CRISPR-Cas12a2 क्या है? & यह क्यों महत्वपूर्ण है?

CRISPR का संक्षिप्त इतिहास

CRISPR का पूर्ण रूप Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats है, जो प्रोकैरियोटिक DNA के ऐसे खंड हैं जिनमें बेस अनुक्रमों की छोटी पुनरावृत्तियाँ होती हैं। ये बैक्टीरिया की रक्षा प्रणाली का हिस्सा हैं जो CRISPR‑associated (Cas) प्रोटीन के साथ मिलकर CRISPR‑Cas9 जीन संपादन तकनीक की नींव बनाते हैं। यह मूलतः वायरस के आनुवंशिक पदार्थ को लक्षित करके उसकी प्रसार को रोकता है।

CRISPR अणुओं को Cas9 प्रोटीन (Cas का अर्थ CRISPR Associated Protein है) के साथ मिलाकर CRISPR‑Cas9 तकनीक बनाई जा सकती है। यह तकनीक eजीवित कोशिकाओं और जीवों के भीतर जीन संपादन के लिए CRISPR अनुक्रमों को संशोधित करके उपयोग की जाती है।

इस तकनीक का एक मुख्य लाभ यह है कि यह संपादित किए जा रहे DNA क्षेत्र को अत्यंत सटीकता से लक्षित करने की अनुमति देता है, जो पहले की तकनीकों में संभव नहीं था। CRISPR‑Cas9 के आविष्कारकों को 2020 का रसायन विज्ञान नॉबेल पुरस्कार मिला।

लेकिन Cas‑9 CRISPR का उपयोग करने का एकमात्र तरीका नहीं है। Cas13 भी है, जिसका उपयोग RNA संपादन के लिए किया जा सकता है। और इस लेख से संबंधित है Cas12a।

Cas12a बनाम Cas9

यह लेख Cas12a को यथासंभव समझाने का प्रयास करता है ताकि गैर‑बायोकेमिस्ट भी इसे समझ सकें, इसलिए कुछ विवरण सरल किए गए हैं, और हम पहले देख सकते हैं कि CRISPR‑Cas12a क्या है।

CRISPR‑Cas12a कुछ पहलुओं में Cas9 से अलग प्रणाली है:

• Cas9 की तुलना में वैकल्पिक कटिंग साइट प्रदान करता है।
  • गैर‑तकनीकी अनुवाद: Cas9 के साथ हल करना कठिन समस्याएँ Cas12a के साथ संभव हो सकती हैं
• यह DNA को ऐसे तरीके से काटता है जिससे DNA का “स्टिकी” हिस्सा बचता है, जबकि Cas9 “ब्लंट” कट देता है, और इसे कई बार काटा जा सकता है।
  • गैर‑तकनीकी अनुवाद: यह जीन संपादन की संभावनाओं को बढ़ाता है।
• Cas12a को transactivating crRNA (tracrRNA) की आवश्यकता नहीं होती, जो Cas9 में आवश्यक है। छोटे आकार के कारण यह मल्टीप्लेक्स जीनोम संपादन को आसान बनाता है।
  • गैर‑तकनीकी अनुवाद: एक साथ कई जीन Cas12a के साथ संशोधित किए जा सकते हैं

स्रोत: Wikipedia

Cas12a2 की विशिष्ट विशेषताएँ

CRISPR‑Cas12a के साथ, शोधकर्ताओं ने सोचा था कि उनके पास CRISPR‑Cas9 की अब बेहतर समझी गई संस्करण का एक नया, थोड़ा अलग संस्करण है। इन विविधताओं के कारण इसके कई रोचक उपयोग थे, लेकिन यह अभी भी वही मूल तंत्र था।

और फिर आया Cas12a2।

अंत में लगा “2” एक वैरिएंट को दर्शाता है जो बहुत अलग गुणों वाला प्रतीत होता है। वास्तव में, यह “सामान्य” Cas12a से बहुत अलग तरीके से कार्य करता है, जैसे Cas12a Cas9 से अलग है।

CRISPR‑Cas प्रणालियों को विदेशी जीनों पर हमला करने और बैक्टीरिया को वायरस से बचाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। शोधकर्ताओं ने इस क्षमता को जीन संपादन में पुनः उपयोग किया है। Cas12a2 का कार्य बहुत अलग है। जब यह वायरल RNA का पता लगाता है, तो यह शुरू करता है सेल के भीतर सभी न्यूक्लिक एसिड पर हमला करने के लिए। अधिकांश समय, यह प्रभावित कोशिका को मार देता है, जिससे शेष बैक्टीरिया कॉलोनी सुरक्षित रहती है और वायरस की प्रतिकृति रोकती है।

यह पूरी तरह नया तंत्र जनवरी 2023 की शुरुआत में दो अलग-अलग पत्रों में Nature में प्रकाशित हुआ (जो किसी भी जीवविज्ञानी के करियर के लिए बहुत महत्वपूर्ण है)।

Cas12a2 के अनुप्रयोग

Nature के समीक्षकों के उत्साह का कारण बहुत सरल है। Cas12a2 तंत्र “प्रोग्रामेबल रूप से कोशिकाओं को मारने” वाला उपकरण बनाने की अनुमति देता है।

पहला अनुप्रयोग अन्य CRISPR विधियों की तुलना में अधिक कुशल संपादन हो सकता है। Cas12a2 को अन्य CRISPR‑Cas प्रणालियों के साथ मिलाकर काउंटरसेलेक्शन के माध्यम से CRISPR जीन संपादन की दक्षता बढ़ाई जा सकती है।

यह वायरस RNA का पता लगाने में भी बहुत प्रभावी हो सकता है। इसलिए, दूसरा अनुप्रयोग यह है कि Cas12a2 को वायरस का पता लगाने के लिए लगभग परिपूर्ण परीक्षण में बदला जा सकता है। प्रकाशित पत्र ने इस विचार का प्रमाण‑संकल्प पहले ही दिखा दिया है।

Cas12a2‑आधारित परीक्षण PCR परीक्षण की अत्यधिक संवेदनशीलता को घर पर किए जाने वाले परीक्षण की सरलता और कम लागत के साथ जोड़ेंगे। सभी बिना जटिल मशीनरी की आवश्यकता के।

सबसे अच्छी बात यह है कि इसे लगभग किसी भी RNA वायरस का पता लगाने के लिए ट्यून किया जा सकता है, एक परिवार जिसमें COVID‑19, फ्लू, इबोला और ज़ीका जैसे वायरस शामिल हैं, साथ ही कोई भी उत्परिवर्तन जो प्रारंभिक परीक्षणों से बच सकता है।

नया परीक्षण डिजाइन करने के लिए केवल वायरस के जीनोम को जानना और कस्टम crRNA अनुक्रम डिजाइन करना आवश्यक होगा। यह कुछ हफ्तों में किया जा सकता है, जैसा कि महामारी ने हमें दिखाया।

इसलिए, Cas12a2 की वर्तमान समझ के स्तर पर, परीक्षण एक सीधा‑सरल अनुप्रयोग प्रतीत होता है।

तीसरा संभावित अनुप्रयोग CRISPR‑Cas12a2 को कैंसर उपचार में उपयोग करना हो सकता है। एक सैद्धांतिक उदाहरण यह हो सकता है कि Cas12a2 को केवल कैंसर कोशिकाओं के विशिष्ट आनुवंशिक अनुक्रमों पर प्रतिक्रिया करने के लिए प्रोग्राम किया जाए, जिससे कैंसर कोशिका “आत्महत्या” करे। हालांकि, यह अनुप्रयोग अन्य की तुलना में अधिक जटिल जीनोमिक्स के कारण आगे की ओर हो सकता है।

निवेश सारांश

CRISPR तकनीक अभी भी अपने प्रारम्भिक चरण में है, जिसमें खोजे जाने के लिए पूरी नई तंत्र मौजूद हैं। Cas12a2 पर काम करने वाले शोधकर्ता को समझने योग्य परिणाम प्राप्त करने में 7 साल लगे। CRISPR‑Cas12a2 अभी-अभी प्रकाशित हुआ है और व्यावसायीकरण से अभी बहुत दूर है। मैं आश्चर्यचकित नहीं होऊँगा यदि विश्व भर की अन्य शोध टीमों के प्रारम्भिक परिणामों में CRISPR‑Cas प्रणालियों के अन्य वैरिएंट अभी भी छिपे हों।

Cas12a2 परीक्षण तकनीक के संदर्भ में ध्यानपूर्वक अध्ययन का एक क्षेत्र होगा, जो दीर्घकाल में एंटीजन परीक्षण और PCR परीक्षण के लिए संभावित खतरा बन सकता है।

यह अन्य CRISPR तकनीकों के साथ मिलकर उन्हें अधिक कुशल बना सकता है या तकनीकी बाधाओं को हल कर सकता है। कुल मिलाकर, Cas12a2 CRISPR तकनीक के प्रति अधिक आशावादी रहने का एक अच्छा कारण प्रतीत होता है, विशेषकर चिकित्सा में परिवर्तन लाने की इसकी संभावनाओं के कारण। परीक्षण में भी, कुछ ऐसा जिसे जनवरी 2023 तक कोई नहीं सोच पाया था।

Editas Medicine (EDIT) वर्तमान में इस तकनीक पर काम करने वाली कंपनियों में से एक है।