क्यों इंजीनियरिंग विकास इलाज और अराजकता के बीच एक उच्च जोखिम वाली दौड़ है

मलेरिया परजीवी फैलाने वाला एक मच्छर दर्जनों लोगों को संक्रमित कर सकता है। उस मच्छर का एक जीन धीरे-धीरे उसकी आबादी में फैल सकता है। जीन ड्राइव का लक्ष्य है इस विरासत को हमारे पक्ष में झुकाओ यह सुनिश्चित करके कि एक विशेष आनुवंशिक परिवर्तन आधे से अधिक संतानों में पारित हो जाता है, जिससे बीमारी के बोझ को कम करने में मदद मिलती है।

चाहे स्वास्थ्य, निदान, दवा खोज और विकास या कृषि में अनुप्रयोगों के माध्यम से, आज के जीन इंजीनियरों को ऐसा लगता है कि प्रकृति उनकी हथेली में है। फिर भी बेलगाम मानवीय क्षमता के इस गलत दृष्टिकोण ने यह गलत धारणा पैदा कर दी है कि हमारे ग्रह पर जीवन से संबंधित किसी भी समस्या को आनुवंशिक इंजीनियरिंग द्वारा संबोधित या हल किया जा सकता है।

मनुष्यों ने कोशिकाओं और जीवों में हेरफेर करने की हमारी क्षमता में महान शक्ति हासिल कर ली है। इस क्षमता ने बड़ी समस्याओं के समाधान में मदद की है और करती रहेगी। फिर भी प्रकृति ने अरबों वर्षों में जो हासिल किया है उसकी तुलना में हमारी क्षमताएं अभी भी मामूली हैं। पूर्वानुमानित तरीके से प्रकृति से छेड़छाड़ करना सीधा नहीं है: इसमें व्यापार-बंद शामिल है। विकासवादी समय में प्रकृति की यात्रा को समझना इस बात का उदाहरण है कि एक इंजीनियर्ड भविष्य कैसा दिख सकता है और मानव-संचालित आनुवंशिक इंजीनियरिंग द्वारा सामना की जाने वाली जटिलताओं के बारे में एक सतर्क कहानी भी है।

प्रसार के लिए एक अभियान

जेनेटिक इंजीनियरिंग के कई अनुप्रयोगों में से, ‘जीन ड्राइव’ पर बहुत अधिक ध्यान दिया गया है। जीन ड्राइव एक जीव, जैसे कि मच्छर, के जीनोम में इंजीनियर किए गए डीएनए का विस्तार है। ये विस्तार पीढ़ी-दर-पीढ़ी आबादी में अपनी उपस्थिति का विस्तार करते हैं, जब तक कि अंततः सम्मिलित डीएनए उस पारिस्थितिकी तंत्र के लगभग सभी जानवरों में मौजूद नहीं हो जाता।

मान लीजिए कि डीएनए में नर मच्छरों को बाँझ बनाने का प्रभाव है। जिन नरों में जीन ड्राइव नहीं होती, वे ऐसी मादाओं के साथ संभोग कर सकते हैं, लेकिन संतान, नर और मादा, दोनों में जीन ड्राइव होती है। यह, सैद्धांतिक रूप से, मच्छरों की आबादी को बाँझपन या पतन की ओर ले जा सकता है।

समर्थकों का कहना है कि यह कैसे मलेरिया या डेंगू फैलाने वाले मच्छरों जैसे रोग फैलाने वाले वैक्टरों को काफी हद तक कम कर सकता है, या ख़त्म भी कर सकता है। आलोचक प्रतिरोध के विकास, पर्यावरणीय चिंताओं और अप्रत्याशित जैविक परिणामों की संभावना के माध्यम से संभावित विफलता की ओर इशारा करते हैं। यदि हमें इस पर सुविचारित राय बनानी है, तो जीन ड्राइव के अतीत, वर्तमान और संभावित भविष्य को समझना उपयोगी होगा।

वायरस से लेकर व्हेल तक, डीएनए का विस्तार जिसे जीन कहा जाता है, एक सामान्य विशेषता साझा करता है: आबादी में सफलतापूर्वक दोहराने और बढ़ने की इच्छा। जीन के लिए, जीव इस लक्ष्य को प्राप्त करने का माध्यम मात्र है। इस उद्देश्य की पूर्ति के लिए जीव की प्रजनन सफलता आवश्यक है। एक वायरस जो एक मेज़बान को संक्रमित करता है, कई हज़ार बार गुणा करता है, बाहर निकलता है और सैकड़ों अन्य मेज़बानों को संक्रमित करता है, वह इस खेल में सफल होता है। यदि यह इतना विषैला है या मेजबान इतना कमजोर है कि यह मेजबान को प्रतिकृति बनाने और फैलने से पहले ही मार देता है, तो यह विफल हो जाएगा।

एक संक्रमण मेजबान को कमजोर कर सकता है लेकिन वायरस के जीन के लिए यह कोई मायने नहीं रखता। उदाहरण के लिए, COVID-19 से पीड़ित व्यक्ति गंभीर जटिलताओं से पीड़ित हो सकता है जो उन्हें अक्षम या यहां तक ​​कि मृत बना सकता है। वायरस को इसकी परवाह नहीं है: इसने अपने मानव मेजबान का उपयोग किया है, अपने जीनोम को बढ़ाया है, और अन्यत्र फैल गया है। लेकिन यदि अक्षम व्यक्ति प्रजनन आयु का है, तो उनके जीन संतान में संचारित नहीं हो सकते हैं। इसलिए जबकि जीन स्वार्थी हो सकते हैं, उन्हें लोलुपता के विरुद्ध भी चुना जाता है।

वायरस सच्चे अर्थों में जीन ड्राइव नहीं हैं, फिर भी वे जीन के स्वार्थी तर्क के उपयोगी उदाहरण हैं – और कई तरीकों से आनुवंशिक सामग्री जीवित मेजबानों का उपयोग खुद को बढ़ाने के लिए कर सकती है। चेचक, खसरा, कण्ठमाला और रूबेला ऐसे उदाहरण हैं जो मानव आबादी को तबाह कर सकते हैं जबकि सफेद मक्खी और पपीता रिंगस्पॉट वायरस द्वारा लाए गए वायरस कृषि को प्रभावित करते हैं।

जबकि SARS-CoV-2 ने ‘हिट-रेप्लिकेट-रन’ रणनीति अपनाई, कई अन्य वायरस अधिक गुप्त हैं। उदाहरण के लिए, ह्यूमन पेपिलोमावायरस (एचपीवी) अपने जीनोम के कुछ हिस्सों को हमारे जीनोम में एकीकृत कर सकता है और साथ ही यौन संपर्क के माध्यम से भी प्रतिकृति बना सकता है और प्रसारित हो सकता है। एक बार एकीकृत होने के बाद, वायरल तत्व कभी-कभी कोशिकाओं के भीतर बने रह सकते हैं और बढ़ सकते हैं। लेकिन जब तक ऐसे तत्व शुक्राणु या अंडे में प्रवेश नहीं करते, तब तक उन्हें आमतौर पर विकासवादी गतिरोध का सामना करना पड़ता है।

कूदते जीन

वायरल, बैक्टीरियल, फंगल और परजीवी संक्रमण ही एकमात्र तरीका नहीं है जिससे जीन खुद को बढ़ाते हैं। हमारा जीनोम, और अधिकांश जीवों का, डीएनए के विस्तार से भरा हुआ है जिसे ट्रांसपोज़ेबल तत्व कहा जाता है (जिसे पहले जंपिंग जीन कहा जाता था)। ये तत्व जीनोम के भीतर प्रतिकृति बनाते हैं और अपनी संख्या बढ़ाते हैं। वे आम तौर पर जीन के बीच के क्षेत्रों में वितरित होते हैं, मेजबान की मशीनरी का उपयोग करके अस्तित्व को घातक रूप से बाधित किए बिना खुद को बढ़ाने के लिए।

कभी-कभी, ये तत्व जीन के भीतर पहुंच सकते हैं और कैंसर जैसी मेजबान समस्याओं का कारण बन सकते हैं, या ऐसे क्षेत्रों में पहुंच सकते हैं जो जीन को नियंत्रित करते हैं और एक नया कार्य प्रदान करते हैं। वर्तमान अनुमानों से पता चलता है कि लगभग एक चौथाई मानव नियामक तत्वों में ट्रांसपोज़ेबल तत्वों की उत्पत्ति के संकेत हैं। ये तत्व ‘पालतू’ बन गए हैं और मेजबान जीन को विनियमित करने के लिए पुन: उपयोग किए गए हैं। प्लेसेंटा, प्रतिरक्षा प्रणाली और मस्तिष्क के कुछ कार्य सभी ऐसे संकेत दर्शाते हैं।

जब स्वाभाविक रूप से पाए जाने वाले तत्व स्वयं को बढ़ाने के लिए अपने मेजबानों का उपयोग करते हैं, तो वे अपने मेजबानों को कमजोर कर सकते हैं क्योंकि वे मेजबानों के संसाधनों का उपयोग करते हैं। लेकिन वे ऐसा बेलगाम तरीके से नहीं कर सकते. मेज़बान शक्तिशाली प्रतिरोध, मौन और प्रतिरक्षा प्रणाली विकसित करके भी लड़ता है। अक्सर, आक्रामक जीन लाभकारी निवासी बन जाते हैं जिनके अनुक्रम मेजबान नए कार्यों को विकसित करने के लिए सहयोजित करते हैं।

यह विकासवादी संतुलन महत्वपूर्ण है। प्राकृतिक ‘ड्राइवर’ चयन, मेजबान प्रतिरोध और व्यापक जैविक संदर्भ से बाधित होते हैं जिसमें वे काम करते हैं। इंजीनियर्ड ड्राइव, यदि हम उन्हें बनाते हैं, तो उसी तर्क का उपयोग करना चाहते हैं – लेकिन हमारे उद्देश्यों के लिए और हमारी गति से।

एक गहन अंतर्दृष्टि

हम यह सब आणविक जीव विज्ञान और आनुवंशिक इंजीनियरिंग में प्रगति के कारण जानते हैं। मानव जीव विज्ञान के बारे में हमारी समझ का एक बड़ा हिस्सा बैक्टीरिया, यीस्ट, फल मक्खियों और चूहों जैसे जीवों पर अध्ययन से आता है। जर्म-लाइन ट्रांसफ़ॉर्मेशन एक ऐसा उपकरण है जिसके द्वारा एक ही प्रजाति या अन्य प्रजाति के डीएनए को किसी जीव में डाला जा सकता है ताकि इसे पीढ़ी-दर-पीढ़ी प्रसारित किया जा सके।

वैज्ञानिकों ने जीन के कार्य को प्रकट करने के लिए कई जीवों (मनुष्यों को छोड़कर) में इस क्षमता को तैनात किया है, जिससे जीव विज्ञान की हमारी समझ बदल गई है। आज, ट्रांसपोज़ेबल तत्वों पर आधारित आनुवंशिक प्रणालियों का उपयोग जीन थेरेपी वैक्टर और में भी किया जाता है कैंसर के इलाज के लिए कार टी-सेल थेरेपी.

2003 में, विकासवादी जीवविज्ञानी ऑस्टिन बर्ट ने एक महत्वपूर्ण सैद्धांतिक पेपर प्रकाशित किया जिसमें उन्होंने कुछ ऐसा सुझाव दिया जो देखने में स्पष्ट लगता है। जानवरों और पौधों में अधिकांश जीन दो प्रतियों में आते हैं, दोनों गुणसूत्रों में से प्रत्येक पर एक। यदि एक गुणसूत्र पर डाले गए साइट-विशिष्ट स्वार्थी तत्व के पास समजात गुणसूत्र पर मिलान अनुक्रम को काटने और फिर खुद को उस कटे हुए स्थान पर कॉपी करने का एक तरीका होता है, तो यह तत्व को पीढ़ी से पीढ़ी तक प्रसारित करने के तरीके को बदल देगा।

यानी, केवल आधी संतानों को विरासत में मिलने के बजाय – जैसा कि मेंडल के नियम भविष्यवाणी करेंगे – यह विरासत को अपने पक्ष में कर सकता है और आबादी में तेजी से फैल सकता है। बर्ट ने प्रस्तावित किया कि इस तरह के “सुपर-मेंडेलियन” वंशानुक्रम का उपयोग या तो आवश्यक या प्रजनन-संबंधी जीनों को लक्षित करके आबादी को कम करने के लिए किया जा सकता है या आबादी को बदलने के लिए किया जा सकता है, उदाहरण के लिए मच्छरों को मलेरिया परजीवियों को प्रसारित करने में असमर्थ बनाकर।

CRISPR/Cas9 प्रौद्योगिकी में सुधार जैसी प्रगति के साथ, सिंथेटिक जीन ड्राइव व्यावहारिक रूप से संभव हो गया है। जब ड्राइव का क्रोमोसोम एक गैर-ड्राइव क्रोमोसोम के साथ जुड़ जाता है, तो यह संबंधित अनुक्रम को काट सकता है और खुद को कॉपी कर सकता है। आज कंप्यूटर और प्रयोगशाला में कई प्रकार के जीन ड्राइव बनाना संभव है: वे जो जीवों की आबादी को कम करते हैं या नष्ट करते हैं और अन्य जो मच्छरों को मलेरिया परजीवी के प्रति प्रतिरोधी बनाते हैं, इस प्रकार मच्छरों को मारे बिना बीमारी का बोझ कम करते हैं।

हमारी बहसें तैयार करना

जीन ड्राइव की रिहाई के साथ वास्तविक और अतिरंजित संभावित खतरे हैं। कीटनाशकों के विपरीत, कोई सरल ‘रिकॉल’ बटन नहीं है। दवाओं की तरह, लक्षित आबादी में प्रतिरोध विकसित हो सकता है। दुर्लभ घटनाएँ, सैद्धांतिक रूप से, इच्छित लक्ष्य से परे ड्राइव को प्रसारित कर सकती हैं, जिसके परिणामस्वरूप अनपेक्षित परिणाम हो सकते हैं। कुछ विशेषज्ञों ने दुरुपयोग की संभावना सहित जैव सुरक्षा संबंधी चिंताएँ भी उठाई हैं। अंततः, जैसे हमने आनुवंशिक रूप से संशोधित फसलों के साथ देखा हैसामाजिक और राजनीतिक स्वीकार्यता देश और संदर्भ के साथ बदलती रहती है।

शोधकर्ताओं और नीति निर्माताओं ने इन चिंताओं पर व्यापक रूप से चर्चा की है और उन्हें संबोधित करने के लिए प्रौद्योगिकियों का विकास किया है (या विकसित कर रहे हैं)। उदाहरण के लिए, ‘डेज़ी-चेन’ या अन्य स्व-सीमित ड्राइव, जिन्हें प्रचारित करने के लिए कई तत्वों की आवश्यकता होती है और इसलिए अनिश्चित काल तक फैलने की संभावना कम होती है, उन पर काम चल रहा है। CRISPR/Cas9 प्रणाली के अधिक नियंत्रण वाली ड्राइव बनाई जा रही हैं। यदि आवश्यक हो, तो प्रसार को पूर्ववत करने के लिए वैज्ञानिक ‘रिवर्सल ड्राइव’ और मशीनरी के प्रमुख घटकों को अलग करने वाली स्प्लिट-ड्राइव सिस्टम पर भी काम कर रहे हैं।

स्पष्ट होने के लिए, इन चिंताओं के वैध आधार हैं। हम जानते हैं कि कैसे आक्रामक प्रजातियाँ और प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले वंशानुक्रम-पक्षपाती तत्व जनसंख्या संबंधी बाधाओं और पारिस्थितिक व्यवधान का कारण बने हैं। इंजीनियर्ड ड्राइव ऐसी चिंताओं से अछूती नहीं हैं, और हमें कुछ बिंदुओं को ध्यान में रखना होगा।

सबसे पहले, जोखिमों की तुलना लाभों से कैसे की जाती है? यदि जीन ड्राइव का उपयोग मच्छरों जैसे परजीवी वैक्टरों के खिलाफ किया जा सकता है, तो कितने लोगों की जान बचाई जाएगी, और क्या जोखिमों को कम किया जा सकता है? अन्य तरीकों का भी उपयोग करने की आवश्यकता होगी, और जोखिम-लाभ विश्लेषण जटिल है।

दूसरा, क्या अनपेक्षित परिणामों से निपटने के लिए प्रौद्योगिकियाँ मौजूद हैं? क्या नियामक प्रणाली को प्रयोगशाला प्रदर्शन से क्षेत्र में जाने से पहले मूल्य का एक समग्र दृष्टिकोण लेने की आवश्यकता है?

यूएस नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज और विश्व स्वास्थ्य संगठन ने चरणबद्ध परीक्षण ढांचे का प्रस्ताव दिया है, जिसमें प्रत्येक चरण में आगे बढ़ने से पहले पारिस्थितिक डेटा और सामुदायिक सहमति की आवश्यकता होती है।

हम जीन ड्राइव के मामले में उसी स्थिति में हैं जैसे मानव जाति ने खुद को अन्य परिवर्तनकारी प्रौद्योगिकियों के साथ पाया है। जिस गति से क्षमता आती है वह अक्सर सामाजिक, राजनीतिक और नियामक समझ से भी तेज़ होती है। स्वार्थी जीन ने अरबों वर्षों में खुद को फैलाने के लिए उल्लेखनीय तंत्र विकसित किया। अब हमारे पास अपनी समझ का उपयोग करने की क्षमता है कि ऐसे तत्व हमारी अपनी ड्राइव बनाने के लिए कैसे काम करते हैं।

हम क्या करते हैं और कैसे करते हैं यह जीन के स्वार्थ के बारे में कम हमारी अपनी बुद्धिमत्ता के बारे में बताएगा। सबसे सुरक्षित विमान वह है जो उड़ान नहीं भरता। हम जीन ड्राइव की उड़ान के जोखिमों और लाभों को कैसे संतुलित करते हैं यह एक चुनौती है जिसे प्रत्येक देश अलग-अलग तरीकों से संबोधित करेगा। वास्तविकता यह है कि हमारे पास जल्द ही चिंताओं और लाभों दोनों पर फ़ील्ड डेटा होगा, और हमारी चर्चाओं और बहसों को इस भविष्य के लिए तैयार करने की आवश्यकता है।

के. विजयराघवन डीएई-होमी भाभा अध्यक्ष, टीआईएफआर-नेशनल सेंटर फॉर बायोलॉजिकल साइंसेज, बेंगलुरु हैं।