अंधत्व से मांस विकल्पों तक: CRISPR जीन-एडिटिंग लगातार आशाजनक परिणाम दे रही है

CRISPR क्रांति

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) एक हाल ही में खोजा गया जीन संपादन उपकरण है। यह बहुत सटीक और लक्षित जीन संपादन की अनुमति देता है, और इसके खोजकर्ताओं को 2020 Nobel Prize मिला।

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, और इसका उपयोग करने वाली पहली जीन थैरेपी अब रक्त रोगों के लिए अनुमोदित हो रही है, जिसे हमने “How CRISPR Companies Target Sickle Cell Anemia” में विस्तार से खोजा।

लगभग हर महीने एक नई क्रांतिकारी CRISPR थैरेपी या अनुप्रयोग लाता दिखता है। सबसे हालिया तारीख में एक दुर्लभ अंधत्व के रूप का इलाज है।

CRISPR के साथ अंधत्व का इलाज?

In a scientific paper titled “Gene Editing for CEP290-Associated Retinal Degeneration”, researchers and doctors at the Universities of Harvard Medical School, Pennsylvania, Michigan, Miami, Oregon Health and Science, as well as Perelman School of Medicine and Editas Medicine (EDIT ) have seen remarkable results in treating a disease called Leber Congenital Amaurosis (LCA)

LCA जीवन के शुरुआती महीनों में दृष्टि के क्षरण का कारण बनता है। वर्तमान में LCA का कोई उपचार नहीं है, और यह अनुमानित 50,000 लोगों को USA में और 180,000 लोगों को विश्वभर में प्रभावित करता है।

स्रोत: Frontiers

2022 में एक ब्रेक के बाद,  Editas Medicine ने मई 2024 में घोषणा की कि EDIT-101 के क्लिनिकल ट्रायल में 14 प्रतिभागियों में से 79% ने प्रयोगात्मक जीन थेरेपी प्राप्त करने के बाद मापने योग्य सुधार दिखाया।

“हमारे एक ट्रायल प्रतिभागी ने कई उदाहरण साझा किए हैं, जैसे कि फोन खोने के बाद उसे ढूँढ़ना और छोटे लाइट्स देखकर यह जानना कि उनका कॉफ़ी मशीन काम कर रहा है।

जबकि ये कार्य सामान्य दृष्टि वाले लोगों को साधारण लग सकते हैं, ऐसे सुधार कम दृष्टि वाले लोगों के जीवन की गुणवत्ता पर बड़ा प्रभाव डाल सकते हैं।” – Mark Pennesi, M.D., Ph.D. – Oregon Health & Science University के मुख्य वैज्ञानिक

EDIT-101 के अगले कदम

अब जब उपचार की दक्षता सिद्ध हो गई है, और कोई गंभीर दुष्प्रभाव नहीं देखे गए हैं, अगला कदम “आदर्श खुराक निर्धारित करना, यह देखना कि क्या उपचार प्रभाव कुछ आयु समूहों जैसे युवा रोगियों में अधिक स्पष्ट है, और दैनिक जीवन की गतिविधियों पर प्रभाव मापने के लिए परिष्कृत अंत बिंदु शामिल करना” है।

“हमारी आशा है कि यह अध्ययन समान स्थितियों वाले छोटे बच्चों के उपचार के लिए मार्ग प्रशस्त करेगा और दृष्टि में आगे सुधार लाएगा।

यह ट्रायल आनुवंशिक रोग, विशेष रूप से आनुवंशिक अंधत्व, के उपचार में एक मील का पत्थर है, क्योंकि यह पारंपरिक थेरेपी जैसे जीन ऑग्मेंटेशन के विकल्प प्रदान करता है जब वे संभव नहीं होते।” – Tomas S. Aleman, M.D. – फ़िलाडेल्फ़िया चिल्ड्रन्स हॉस्पिटल के बाल नेत्र रोग विशेषज्ञ।

सबसे हालिया CRISPR प्रगति

इन-विवो CRISPR का आगमन

The results from EDIT-101 show the potential of the “in-vivo” approach to CRISPR therapies, which differs from the “ex-vivo” method used in the now-approved CRISPR therapies for blood diseases like sickle cell disease and beta-thalassemia.

(हमने इस पहले-बार अनुमोदित CRISPR उपचार पर अपने लेख में विस्तृत चर्चा की है “Sickle Cell Disease Gene Therapies Approved by FDA Highlighting Potential of CRISPR/Cas9 Technologies”).

जन्मजात अंधत्व का इलाज इन थैरेपीज़ की केवल शुरुआत हो सकता है, अन्य आशाजनक परिणामों के साथ:

• जनवरी 2024 में, जन्मजात बधिरता के साथ जन्मे 11 साल के लड़के के सफल उपचार में एक विश्व प्रथम स्थापित किया गया। इस क्लिनिकल ट्रायल को Eli Lilly(LLY) और उसकी स्वामित्व वाली छोटी बायोटेक कंपनी Akouos ने किया। बधिरता के इलाज के लिए CRISPR के उपयोग को हमारे लेख “Hearing Restored in Deaf Children in Gene Therapy Clinical Trial” में खोजा गया।
  • अन्य समान ट्रायल चल रहे हैं, जिनमें चीन में 2 ट्रायल Otovia Therapeutics और Shanghai Refreshgene Therapeutics द्वारा समर्थित हैं, और एक Regeneron (REGN) + Decibel Therapeutics द्वारा।
• Excision Bio की EBT-101 थेरेपी, जो मानव इम्यूनोडेफ़िशिएंसी वायरस (HIV) के लिए है, ने अपने पहले सकारात्मक ट्रायल परिणाम (सुरक्षा प्रोफ़ाइल) दिखाए हैं, और यह थैरेपी मूल्यांकन शुरू करने की योजना बना रही है, जिसका उद्देश्य “मानव कोशिकाओं के जीनोम से एकीकृत रेट्रोवायरस को हटाना” है।
• Verve Therapeutics के पास दो इन-विवो जीन थेरेपी हैं, VERVE-101 और VERVE-102, जो दोनों हृदयवाहिकीय रोगों को लक्षित करती हैं।
  • कंपनी की तकनीक बेस एडिटिंग पर निर्भर करती है, जो क्लासिक CRISPR जीन एडिटिंग की तुलना में संभावित रूप से अधिक सुरक्षित और/या अधिक शक्तिशाली विकल्प है।
• बेस एडिटिंग एक विषय है जिस पर हमने पहले “Gene Editing: CRISPR Therapeutics vs. Beam Therapeutics (CRSP ) ” में चर्चा की थी। और Beam Therapeutics, बेस एडिटिंग का एक और प्रमुख, भी प्रगति कर रहा है।
  • Beam Therapeutics बेस एडिटिंग का उपयोग करके CAR-T कोशिकाओं को संपादित करने की योजना बना रहा है ताकि T-सेल तीव्र लिंफोब्लास्टिक ल्यूकेमिया (T-ALL) और T-सेल लिंफोब्लास्टिक लिंफोमा (T-LL) का उपचार किया जा सके।

अन्य कंपनियां कैंसर के खिलाफ CRISPR का उपयोग करने पर काम कर रही हैं, जिनमें CRISPR Therapeutics, Ginkgo Bioworks Holdings (DNA ), Editas Medicine., Caribou Biosciences (CRBU ), और Intellia Therapeutics. (NTLA )  हम इस विषय को अपने लेख “How Can CRISPR Be Used to Treat Cancer” में और विस्तार से खोजते हैं।

CRISPR चिकित्सा से परे

यदि CRISPR रोगियों के शरीर को संशोधित करने में सुरक्षित है, तो यह हमारे भोजन को बदलने में भी सुरक्षित है। उदाहरण के लिए, इसे मशरूम से बने मांस विकल्प बनाने के लिए उपयोग किया जा सकता है जो स्वाद और बनावट में मांस जैसा हो, जैसा कि हमने “Using CRISPR-Cas9 to Gene Hack Edible Mycelium Into Meat Substitutes.” में देखा।

“In CRISPR Beyond Human Health: The New Investing Frontier for Gene Editing”, we explained how CRISPR will also be used to modify plants, achieving more controlled genetic modifications to create new crop varieties, reduce the need for pesticide and herbicides, or invent more efficient algal biofuels.

यह अधिक उत्पाद पशुधन बनाने और संभवतः पौधों और जानवरों को बायोफैक्ट्री में बदलने के लिए उपयोग किया जाएगा जो मानव दवाओं, प्रत्यारोपण योग्य अंगों, जैविक मसालों और सुगंधों आदि का उत्पादन करें।

CRISPR का उपयोग मृत प्रजातियों को “पुनर्जीवित” करने के लिए भी किया जा सकता है, जहाँ कंपनी Colossal Laboratories & Biosciences जमे हुए DNA से मैमथ को पुनः बनाना चाह रही है, CRISPR का उपयोग करके।

नई तकनीकों का उपयोग

अधिक डेटा

बायोटेक नवाचार के किनारे का एक छोटा हिस्सा अन्य वैज्ञानिक क्षेत्रों में तकनीकी प्रगति है।

जीन विज्ञान को पहला बूस्ट सस्ते बड़े पैमाने पर जीनोम सीक्वेंसिंग के उदय से मिला, जैसा कि हमने “Illumina vs Pacific Bioscience: Choosing the Right Next Generation Genome Sequencing Company” में दो सबसे बड़े सीक्वेंसर निर्माताओं की जांच की।

अधिक सटीक विश्लेषणात्मक उपकरण भी परिपक्व हो रहे हैं, विशेष रूप से स्पैशियल बायोलॉजी (“Spatial Biology: Nanostring vs 10x Genomics (TXG ) ”) और समग्र रूप से कई -ओमिक्स जैसे प्रोटिओमिक्स, ट्रांसक्रिप्टोमिक्स, मेटाबोलोमिक्स आदि का मल्टीओमिक विश्लेषण में सम्मिलन (“Multiomics Are The Next Step In Biotechnology”)।

AI के साथ डेटा प्रबंधन

चिकित्सा इतिहास में सबसे लंबे समय तक, शरीर में क्या हो रहा है, इस पर अच्छा डेटा प्राप्त करना एक कठिन चुनौती थी।

नए विश्लेषणात्मक उपकरणों की बाढ़ ने मेडिकल विज्ञान को एक विपरीत समस्या में डाल दिया है: प्रक्रिया करने के लिए बहुत अधिक डेटा और इतनी जटिलता कि इसे समझना लगभग असंभव है। हमने इस विषय को अपने लेख “Advances in AI and CRISPR Technologies To Expedite Our Understanding of Genetic Diseases” में कई उदाहरणों के साथ खोजा।

AI उपकरणों जैसे DeepCRISPR, CRISTA, और DeepHF का उपयोग निर्दिष्ट लक्ष्य अनुक्रम के लिए गाइड RNA बनाने में किया जा रहा है। इष्टतम गाइड RNA की भविष्यवाणी करने में कई कारकों को ध्यान में रखा जाता है, जैसे जीनोमिक संदर्भ, वांछित उत्परिवर्तन प्रकार, ऑन-टार्गेट स्कोर, ऑफ-टार्गेट स्कोर, संभावित ऑफ-टार्गेट स्थान, और जीन एडिटिंग के कार्य पर संभावित प्रभाव।

AI मॉडल जीनोम को संपादित करने के विभिन्न तकनीकों को अनुकूलित करने में भी मदद करते हैं, जैसे बेस (DNA के एक हिस्से की अनुक्रम में लक्षित परिवर्तन करना), प्राइम (‘सर्च-एंड-रिप्लेस’ संपादन), और एपिजेनेटिक (DNA से आणविक मार्कर जोड़ना या हटाना), जिससे डोनर DNA टेम्पलेट पर निर्भर हुए बिना DNA अनुक्रमों में सटीक और प्रोग्रामेबल परिवर्तन संभव होते हैं।

सबसे अच्छी बात यह है कि ऐसे उपकरण केवल स्वामित्व सॉफ़्टवेयर तक सीमित नहीं रहेंगे, जो फ़ार्मास्यूटिकल उद्योग द्वारा बंद दरवाज़ों के पीछे रखे गए हैं।

इसके बजाय, CRISPR जीन एडिटिंग को अनुकूलित करने के नए AI उपकरण अब ओपन-सोर्स फ़ॉर्मेट में जारी किए जा रहे हैं, जैसा कि हमने “AI-Enabled Gene-Editing Made Possible with ‘OpenCRISPR-1’” में चर्चा की।

CRISPR कंपनियां

1. CRISPR Therapeutics

जो चीज़ CRISPR Therapeutics को अलग बनाती है वह है संस्थापकों की ऑल-स्टार टीम, जिसमें डॉ. Emmanuelle Charpentier शामिल हैं, जिनके मूलभूत शोध ने CRISPR-Cas9 तकनीक के मुख्य तंत्र को उजागर किया, जिससे CRISPR-Cas9 को एक बहुमुखी और सटीक जीन-एडिटिंग उपकरण 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 थैरेपीज़ प्रदान करेगा।

पहली थैरेपी जिसे वे आगे बढ़ा रहे थे वह थी रक्त रोग β-थैलेसीमिया और सिकल सेल रोग को लक्षित करना।

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

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

एक अनुमोदित CRISPR थैरेपी वाली पहली कंपनी के रूप में, CRISPR Therapeutics तकनीक से सकारात्मक नकदी प्रवाह उत्पन्न करने और इसके अनुप्रयोगों को आगे विस्तारित करने में अग्रणी स्थिति में है।

और यह शानदार ट्रैक रिकॉर्ड संभवतः कंपनी को उन अन्य फ़ार्मास्यूटिकल कंपनियों के लिए पसंदीदा साझेदार बना देगा जो CRISPR थैरेपीज़ में पकड़ बनाना चाहती हैं।

2. Ginkgo Bioworks Holdings, Inc.

यह 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 विविधीकृत किया है:

• कैनाबिनॉइड्स
• mRNA वैक्सीन उत्पादन और न्यूक्लिक एसिड दवा
• खाद्य प्रोटीन
• जैविक 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।

सेल इंजीनियरिंग के लिए तैयार प्लेटफ़ॉर्म प्रदान करके, Ginkgo बायोटेक उद्योग में एक प्रमुख सेवा प्रदाता बन रहा है, फ़ार्मास्यूटिकल 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 खर्च 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 में निवेश करना चाहते हैं, लेकिन किसी एक विशेष अनुप्रयोग में नहीं। यह आमतौर पर विकास-उन्मुख निवेशकों के लिए अधिक रोचक होता है।

CRISPR कंपनियों का बड़ा हिस्सा मानव चिकित्सा और जीन संबंधी रोगों पर केंद्रित है, जिससे Ginkgo को कृषि, बायोइंजीनियरिंग, ऊर्जा, और बायो-उत्पादों (जिसमें कैनाबिनॉइड्स शामिल हैं) में अवसर मिलते हैं। जीन डेटा सेट, जीन एडिटिंग टूल्स, और AI (ओपन सोर्स सहित) के तेज़ विस्तार के साथ, यह Ginkgo Bioworks के लिए एक विशाल अवसर साबित हो सकता है।