CRISPRi प्रेरित वर्चुअल लैब “CREME”, बड़े breakthroughs के लिए थ्रेशोल्ड घटाने के लिए तैयार

CRISPR क्रांति

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) हैल ही खोजा गया जीन संपादन उपकरण है। यह बहुत सटीक और निर्देशित जीन संपादन की अनुमति देता है, और इसके खोजकर्ताओं को 2020 का नोबेल पुरस्कार मिला, एक कहानी जिसे हमने “नोबेल पुरस्कार उपलब्धियों में निवेश – सटीक जीन इंजीनियरिंग के लिए CRISPR” में खोजा।

स्रोत: Lab Associates

पहला खोजा गया CRISPR सिस्टम CRISPR-Cas9 था, और तब से कई संशोधित CRISPR सिस्टम खोजे या बनाए गए हैं। आप हमारे लेख “CRISPR-Cas12a2 क्या है? & इसका महत्व क्या है?” में CRISPR के तकनीकी विवरण के बारे में अधिक पढ़ सकते हैं।

CRISPR जीनोमिक क्रांति के अग्रभाग में है, और इसका उपयोग करने वाली पहली जीन थेरेपी अब रक्त रोगों के लिए अनुमोदित हो गई हैं, जिसे हमने “एफडीए द्वारा स्वीकृत सिकल सेल रोग जीन थेरेपी: CRISPR/Cas9 तकनीकों की संभावनाओं को उजागर करना” में गहराई से खोजा।

इसके खोज के बाद से, CRISPR को विशिष्ट जीन या DNA अनुक्रम को संशोधित करने के लिए कैसे उपयोग किया जाए, यह खोजने में बहुत मेहनत लगती थी, जिसके लिए बहुत विशेषज्ञता और मैन्युअल काम की आवश्यकता होती थी। लेकिन यह AI टूल्स के तेज विकास के कारण बदल सकता है।

CRISPR & AI

AI को CRISPR तकनीक के साथ मिलाने का पहला कदम कुछ महीने पहले उठाया गया, “OpenCRISPR-1”, एक ओपन‑सोर्स AI है जो विशिष्ट स्थितियों के लिए एक कस्टम CRISPR सिस्टम डिजाइन करने के लिए बनाया गया है (हमारे संबंधित लेख के लिए लिंक देखें)।

अब, CREME (Cis-Regulatory Element Model Explanations) के साथ एक नया कदम उठ रहा है। CREME हजारों या लाखों संभावित उत्परिवर्तनों को इन‑सिलिको ब्राउज़ कर उनके चिकित्सीय संभावनाओं का मूल्यांकन कर सकता है।

यह शोध न्यूयॉर्क के Simons Center for Quantitative Biology, Cold Spring Harbor Laboratory में Shushan Toneyan और Peter K. Koo द्वारा किया गया, और Nature Genetics में “Interpreting cis-regulatory interactions from large-scale deep neural networks” शीर्षक के तहत प्रकाशित हुआ।

Peter Koo – स्रोत: CSHL

CRISPRi को स्केल अप करना

CREME AI सिस्टम जो करता है वह CRISPi, या CRISPR इंटरफ़ेरेंस का एक वर्चुअल संस्करण है।

CRISPRi एक विधि है जो CRISPR तकनीक का उपयोग करके मांग पर विशिष्ट जीन को कम करती है, इसे RNAi (RNA इंटरफ़ेरेंस) जैसी विधियों के समान बनाने के लिए उपयोग किया जाता है।

सिद्धांत रूप में, CRISPRi जीन कार्यों और उनके सेलुलर सिग्नलिंग, मेटाबोलिक पाथवे, हार्मोन और इम्यून सिस्टम प्रतिक्रियाओं आदि से संबंधों के बारे में बहुत मूल्यवान अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकता है।

व्यावहारिक रूप में, CRISPRi महंगा और समय‑साध्य है, जिससे इसके वास्तविक अनुप्रयोग सीमित होते हैं। इसलिए AI के माध्यम से पहले CRISPRi का सिमुलेशन करने का विचार आया, इससे पहले कि यह तय किया जाए कि कौन से प्रयोग योग्य हैं।

CREME वैज्ञानिकों को वर्चुअल जीनोम में समान परिवर्तन करने और जीन गतिविधि पर उनके प्रभाव की भविष्यवाणी करने की अनुमति देता है। दूसरे शब्दों में, यह लगभग CRISPRi का AI संस्करण है।

“वास्तव में, लैब में CRISPRi को लागू करना अत्यंत चुनौतीपूर्ण है। और आप व्यवधानों (perturbations) की संख्या और स्केल से सीमित होते हैं।

लेकिन चूँकि हम सभी व्यवधानों को [वर्चुअली] कर रहे हैं, हम सीमाओं को आगे बढ़ा सकते हैं। और हमारे द्वारा किए गए प्रयोगों का स्केल अभूतपूर्व है—सैकड़ों हज़ार व्यवधान प्रयोग।”

Peter Koo – Cold Spring Harbor Laboratory में सहायक प्रोफेसर।

जीनोम को बड़े पैमाने पर समझना

जीनetics और जीनोमिक्स में शोध के लिए कम से कम लाखों उत्परिवर्तन रुचिकर हो सकते हैं। इसलिए यह लगभग भूसे के ढेर में सुई खोजने जैसा है।

और जीनोम सीक्वेंसिंग, मल्टीओमिक्स, और लैब ऑटोमेशन में प्रगति के बावजूद, संभावित विचारों को एक‑एक करके परीक्षण करना अभी भी बहुत समय‑साध्य है।

CREME इसके बजाय इस प्रक्रिया को बटन क्लिक से हजारों वर्चुअल प्रयोगों में बदल देता है। इसका उपयोग जीनोम के प्रमुख क्षेत्रों की पहचान और समझ शुरू करने के लिए किया जा सकता है।

AI का सहयोग

मूलभूत शोध में AI के उपयोग का एक बढ़ता हुआ रुझान कई अत्यधिक विशिष्ट AI को एक शोध परियोजना में उपयोग करना है।

यह इसलिए है क्योंकि प्रत्येक AI आमतौर पर केवल एक विशिष्ट कार्य करने के लिए डिजाइन किया जाता है। एक AI का आउटपुट दूसरे AI का इनपुट बन सकता है, जिससे अल्ट्रा‑हाई स्पीड पर आगे की अंतर्दृष्टि मिलती है।

इस शोध में, उन्होंने CREME को एक अन्य AI टूल Enformer के साथ जोड़ा, जो एक Google AI है जो DNA अनुक्रम के जीन अभिव्यक्ति पर प्रभाव की भविष्यवाणी कर सकता है।

इन दो AI के संयोजन ने Peter Koo की टीम को जीनोम का विश्लेषण करते समय Enformer द्वारा सीखी गई कई जीन नियमों को उजागर करने में मदद की।

यह एक महत्वपूर्ण खोज है, क्योंकि व्यावहारिक रूप में कई AI कुछ हद तक “ब्लैक बॉक्स” होते हैं, जिनमें यह स्पष्ट नहीं होता कि डीप लर्निंग न्यूरल नेटवर्क कैसे निष्कर्ष तक पहुंचता है।

यह RNAi और CRISPRi तकनीकों को अधिक सटीक बनाने में भी मदद कर सकता है:

“जीन नियमन के नियमों को समझना आपको जीन अभिव्यक्ति स्तरों को सटीक और पूर्वानुमेय तरीके से ट्यून करने के अधिक विकल्प देता है,”

Peter Koo – Cold Spring Harbor Laboratory में सहायक प्रोफेसर।

समग्र रूप से, ये नए AI टूल संभावित नए चिकित्सीय लक्ष्य प्रदान करने और जीनोम के कार्य करने के तरीके की बेहतर समझ में योगदान देने की संभावना रखते हैं।

लैब की आवश्यकता नहीं?

इन डिजिटल टूल्स का एक और प्रभाव यह है कि वे उन शोधकर्ताओं को, जिनके पास उन्नत जीनेटिक लैब सुविधाओं तक पहुंच नहीं है, नई खोजों में योगदान देने का अवसर प्रदान कर सकते हैं।

जैविकी और चिकित्सा के सभी श्रेष्ठ दिमागों के पास अनिवार्य रूप से करोड़ों डॉलर के बजट और अत्याधुनिक लैब नहीं होते। विज्ञान के इतिहास से भी हमें पता है कि कभी‑कभी सबसे परिवर्तनकारी विचार मुख्यधारा के शोध से बाहर आते हैं।

इसलिए केवल CREME जैसे AI टूल ही नहीं, जो वर्तमान में CRISPR और अन्य जीनोमिक ट्रांसफ़ॉर्मेशन टूल्स पर काम कर रहे शोधकर्ताओं की मदद कर सकते हैं, बल्कि यह अन्य वैज्ञानिकों को नई विचारों के साथ सशक्त बना सकता है, विशेषकर उन गैर‑पश्चिमी अनुसंधान संस्थानों में जो कम फंडेड हो सकते हैं।

उदाहरण के लिए, हम देख सकते हैं कि कृषि या सिंथेटिक बायोलॉजी में CRISPR और CRISPRi का अधिक व्यापक उपयोग हो रहा है।

CRISPR में निवेश

CRISPR का उपयोग करके पहली जीन थेरेपी के अनुमोदन के साथ, CRISPR निवेश का फोकस दुर्लभ रोगों और जीन थेरेपी पर रहा है।

लेकिन यह तकनीक इससे कहीं अधिक बहुमुखी है, जिसमें कैंसर थेरेपी, मेटाबोलिक रोग, बुढ़ापा, कृषि, सिंथेटिक बायोलॉजी आदि में संभावनाएँ हैं।

आप कई ब्रोकरों के माध्यम से CRISPR कंपनियों में निवेश कर सकते हैं, और यहाँ, securities.io पर, हम USA, Canada, Australia, UK और कई अन्य देशों में सर्वश्रेष्ठ ब्रोकरों की हमारी सिफ़ारिशें पा सकते हैं।

यदि आप केवल CRISPR कंपनियों में रुचि नहीं रखते, तो आप बायोटेक ETFs जैसे WisdomTree (WT ) BioRevolution UCITS ETF (WBIO), VanEck Biotech ETF (BBH), या First Trust NYSE Arca Biotechnology Index Fund (FBT) में भी देख सकते हैं, जो बढ़ते बायोटेक अर्थव्यवस्था का लाभ उठाने के लिए अधिक विविध एक्सपोज़र प्रदान करेंगे।

या हमारे लेख “निवेश के लिए शीर्ष 5 CRISPR कंपनियां” देखें।

CRISPR कंपनियां

1. CRISPR Therapeutics

CRISPR Therapeutics (CRSP ) को अलग बनाता है संस्थापकों की ऑल‑स्टार टीम, जिसमें Dr. Emmanuelle Charpentier 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 है, जिसमें लाइफ साइंस में ब्रेकथ्रू प्राइज़ भी शामिल है।

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

वे जिस पहली थेरेपी को आगे बढ़ा रहे थे वह रक्त रोग β‑थैलेसिमिया और सिकल सेल रोग को लक्षित करती थी।

अब उन्हें व्यावसायिक नाम Casgevy के तहत और दोनों अनुप्रयोगों के लिए अनुमोदित किया गया है। कंपनी का पहला अल्लोजेनिक CAR‑T प्रोग्राम, जो B‑सेल मैलिग्नेंसी को लक्षित करता है, भी क्लिनिकल ट्रायल में है।

स्रोत: CRISPR Therapeutics

हालांकि सिकल सेल एक ऐसा रोग है जिसका बाजार अपेक्षाकृत छोटा है, लेकिन तकनीक के परिपक्व होने पर वे अन्य रोग वेक्टरों को लक्षित करने की दिशा में आगे बढ़ सकते हैं।

CREME जैसी CRISPR तकनीक में प्रगति CRISPR Therapeutics और उसके साझेदार Vertex जैसी अनुमोदित उत्पादों वाली कंपनियों के लिए बड़ा लाभ हो सकता है। एक नया सुधरा हुआ CRISPR सिस्टम के साथ, वे कुछ वर्षों में β‑थैलेसिमिया और सिकल सेल रोग की थेरेपी को अपग्रेड कर सकते हैं। इससे संबंधित आईपी और पेटेंट भी नवीनीकृत होंगे, जिससे Casgevy को लंबी अवधि तक लाभदायक उत्पाद बना रहेगा।

2. Ginkgo Bioworks Holdings, Inc.

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 (Bayer के साथ साझेदारी में)
• आंत रोगों के लिए प्रोग्रामेबल माइक्रोब्स
• माइक्रोप्लास्टिक बायोरिमेडिएशन
• बायोसेक्योरिटी और रोगजनकों का पता लगाना
• कचरा और प्रदूषकों का पुनर्चक्रण

इनमें से कई संशोधन CRISPR या समान जीन एडिटिंग तकनीकों पर निर्भर करते हैं, विशेष रूप से इसके CAR‑T कैंसर सेल थेरेपी पर।

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 पूंजी व्यय को कम करने में मदद कर सकता है।

यह कंपनी के पिछले कुछ वर्षों में विभिन्न ग्राहकों और साझेदारों की विविध श्रृंखला द्वारा प्रदर्शित होता है।

स्रोत: Gingko Bioworks

यह उन निवेशकों के लिए आकर्षक स्टॉक है जो जीन एडिटिंग 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।

CREME, Enformer, और OpenCRISPR-1 जैसे ओपन‑सोर्स, मुफ्त टूल्स का उदय Gingko जैसी कंपनियों के लिए एक बड़ा बूस्ट हो सकता है, जो विशिष्ट CRISPR संस्करण या एक विशेष थेरेपी को आगे बढ़ाने की बजाय दसियों या सैकड़ों कस्टम जीव और सेल विकसित करने पर अधिक केंद्रित हैं।

इस तरह, यह किसी पौधे की प्रजाति के लिए विशिष्ट CRISPR तकनीकों या कुछ कैनाबिनॉइड जीन, प्लास्टिक‑खाने वाले एंजाइम आदि पर अधिक प्रभावी रूप से उपयोग कर सकता है।