान का नोबेल पुरस्कार और लाइफ़ साइंस में ब्रेकथ्रू पुरस्कार शामिल हैं।

CRISPR Therapeutics एक कुशल और बहुमुखी CRISPR/Cas9 जीन‑संपादन प्लेटफ़ॉर्म विकसित कर रहा है, जो हीमोग्लोबिनोपैथी, कैंसर, मधुमेह और अन्य रोगों के उपचार के लिए थेरेपी प्रदान करता है।

कंपनी की पहली उन्नत थेरेपी रक्त रोग बीटा-थैलेसीमिया और सिकल सेल रोग को लक्षित करती थी।

इस थेरेपी को अब दोनों उपयोगों के लिए Casgevy नाम से स्वीकृति मिल चुकी है। B-कोशिका कैंसर को लक्षित करने वाला कंपनी का पहला एलोजेनिक CAR-T कार्यक्रम भी नैदानिक परीक्षणों में है।

सिकल सेल रोग और बीटा-थैलेसीमिया में बड़ी अपूर्ण चिकित्सीय आवश्यकता है, लेकिन व्यक्तिगत कोशिका-संग्रह, निर्माण क्षमता, उपचार केंद्र और लागत व्यावसायिक विस्तार को सीमित कर सकते हैं। तकनीक परिपक्व होने पर कंपनी अन्य रोगों को भी लक्षित कर सकती है।

स्वीकृत CRISPR थेरेपी विकसित करने वाली पहली कंपनियों में होने से CRISPR Therapeutics को व्यावसायिक बढ़त मिलती है, लेकिन सकारात्मक नकदी प्रवाह अपनाने की गति, निर्माण, प्रतिपूर्ति और साझेदारियों पर निर्भर करेगा।

कंपनी का वैज्ञानिक और नियामक रिकॉर्ड उसे CRISPR कार्यक्रम विकसित करने वाली दवा कंपनियों के लिए आकर्षक साझेदार बना सकता है, हालांकि प्रतिस्पर्धा और नैदानिक जोखिम बने रहते हैं।

नवीनतम CRISPR Therapeutics (CRSP) स्टॉक समाचार और विकास

संदर्भित अध्ययन:

^{1. Christian F. Baca et al. Cat1 forms filament networks to degrade NAD+ during the type III CRISPR-Cas antiviral response. Science 10 Apr 2025. DOI: 10.1126/science.adv9045}