CRISPR मानव स्वास्थ्य से परे: जीन संपादन के लिए नया निवेश फ्रंटियर

CRISPR मानव स्वास्थ्य से परे

CRISPR जीन संपादन में मानव स्वास्थ्य के लिए अनेक संभावनाएँ हैं। इस विषय पर हम पहले इन लेखों में चर्चा कर चुके हैं:

• जीन संपादन: CRISPR Therapeutics बनाम Beam Therapeutics
• CRISPR Therapeutics बनाम Editas Medicine

शीर्ष जीनोमिक टूल निर्माताओं की तुलना:

Illumina बनाम Pacific Bioscience: अगली पीढ़ी की जीनोम सीक्वेंसिंग कंपनी का चयन

जीन संपादन को केवल मनुष्यों तक सीमित रखने का कोई तकनीकी कारण नहीं है। CRISPR का उपयोग सिंथेटिक बायोलॉजी जैसे नए क्षेत्रों में हो रहा है और शैवाल से जैव ईंधन बनाने में भी इसकी उपयोगिता पर विचार किया जा रहा है। मानव चिकित्सा से बाहर सबसे बड़ा संभावित बाजार अभी शुरुआती अवस्था में है: कृषि और खाद्य उत्पादन के लिए जीन संपादन।

आनुवंशिकी और खेती

खेती में आनुवंशिक बदलाव का विचार अक्सर आनुवंशिक रूप से संशोधित जीवों, यानी जीएमओ, की याद दिलाता है। उनकी स्वीकार्यता और नियम क्षेत्र के अनुसार बदलते हैं। यूरोपीय संघ में 2023 में सख्त अनुमोदन शर्तें और राष्ट्रीय स्तर पर खेती के प्रतिबंध थे, लेकिन सभी जीएमओ पर पूर्ण प्रतिबंध नहीं था। कुछ स्वीकृत उत्पादों को भोजन या पशुचारे के रूप में आयात किया जा सकता था।

आनुवंशिकी और खेती का संबंध इससे कहीं व्यापक है। खेती की शुरुआत से ही जंगली पौधों और जानवरों के उपयोगी गुण चुनकर खेती योग्य किस्में और पालतू पशुओं की नस्लें विकसित की जाती रही हैं।

पहला तरीका चयनात्मक प्रजनन था। किसान सीधे डीएनए में मनचाहा बदलाव नहीं कर सकते थे, लेकिन स्वाभाविक रूप से उत्पन्न लाभकारी भिन्नताओं को बनाए रखकर फैला सकते थे। अलग-अलग किस्मों और नस्लों के संकरण से उन्होंने अधिक मजबूत, उत्पादक या स्वस्थ फसलें और पशु चुने।

1920 के दशक से उत्परिवर्तन आधारित प्रजनन विकसित हुआ। विकिरण या उत्परिवर्तनकारी रसायनों से डीएनए में अतिरिक्त अनियमित बदलाव किए जाते हैं, फिर वांछित गुण चुने जाते हैं। इससे अनेक किस्में बनीं, लेकिन यह सिद्ध नहीं है कि वे आज के भोजन का अधिकांश भाग हैं। कानूनी वर्गीकरण भी अलग-अलग है: यूरोपीय संघ में सुरक्षित उपयोग के लंबे इतिहास वाली कुछ पुरानी उत्परिवर्तन विधियाँ जीएमओ निर्देश के दायित्वों से मुक्त हैं।

फिर, 1980 के दशक में, ट्रांसजेनिक प्रजनन शुरू हुआ, जिसमें विदेशी जीन को पौधों और कभी-कभी जानवरों में डाला गया। यही वह चीज़ है जिसे लोग जीएमओ के रूप में जानते हैं। यादृच्छिक उत्परिवर्तन के बजाय, प्रक्रिया अधिक लक्षित थी। फिर भी, कुछ विवरण नियंत्रित नहीं थे, जैसे डाले गए जीन का स्थान।

2000 के दशक के शुरुआती प्रयोगों ने लक्षित जीनोम संपादन की व्यवहार्यता दिखाई। इससे डीएनए में विशिष्ट बदलाव करके फसलों को सुधारने की नई संभावनाएँ खुलीं।

स्रोत: Innovative Genomics

पौधों और पशुओं का जीन संपादन

जीएमओ पौधे आनुवंशिक बदलावों का केवल एक परिचित उपयोग हैं। चिकित्सा में रक्त का थक्का बनने से रोकने वाला प्रोटीन एंटीथ्रोम्बिन आनुवंशिक रूप से संशोधित बकरियों के दूध में और इंसुलिन संशोधित बैक्टीरिया में बनाया जाता है। कैंसर और मल्टीपल स्क्लेरोसिस जैसे रोगों के उपचार में उपयोगी प्रोटीन मुर्गी के अंडों में बनाने पर भी शोध हुआ है।

कुछ देश जीनोम संपादन की विशेष विधियों और बाहरी जीन डालने वाली ट्रांसजेनिक तकनीकों के बीच अंतर करते हैं। केवल अपने डीएनए में बदलाव वाला पौधा आवश्यक नहीं कि ट्रांसजेनिक हो, जबकि दूसरी प्रजाति का डीएनए जोड़ने से वह ट्रांसजेनिक हो सकता है। यह जैविक अंतर अपने आप उसका कानूनी जीएमओ दर्जा तय नहीं करता। यूरोपीय संघ में 2023 में नई उत्परिवर्तन विधियों से बने पौधे सामान्यतः जीएमओ नियमों के अधीन थे, भले ही उनमें बाहरी डीएनए न जोड़ा गया हो।

कुछ जीनोम बदलावों के लिए सरल नियम व्यावसायिक अवसर पैदा कर सकते थे, लेकिन शर्तें देश और उत्पाद पर निर्भर थीं। जीन संपादित पौधों और पशुओं को 2023 में यूरोपीय संघ के बाजार में स्वतः प्रवेश नहीं मिलता था; इसलिए संभावित नियम परिवर्तन महत्वपूर्ण हो सकते थे।

क्षेत्र में CRISPR जीन संपादन की संभावनाएँ अत्यधिक हैं। संभावित अनुप्रयोगों की संख्या इतनी अधिक है कि केवल उन्हें सूचीबद्ध करने में भी बहुत जगह लगती है:

जानवर

• संवेदनशीलताओं को कम करना: सैल्मन, सूअर, बैल, चिकन आदि में रोग।
• उत्पादकता में वृद्धि: अधिक मांसपेशियाँ, तेज बढ़वार और कम मृत्यु दर। मूल लेख उदाहरण के तौर पर पाले गए सैल्मन में 40% मृत्यु दर बताता है, लेकिन आँकड़े प्रजाति, पालन प्रणाली और परिस्थितियों के अनुसार बदलते हैं।

पौधे

• पर्यावरणीय स्थितियों के प्रति प्रतिरोध बढ़ाना: लवणता, सूखा, अत्यधिक गर्मी, बाढ़, हवा, ठंड और पाला।
• उत्पादकता में सुधार: प्रकाशसंश्लेषण में सुधार, अनाज और फलों की परिपक्वता को तेज़ करना, बायोफ्यूल, कंपोस्ट आदि के लिए अधिक बायोमास।
• कीट और रोगों के प्रति प्रतिरोध: बैक्टीरिया, वायरस, फंगस, कीट।
• व्यावसायिक गुणों में सुधार: मशरूम और फलों को भूरा पड़ने से रोकना, भंडारण अवधि तथा पोषण मूल्य बढ़ाना, बीजरहित फल, और रंग, रूप या स्वाद बदलना।

खेती का नया उपयोग

• पौधों या पशुओं को “जैव कारखानों” के रूप में उपयोग करने की संभावनाएँ:
• मानव चिकित्सा: एंटीबॉडी, चिकित्सीय उपचार, आदि…
• मनुष्यों में प्रत्यारोपण के योग्य पशु अंग विकसित करने पर शोध।
• बायोफ्यूल।
• मसाले, सुगंध, रंगद्रव्य।
• गैर-एलर्जेनिक किस्में।

कृषि CRISPR जीन संपादन की संभावनाओं और चुनौतियों में गहराई से जानने के लिए, आप Innovative Genomics Institute का यह पृष्ठ देख सकते हैं।

कृषि में CRISPR का उपयोग करने वाली कुछ कंपनियाँ

कई कंपनियाँ कृषि में CRISPR का उपयोग करती हैं। कुछ के उत्पाद बाजार में आने के करीब थे और नियामक मंजूरी का इंतजार कर रहे थे।

लेख में उद्धृत Nature की एक रिपोर्ट ने अमेरिका में कुछ जीनोम संपादित पौधों के लिए नियामक बोझ में बड़ी कमी और ब्राजील, अर्जेंटीना तथा ऑस्ट्रेलिया में मिलते-जुलते दृष्टिकोण का वर्णन किया था। यह हर तरह के जीन संपादन के लिए सामान्य छूट नहीं थी। कुछ पौधों को उस समय के USDA नियमों से छूट मिल सकती थी, जबकि खाद्य सुरक्षा या कीटनाशकों जैसे विषयों के अन्य नियम लागू रहते थे।

पौधों के ये नियम स्वतः पालतू पशुओं पर लागू नहीं होते थे। यूरोपीय संघ ने 2023 में अलग दृष्टिकोण अपनाया था। इसलिए कुछ देशों में सरल नियम होने का अर्थ हर जीन संपादित फसल या पशु के लिए सभी बाजारों का खुलना नहीं था।

1. AquaBounty

AquaBounty लक्षित जीनोम संपादन की कंपनी नहीं थी, लेकिन लगभग तीस वर्षों से ट्रांसजेनिक सैल्मन विकसित कर रही थी।

AQB मूल्य चार्ट

AquAdvantage सैल्मन को 2015 में FDA की मंजूरी मिली थी, इसलिए इस ऐतिहासिक उद्योग परिचय में उसका उल्लेख प्रासंगिक था। तकनीक पुराने ट्रांसजेनिक तरीकों पर आधारित है। FDA ने जाँची गई उत्पादन परिस्थितियों में उसे पारंपरिक पाले गए अटलांटिक सैल्मन जितना सुरक्षित और पौष्टिक माना तथा उसकी अधिक तेज बढ़वार की भी पुष्टि की।

2. Bayer

Monsanto के अधिग्रहण के बाद Bayer दुनिया के बड़े जैव प्रौद्योगिकी और बीज समूहों में से एक है। यह जीएमओ बीजों की महत्वपूर्ण आपूर्तिकर्ता है और मक्का, सोयाबीन, गेहूँ तथा अन्य फसलों के लिए CRISPR उपयोग विकसित करती है।

इस काम का कुछ हिस्सा बड़ी सिंथेटिक बायोलॉजी कंपनी Ginkgo Bioworks (DNA) के साथ साझेदारी में होता है। साझेदारी सूक्ष्मजीवों का जीन संपादन करके रासायनिक उर्वरकों के जैविक विकल्प विकसित करने पर केंद्रित है।

3. Ginkgo Bioworks

Ginkgo संशोधित सूक्ष्मजीवों पर आधारित उपयोग विकसित करती है। उदाहरण के लिए Cronos के साथ सहयोग में विशेष रूप से विकसित यीस्ट उपभेदों के किण्वन से कैनाबिनॉइड बनाए जाते हैं, जो कैनाबिस पौधों से उन पदार्थों को निकालने का विकल्प है।

DNA मूल्य चार्ट

समय के साथ कैनाबिस, तंबाकू या कॉफी से मिलने वाले पदार्थों का उत्पादन केवल पौधे उगाने के बजाय जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रियाओं पर अधिक निर्भर हो सकता है। Ginkgo पशुओं और फसलों के स्वास्थ्य के लिए समाधान भी विकसित करती है।

4. Corteva Agriscience

लेख में वर्णित बाजार परिस्थितियों में Corteva का मूल्य लगभग 41 अरब डॉलर आँका गया था और वह CRISPR से फसलों के नए गुण विकसित कर रही थी।

CTVA मूल्य चार्ट

Corteva अंतरराष्ट्रीय अनुसंधान संस्थानों के व्यापक नेटवर्क के साथ काम करती है। एक लाइसेंस समझौते ने फ्रांस की बीज उत्पादक Vilmorin & Cie को Corteva और Broad Institute के CRISPR पेटेंट उपयोग करने का अधिकार दिया।

5. Benson Hill

CRISPR नवाचार की चर्चा अक्सर चिकित्सा जैव प्रौद्योगिकी कंपनियों और सार्वजनिक शोध संस्थानों पर केंद्रित होती है, लेकिन कृषि व्यवसाय भी बुनियादी शोध में योगदान देते हैं। Benson Hill ने Helmholtz के शोधकर्ताओं और Utah State University के साथ Cas12a2 पर काम किया। यह एंजाइम आरएनए पहचानने के बाद डीएनए को विघटित कर सकता है। “CRISPR 3.0” कोई सर्वमान्य वैज्ञानिक पीढ़ी का नाम नहीं है।

उस समय के विवरण में Benson Hill सोयाबीन पर केंद्रित थी और मटर तथा जलीय जीवों के पालन में पोषण से संबंधित काम भी करती थी। 2023 की योजनाओं में 2025 तक समायोजित EBITDA और मुक्त नकदी प्रवाह दोनों सकारात्मक करने का लक्ष्य था। ये अनुमान थे, पहले से हासिल परिणाम नहीं।

6. Calyxt और Cibus

यहाँ बताई गई पादप कोशिका तकनीक Calyxt ने विकसित की थी। Plant Cell Matrix और BioFactory में संशोधित पादप कोशिकाओं का उपयोग जैव अभिक्रियकों में उत्पादन के लिए किया जाता था। Calyxt ने जनवरी 2023 में Cibus के साथ विलय की घोषणा की और विलय मई में पूरा हुआ। Cibus का मुख्य ध्यान फसलों के गुण विकसित करने और उनके लाइसेंस देने पर था, इसलिए जैव अभिक्रियक संबंधी काम Calyxt का था।

CBUS मूल्य चार्ट

Calyxt इन प्रणालियों से सौंदर्य प्रसाधनों, भोजन और औषधीय उपयोगों के लिए अणु बनाने का अध्ययन कर रही थी। कोशिका संवर्धन पादप ऊतकों की विशेषताओं का उपयोग करता था; उद्देश्य विभिन्न यौगिकों का उत्पादन और लागत में कमी था।

7. ToolGen (199800.KQ)

कंपनी मानव स्वास्थ्य, पशुओं और पौधों के गुण सुधारने तथा पशु और पादप कोशिका लाइनों में मूल्यवान यौगिक बनाने के लिए CRISPR-Cas9 का उपयोग करती है। उसकी कृषि अनुसंधान योजना में अधिक स्वास्थ्यकर वसा अम्ल संरचना वाला सोयाबीन, खरपतवारनाशी प्रतिरोध, सूखा सहनशीलता और कीट प्रतिरोध शामिल हैं।

8. निजी कंपनियां

कृषि सुधार के लिए CRISPR इस्तेमाल करने वाली सभी कंपनियाँ शेयर बाजार में सूचीबद्ध नहीं हैं। गैर-सूचीबद्ध कंपनियों, स्टार्टअप और ऊपर बताई गई कंपनियों के संभावित प्रतिस्पर्धियों में Pairwise, Hudson River Biotechnology, PlantEdit और Inari शामिल हैं।