കാര്ഷികഗവേഷണം മുതല് ബയോമെഡിക്കല് രംഗം വരെയുള്ള മേഖലകളില് അപാര സാധ്യതകളാണ് 'ക്രിസ്പെര് ജീന് എഡിറ്റിങ് വിദ്യ' മുന്നോട്ടുവെയ്ക്കുന്നത്. ഒപ്പം അത് വിവാദങ്ങളുമുയര്ത്തുന്നു
Pic1 - ഡി.എന്.എ.ഭാഗങ്ങള് കൃത്യമായി മുറിച്ചുമാറ്റാനും കൂട്ടിയോജിപ്പിക്കാനും ക്രിസ്പെര് വിദ്യ വഴി കഴിയും
ജീന് എഡിറ്റിങ് എന്ന് കേള്ക്കുമ്പോള് ചിലരെങ്കിലും നെറ്റിചുളിച്ചേക്കാം. മനുഷ്യശരീരത്തില് ഏതാണ്ട് നൂറുലക്ഷം കോടി കോശങ്ങളുണ്ടെന്നാണ് കണക്ക്. നേരിട്ട് കാണാന് കഴിയാത്തത്ര ചെറുതാണവ. അങ്ങനെയുള്ള കോശങ്ങളുടെ കേന്ദ്രത്തിലാണ്, ജീവന്റെ തന്മാത്രയായ ഡി.എന്.എ.ഉള്ളത്. ജീവല്പ്രവര്ത്തനങ്ങള്ക്ക് ആവശ്യമായ രാസനിര്ദേശങ്ങള് അടങ്ങിയ ഡി.എന്.എ. ശ്രേണീഭാഗങ്ങളാണ് ജീനുകള്. അപ്പോള് ജീനുകള് എത്ര ചെറുതായിരിക്കും. അവയെ എഡിറ്റ് ചെയ്യുകയെന്ന് പറഞ്ഞാല്, കുട്ടിക്കളിയോ!
ജീന് എഡിറ്റിങ് തീര്ച്ചയായും കുട്ടിക്കളിയല്ല. ലോകത്ത് ഏറ്റവും ഊര്ജിതമായി ഗവേഷണം നടക്കുന്ന മേഖലയാണത്, ഏറെ സാധ്യത കല്പ്പിക്കപ്പെടുന്ന പഠനമേഖല. കോടിക്കണക്കിന് ഡോളര് ഈ രംഗത്ത് മുതല് മുടക്കാന് സ്ഥാപനങ്ങളും വ്യക്തികളും മത്സരിക്കുന്നു. ലോകമെങ്ങും നൂറുകണക്കിന് പരീക്ഷണശാലകളില് ജീന് എഡിറ്റിങ് ഗവേഷണം പുരോഗമിക്കുന്നു.
ഈ ആവേശത്തിന്റെയൊക്കെ അടിസ്ഥാനം നാലുവര്ഷം മുമ്പ് കണ്ടെത്തിയ ഒരു ജീന് എഡിറ്റിങ് വിദ്യയാണെന്നറിയുക. ജിനോം എഞ്ചിനിയറിങിന്റെ തലക്കുറി മാറ്റാന് ശേഷിയുള്ള ആ വിദ്യയുടെ പേര് 'ക്രിസ്പെര്-കാസ്9 (CRISPR-Cas9) ടെക്നോളജി' എന്നാണ്. പേര് വായില്കൊള്ളില്ലഎന്നേ ഉള്ളൂ. സംഭവം സിംപിളാണ്, അതുപോലെ പവര്ഫുളുമാണെന്ന് വിദഗ്ധര് പറയുന്നു. നമുക്കിതിനെ 'ക്രിസ്പെര് വിദ്യ'യെന്ന് ചുരുക്കി വിളിക്കാം.
നിലവിലുണ്ടായിരുന്ന ജീന് എഡിറ്റിങ് വിദ്യകളെ അപേക്ഷിച്ച് ഏറെ ലളിതവും ചെലവ് കുറഞ്ഞതുമാണ് ക്രിസ്പെര് വിദ്യ. എന്നാല്, കൃത്യത വളരെ കൂടുതലും!
സാധ്യതകളുടെ അപാരത
കാര്ഷികഗവേഷണം മുതല് ബയോമെഡിക്കല് രംഗം വരെയുള്ള മേഖലകളില് അപാര സാധ്യതകളാണ് ഈ ജീന് എഡിറ്റിങ് വിദ്യയ്ക്ക് കല്പ്പിക്കപ്പെടുന്നത്. മനുഷ്യരുടേതടക്കം ഏത് ജിനോമില് നിന്നു വേണമെങ്കിലും നിശ്ചിത ഡി.എന്.എ.ശ്രേണീഭാഗങ്ങളെ അങ്ങേയറ്റം കൃത്യതയോടെ എഡിറ്റ് ചെയ്ത് നീക്കാനും കൂട്ടിച്ചേര്ക്കാനും തിരുത്തല് വരുത്താനും ക്രിസ്പെര് വിദ്യ സഹായിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന് നിലക്കടലയുടെ കാര്യമെടുക്കാം. അത് ചിലര്ക്ക് അലര്ജിയുണ്ടാക്കാറുണ്ട്. അതിന് കാരണമായ അലര്ജനുണ്ടാക്കുന്ന ജീനിനെ നീക്കംചെയ്ത് നിലക്കടല ഉത്പാദിപ്പിച്ചാല് അലര്ജിയെ പിന്നെ പേടിക്കേണ്ട. ക്രിസ്പെര് വിദ്യയുപയോഗിച്ച് ഇതിനുള്ള നീക്കം നടക്കുകയാണ്.
സുരക്ഷിതമായ കൂണുകള് രൂപപ്പെടുത്തുക, മലമ്പനി പടര്ത്താനുള്ള ശേഷി എടുത്തുകളയാന് പാകത്തില് കൊതുകുകളെ ജനിതകപരിഷ്ക്കരണം വരുത്തുക, കാന്സര് കോശങ്ങളെ ആക്രമിച്ച് നശിപ്പിക്കാന് പാകത്തില് ശരീരത്തിലെ ടി കോശങ്ങളെ പരിഷ്ക്കരിക്കുക - എന്നിങ്ങനെ ക്രിസ്പെര് വിദ്യയുടെ സാധ്യതകളിലേക്ക് വിരല്ചൂണ്ടുന്ന ഗവേഷണങ്ങള് ലോകത്ത് പുരോഗമിക്കുകയാണ്. വംശനാശം സംഭവിച്ച വൂളി മാമത്തുകളെ തിരികെ കൊണ്ടുവരാനുള്ള പദ്ധതിക്ക് പോലും സാധ്യത നല്കുകയാണ് ഈ ജീന് എഡിറ്റിങ് വിദ്യ!
Pic 2 - കാന്സര് കോശങ്ങളെ (പിങ്ക് നിറത്തിലുള്ളത്) തിരഞ്ഞുപിടിച്ച് ആക്രമിക്കാന് പാകത്തില് ഹ്യുമണ് ടി കോശങ്ങളെ (നീലനിറത്തിലുള്ളത്) ക്രിസ്പെര് വിദ്യ വഴി പരിഷ്ക്കരിക്കാനുള്ള ശ്രമത്തിലാണ് ഗവേഷകര്. ചിത്രം കടപ്പാട്: Steve Gschmeissner/SPL
പന്നിയുടെ ഡി.എന്.എ.എഡിറ്റ് ചെയ്യുക വഴി, അവയുടെ അവയവങ്ങള് മനുഷ്യരില് മാറ്റിവെയ്ക്കാന് പാകത്തില് യോഗ്യമാക്കാന് ക്രിസ്പെര് വിദ്യ വഴിതുറന്നു കഴിഞ്ഞു. ക്രിസ്പെര് ഉപയോഗിച്ച് ജീന്എഡിറ്റിങിന് വിധേയമാക്കിയ മനുഷ്യകോശങ്ങള് കാന്സര് രോഗികളില് കുത്തിവെച്ച് ചൈനയില് കഴിഞ്ഞ വര്ഷം പരീക്ഷണ ചികിത്സ തുടങ്ങുകയുണ്ടായി. ചൈനയില് സിച്ചുവാന് സര്വ്വകലാശാലയിലെ ക്യാന്സര്വിദഗ്ധന് ലു യുവിന്റെ നേതൃത്വത്തില് 2016 ഒക്ടോബര് 28 നാണ് ശ്വാാസകോശാര്ബുദം ബാധിച്ച രോഗിയില് ഈ ചികിത്സ ആരംഭിച്ചത്. ക്രിസ്പെര് വിദ്യ മനുഷ്യരില് പരീക്ഷിക്കുന്ന ആദ്യ സംഭവമായി അത്.
യു.എസില് പിറ്റ്സ്ബര്ഗ്, ടെംപിള് സര്വ്വകലാശാലകളിലെ ഗവേഷകര് എച്ച്.ഐ.വി.ബാധിച്ച എലികളില് ജീന് എഡിറ്റിങ് നടത്തിയപ്പോള്, ആ വൈറസിന് പെരുകാനുള്ള ശേഷി നഷ്ടപ്പെട്ടതായി റിപ്പോര്ട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ടത് ഏതാനും ആഴ്ചകള്ക്ക് മുമ്പാണ്. എച്ച്.ഐ.വി.വൈറസിന് കോശങ്ങളില് പെരുകാനുള്ള ജനിതകശേഷി അണച്ചുകളയാന് (ഓഫ് ചെയ്യാന്) ക്രിസ്പെര് വിദ്യ കൊണ്ട് കഴിഞ്ഞത് ഗവേഷകരെ ആവേശഭരിതരാക്കിയിരിക്കുകയാണ്. താമസിയാതെ മനുഷ്യരില് ഈ പരീക്ഷണം ആരംഭിക്കാമെന്ന പ്രതീക്ഷയിലാണ് അവര്.
Pic 3 - എലികളില് എച്ച്.ഐ.വി.പെരുകുന്നത് തടയാന് ക്രിസ്പെര് വിദ്യയുടെ സഹായത്തോടെ ഗവേഷകര്ക്കായി
ബാക്ടീരിയകളുടെ സൂത്രവിദ്യ
പല ആശയങ്ങളും പ്രകൃതിയില് നിന്നാണ് ശാസ്ത്രലോകം കടംകൊള്ളാറുള്ളത്. ക്രിസ്പെര് വിദ്യയുടെ കാര്യവും വ്യത്യസ്തമല്ല. ബാക്ടീരിയ പോലുള്ള സൂക്ഷ്മജീവികള് വൈറസ് ആക്രമണത്തെ പ്രതിരോധിക്കാന് സ്വീകരിക്കുന്ന ഒരു ജനിതക സൂത്രവിദ്യയാണ് ക്രിസ്പെര് വിദ്യയ്ക്ക് അടിസ്ഥാനം. അതിക്രമിച്ച് കയറുന്ന വൈറസുകളുടെ ഡി.എന്.എ.ഭാഗം കവര്ന്നെടുത്ത് 'കാസ്' (Cas) രാസാഗ്നിയുടെ സഹായത്തോടെ സ്വന്തം ഡി.എന്.എ.യില് വെച്ചുപിടിപ്പിക്കുകയാണ് ബാക്ടീരിയ ചെയ്യുക. ഇങ്ങനെ ആവര്ത്തിച്ചു വരുന്ന ഡി.എന്.എ.ശ്രേണീഭാഗങ്ങള് 'ക്രിസ്പെര്' എന്നറിയപ്പെടുന്നു. ക്രിസ്പെര് ശ്രേണികളുടെ ആര്.എന്.എ.കോപ്പികള് സൃഷ്ടിക്കുന്ന ബാക്ടീരിയ, അവ ഉപയോഗിച്ച് വൈറസ് ഡി.എന്.എ.യെ തിരിച്ചറിയുകയും അത്തരം വൈറസുകളുടെ ആക്രമണങ്ങള് ഭാവിയില് ചെറുക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
Pic 4 - മൂന്ന് ഘടകങ്ങള് ചേര്ന്ന ക്രിസ്പെര് സംവിധാനം
ബാക്ടീരിയയുടെ 'ക്രിസ്പെര്' സൂത്രവിദ്യയെ മൂര്ച്ചയേറിയ ഒരു ജീന് എഡിറ്റിങ് ആയുധമായി 2012ല് ഗവേഷകര് രൂപപ്പെടുത്തി. അന്ന് നിലവിലുണ്ടായിരുന്ന പോട്ടീന് അധിഷ്ഠിത ജീന് എഡിറ്റിങ് സങ്കേതങ്ങളായ 'ടാലിന്' (TALEN), 'സിങ്ക് ഫിംഗര്' (Zinc Finger) തുടങ്ങിയ ദുര്ഘട ടെക്നോളജികളെ അപേക്ഷിച്ച്, താരതമ്യേന ലളിതവും ചെലവുകുറഞ്ഞതുമായി 'ക്രിസ്പെര്-കാസ്9' വിദ്യ.
ക്രിസ്പെര് എന്ന ഡി.എന്.എ.ശ്രേണീഭാഗം, ഒരു ഗൈഡ് ആര്.എന്.എ, 'കാസ്9' രാസാഗ്നി - ഇത്രയുമാണ് ക്രിസ്പെര് വിദ്യയുടെ കാതല്. ക്രിസ്പെര് സൃഷ്ടിക്കുന്ന ഗൈഡ് ആര്.എന്.എയ്ക്ക് മനുഷ്യന്റേത് ഉള്പ്പടെ ഏത് ജിനോമിലെയും നിശ്ചിത ശ്രേണീഭാഗം സേര്ച്ചുചെയ്ത് കണ്ടെത്താന് സാധിക്കും. ആ ഡി.എന്.എ.ശ്രേണീഭാഗം കിറുകൃത്യമായി മുറിച്ചുമാറ്റാന് 'കാസ്9' രാസാഗ്നിക്കും കഴിയും. ഇവിടെ ഗൈഡ് ആര്.എന്.എ.വഴികാട്ടിയും, 'കാസ്9' രാസാഗ്നി കത്രികയുമാണ്!
Video 1 ക്രിസ്പെര് വിദ്യ എന്തെന്ന് അതിന്റെ ഉപജ്ഞാതാക്കളിലൊരാളായ ജെന്നിഫര് ദൗഡ്ന വിവരിക്കുന്നത് കാണുക
ഒരു കമ്പ്യൂട്ടര് സോഫ്റ്റ്വേറിനെ പോലെ കൃത്യമായി പ്രോഗ്രാം ചെയ്ത് വ്യത്യസ്ത എഡിറ്റിങ് കൃത്യങ്ങള്ക്ക് ഉപയോഗിക്കാം എന്നതാണ് ക്രിസ്പെര് സംവിധാനത്തിന്റെ പ്രത്യേകത. ജിനോമിലെ ഏത് ശ്രേണീഭാഗം മുറിച്ചുമാറ്റാന് അല്ലെങ്കില് കൂട്ടിച്ചേര്ക്കാന് ആണോ പ്രോഗ്രാം ചെയ്യുന്നത്, അത് കൃത്യമായി നിര്വ്വഹിക്കാന് ക്രിസ്പെര് സംവിധാനത്തിന് കഴിയും. ഒരു ജീവിയുടെ അല്ലെങ്കില് സസ്യത്തിന്റെ ഡി.എന്.എ.യില് വളരെ കൃത്യവും സൂക്ഷ്മവുമായ മാറ്റങ്ങള് വരുത്താന് പാകത്തില് ജിനോം എഞ്ചിനിയറിങിനെ ഈ സംവിധാനം മാറ്റുന്നു.
20 വര്ഷത്തെ ചരിത്രം
മനുഷ്യരിലും മറ്റ് സസ്തനികളിലും ഉപയോഗിക്കാന് പാകത്തില് ക്രിസ്പെര് വിദ്യ രൂപപ്പെട്ടത് 2012 ലാണെങ്കിലും, രണ്ട് പതിറ്റാണ്ട് കാലത്തെ ഗവേഷണത്തിന്റെ പിന്ബലം അതിനുണ്ട്. ക്രിസ്പെറിന്റെ രഹസ്യം അനാവരണം ചെയ്യാന് വര്ഷങ്ങളോളം വിയര്പ്പൊഴുക്കിയ ഗവേഷകരുണ്ട്. ശാസ്ത്രസാങ്കേതികരംഗം മുന്നോട്ടുനീങ്ങുന്നത് എങ്ങനെ എന്നതിന് മികച്ച ഉദാഹരണമായി ക്രിസ്പെറിന്റെ ചരിത്രത്തെ കാണാം.
Pic 5 - സാന്റ പോളയിലെ ചതുപ്പുകള്- ഈ മേഖലയില് നിന്നാണ് ക്രിസ്പെര് ചരിത്രം തുടങ്ങുന്നത്. ചിത്രം: Spain Info
കഥ തുടങ്ങേണ്ടത് സ്പെയിനിലെ മെഡിറ്റനേറിയന് തുറമുഖമായ സാന്റ പോളയില് നിന്നാണ്. മനോഹരമായ കടല്ത്തീരവും വിശാലമായ ഉപ്പളങ്ങളും നിറഞ്ഞ പ്രദേശം. ആ പരിസരത്ത് ജനിച്ച് വളരുകയും സമീപത്തുള്ള അലികാന്റെ സര്വകലാശാലയില് ഗവേഷണവിദ്യാര്ഥിയായി 1989ല് ചേരുകയും ചെയ്ത ഫ്രാന്സിസ്കോ മൊജിക, പഠനവിഷയമായി എടുത്തത് അവിടുത്തെ ചതുപ്പുകളില് കാണപ്പെടുന്ന ഒരിനം ബാക്ടീരിയത്തെയാണ് ( Haloferax mediterranei ). സാന്ദ്രതയേറിയ ലവണജലത്തിലും വളരാന് ശേഷിയുള്ളതാണ് ആ ബാക്ടീരിയം.
ലവണസാന്ദ്രതയുടെ ഫലം ചെറുക്കാനുള്ള രാസാഗ്നികളുടെ ശ്രമഫലമാകാം, ആ ബാക്ടീരിയത്തില് ഒരിനം ഡി.എന്.എ.ശ്രേണീഭാഗങ്ങള് സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നതായി മൊജിക നിരീക്ഷിച്ചു. കുറ്റമറ്റ രീതിയില് 30 ബേസുകളോടെ ആ ഡി.എന്.എ.തുണ്ടുകള് ആവര്ത്തിക്കുന്നു എന്നകാര്യം ആ യുവഗവേഷകന്റെ ജിജ്ഞാസയുണര്ത്തി. 1993 ലാണ് ഈ കണ്ടെത്തല് നടത്തുന്നത്. അന്ന് 28 വയസ്സുള്ള മൊജിക അടുത്ത ഒരു പതിറ്റാണ്ട് കാലം തന്റെ ജിജ്ഞാസയ്ക്ക് ഉത്തരം തേടാന് ചെലവിട്ടു. താന് ആദ്യം പഠനവിധേയമാക്കിയ ബാക്ടീരിയത്തില് മാത്രമല്ല, അവയുടെ അകന്ന ബന്ധുക്കളിലും ഒരേപോലെ ആവര്ത്തിക്കുന്ന ഡി.എന്.എ.ശ്രേണീഭാഗങ്ങള് കണ്ടു.
ആവര്ത്തിക്കുന്ന അത്തരം ഡി.എന്.എ.ശ്രേണിക്ക് 'Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats' അഥവാ CRISPR എന്ന പിന്നീടാണ് പേര് നല്കപ്പെടുന്നത്.
Pic 6 - ഫെങ് ഷാങ് - ക്രിസ്പെര് രംഗത്തെ സൂപ്പര്സ്റ്റാര്. ചിത്രം കടപ്പാട്: കാതറിന് ടൈയ്ലര്
മൊജികയ്ക്ക് മാത്രമല്ല, മറ്റ് രാജ്യങ്ങളിലെ ഗവേഷകര്ക്കും ക്രിസ്പെര് ശ്രേണികളില് താത്പര്യമുണ്ടായി. സദ്ദാം ഹുസൈന്റെ ജൈവായുധങ്ങളെ ചെറുക്കാന് ഫ്രാന്സില് നടന്ന ഗവേഷണം പോലും യാദൃശ്ചികമായി ക്രിസ്പെര് ശ്രേണികളുടെ പഠനത്തിന് മുതല്ക്കൂട്ടായി. കണ്ടെത്തി പത്തുവര്ഷം തികയുമ്പോള്, 2003ലാണ് 'ക്രിസ്പെര്' എന്നത് പ്രതിരോധസംവിധാനം ശക്തിപ്പെടുത്താന് സൂക്ഷ്മജീവികള് രൂപപ്പെടുന്ന സൂത്രവിദ്യയാണെന്ന് മനസിലാകുന്നത്. ക്രിസ്പെര് സംവിധാനത്തിന്റെ ഭാഗമായ 'കാസ്' (Cas) രാസാഗ്നികളെയും ഗവേഷകര് ഇതിനിടെ തിരിച്ചറിഞ്ഞു.
നിശ്ചിത ഡി.എന്.എ ഭാഗങ്ങളെ ലക്ഷ്യംവെച്ച് 'ക്രിസ്പെര് സംവിധാനം' പ്രോഗ്രാംചെയ്യാം എന്ന കണ്ടെത്തലായിരുന്നു ഈ രംഗത്തെ ഒരു സുപ്രധാന മുന്നേറ്റം. 2008ല് ലൂസിയാനോ മാരാഫിനി, എറിക് സോന്തീമര് എന്നീ ഗവേഷകരാണ് ഈ ദിശയിലുള്ള ആദ്യമുന്നേറ്റം നടത്തിയത്.
നിര്ണായക മുന്നേറ്റം
ക്രിസ്പെര് സംവിധാനത്തില് 'കാസ്9' രാസാഗ്നിക്ക് വഴികാട്ടുന്ന ഗൈഡ് ആര്.എന്.എ.രൂപപ്പെടുത്തുന്നതും, ടെസ്റ്റ്ട്യൂബിനുള്ളില് ജീന് എഡിറ്റിങ് ആദ്യമായി വിജയകരമായി നടത്തുന്നതും രണ്ട് വനിതാഗവേഷകരാണ്-ഇമ്മാനുവേല് കാര്പ്പെന്റിയര്, ജെന്നിഫര് ദൗഡ്ന എന്നിവര്. ഇന്ന് നിലവിലുള്ള ക്രിസ്പെര് ജീന് എഡിറ്റിങ് വിദ്യയുടെ ഉപജ്ഞേതാക്കളുടെ കൂട്ടത്തില് ഇവരും ഉള്പ്പെടുന്നു (2012 ഓഗസ്തില് സയന്സ് ജേര്ണലില് ഇവരുടെ പഠനം പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു).
Pic 7 - ഇമ്മാനുവേല് കാര്പ്പെന്റിയര്-ക്രിസ്പെര് എഡിറ്റിങ് വിദ്യ രൂപപ്പെടുത്തിയവരില് ഒരാള്. ചിത്രം കടപ്പാട്: യുമിയ യൂണിവേഴ്സിറ്റി, സ്വീഡന്
കാര്പ്പെന്റിയറും ദൗഡ്നയും തങ്ങളുടെ ഗവേഷണം തുടരുന്ന ഏതാണ്ട് അതേ വേളയില് ചൈനീസ് വംശജനായ അമേരിക്കന് ഗവേഷകന് ഫെങ് ഷാങ്, മനുഷ്യരുടെയും എലികളുടെയും കോശങ്ങളില് ജീന് എഡിറ്റിങ് നടത്താന് പാകത്തില് ക്രിസ്പെര് സംവിധാനം രൂപപ്പെടുത്താനുള്ള കഠിനശ്രമത്തിലായിരുന്നു. ചെറുപ്പത്തില് 'ജുറാസിക് പാര്ക്ക്' എന്ന ഹോളിവുഡ് ചിത്രം കണ്ട് ജനിതകശാസ്ത്രം തലയ്ക്കുപിടിച്ച വ്യക്തിയാണ് ഷാങ്. വെറും 16 വയസ്സുള്ളപ്പോള് ജീന് തെറാപ്പി ലാബില് പ്രവര്ത്തിച്ചു തുടങ്ങിയ ആള്!
മസ്തിഷ്ക്കപഠനത്തിനുള്ള നൂതനസങ്കേതമായ 'ഓപ്റ്റോജനറ്റിക്സ്' (optogenetics) വികസിപ്പിച്ചവരില് പ്രമുഖ അംഗമായ ഷാങ്, അന്ന് നിലവിലുണ്ടായിരുന്ന ജീന് എഡിറ്റിങ് വിദ്യകളെല്ലാം പ്രയോഗിച്ച് ഗുണദോഷങ്ങള് മനസിലാക്കിയ ശേഷമാണ് ക്രിസ്പെര് സങ്കേതത്തിലേക്ക് എത്തുന്നത്. മനുഷ്യന് ഉള്പ്പടെയുള്ള സസ്തനികളില് ജീന് എഡിറ്റിങ് നടത്താന് പാകത്തില് ക്രിസ്പെര് വിദ്യ വികസിപ്പിക്കുന്നതില് 2012ല് ഷാങ് വിജയിച്ചു. 2013 ജനുവരി മൂന്നിന് 'സയന്സ് ജേര്ണലി'ല് ഷാങിന്റെ സുപ്രധാന പ്രബന്ധം പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. ക്രിസ്പെര് ചരിത്രത്തില് ഏറ്റവുമധികം സൈറ്റേഷന് ലഭിച്ച പ്രബന്ധമാണത്. സീനിയര് ഹാര്വാഡ് പ്രൊഫസര് ജോര്ജ് ചര്ച്ച് 2012 ല് തന്നെ ക്രിസ്പെര് സംവിധാനം മനുഷ്യകോശങ്ങളില് ജീന് എഡിറ്റിങിന് ഉപയോഗിക്കാമെന്ന് തെളിയിച്ചു. അദ്ദേഹത്തിന്റെ പേപ്പറും ഷാങിന്റെ പ്രബന്ധത്തിനൊപ്പം സയന്സ് ജേര്ണല് പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു.
Pic 8 - ജെന്നിഫര് ദൗഡ്ന-ക്രസ്പെര് വിദ്യയുടെ ഉപജ്ഞാതാക്കളിലൊരാള്. ചിത്രം കടപ്പാട്: സാം വില്ലാര്ഡ്
ക്രിസ്പെര്-കാസ്9 വിദ്യയുടെ കണ്ടെത്തല് ഷാങിനെ ജീവതന്മാത്രരംഗത്ത് താരപദവിയിലേക്കുയര്ത്തി. ക്രിസ്പെര് വിദ്യയുടെ പേറ്റന്റ് ഷാങിന്റെ മാതൃസ്ഥാപനമായ മസാച്യൂസെറ്റ്സ് ഇന്സ്റ്റിട്ട്യൂട്ട് ഓഫ് ടെക്നോളജി (എം.ഐ.ടി) ആണ് കരസ്ഥമാക്കിയത്. 2014 ഏപ്രിലില് നല്കപ്പെട്ട പേറ്റന്റില് ആ വിദ്യയുടെ കണ്ടെത്തിയവരില് മുഖ്യസ്ഥാനം ഷാങിനാണ് നല്കിയിരിക്കുന്നത്.
2013 ആദ്യം ഷാങിന്റെയും ചര്ച്ചിന്റെയും പഠനറിപ്പോര്ട്ടുകള് പുറത്തുവന്നതോടെ, ജീവതന്മാത്രാരംഗത്തെ ഏറ്റവും ആവേശമുണര്ത്തുന്ന സംഗതിയായി ക്രിസ്പെര്-കാസ്9 മാറി. ഏറെക്കാലമായി പ്രതീക്ഷിച്ചിരുന്നു സുപ്രധാന മുന്നേറ്റം എന്നനിലയ്ക്ക് ഇരുകൈയും നീട്ടി ഈ വിദ്യയെ ശാസ്ത്രലോകം ഏറ്റെടുത്തു. ഗൂഗിളില് ഏറ്റവുമധികം സെര്ച്ച് ചെയ്യപ്പെടുന്ന ഒന്നായി ക്രിസ്പെര് മാറി. ബയോകെമിസ്ട്രിയില് ഏറ്റവും കൂടുതല് ഗവേഷണം നടക്കുന്ന രംഗമായി ക്രിസ്പെര് പരിണമിച്ചു. നൂറുകണക്കിന് പരീക്ഷണശാലകളും യൂണിവേഴ്സിറ്റികളും ക്രിസ്പെര് ഗവേഷണത്തിന്റെ ഊര്ജിത മേഖലകളായി പരിണമിച്ചു.
Pic 9 - ജോര്ജ് ചര്ച്ച്-ചിത്രം കടപ്പാട്: സ്റ്റീവ് ജുര്വെറ്റ്സണ്/വിക്കിമീഡിയ
പക്ഷേ, ക്രിസ്പെര് വിദ്യ അതിന്റെ ബാല്യത്തിലാണെന്ന കാര്യം ഗവേഷകര്ക്കറിയാം. പരിഹരിക്കപ്പെടേണ്ട ഒട്ടേറെ ശാസ്ത്ര, നൈതിക പ്രശ്നങ്ങള് ക്രിസ്പെര് വിദ്യയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് അവശേഷിക്കുന്നു.
ബാക്ടീരിയയുടെ പ്രതിരോധസംവിധാനത്തില് നിന്നുള്ളതാണ് ക്രിസ്പെര് എന്നതിനാല്, അതുപയോഗിച്ച് മനുഷ്യരില് ജീന് എഡിറ്റിങ് നടത്തിയാല് ശരീരപ്രതിരോധ സംവിധാനത്തെ അത് സ്വാധീനിക്കില്ലേ എന്ന ചോദ്യം പ്രസക്തമാണ്. കോശങ്ങളെ ക്രിസ്പെര് ഫാക്ടറികളാക്കാന് ഇത് ഇടയാക്കില്ലേ എന്ന സന്ദേഹവും ശക്തമാണ്.
Video 2 ക്രിസ്പെര് വിദ്യ ലളിതമാണ് ചെലവുകുറഞ്ഞതാണ് എന്ന് പറയുമ്പോള് അര്ഥമാക്കുന്നതെന്ത്-ഈ വീഡിയോ കാണുക
നൈതിക പ്രശ്നങ്ങളില് ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ടത് സ്വാര്ഥതാത്പര്യങ്ങള്ക്കായി ക്രിസ്പെര് വിദ്യ ദുരുപയോഗം ചെയ്യപ്പെടില്ലേ എന്നതാണ്. ഡിസൈനര് കുഞ്ഞുങ്ങളെ സൃഷ്ടിക്കാനും, അതുവഴി മുന്തിയ ഗുണങ്ങള് മാത്രമുള്ള ഒരു തലമുറയെ വാര്ത്തെടുക്കാനും ഈ വിദ്യ വഴിയൊരുക്കില്ലേ എന്നതാണ് ഉയരുന്ന ചോദ്യം.
ഇതൊക്കെ ശാസ്ത്രീയമായും രാഷ്ട്രീയമായും പരിഹരിക്കപ്പെടേണ്ട പ്രശ്നങ്ങളാണ്. ശൈശാവസ്ഥയിലുള്ള ഒരു സംവിധാനത്തില് ഇത്തരം പ്രശ്നങ്ങള് സാധാരണമാണെന്നും, ആവശ്യമായ സമയത്ത് അവ പരിഹരിക്കപ്പെടുമെന്നുമുള്ള ആത്മവിശ്വാസത്തിലാണ് ഗവേഷകര്.
References -
1. 'The Heroes of CRISPR', by Eric S. Lander. Cell, 14 January 2016.
2. 'The new frontier of genome engineering with CRISPR-Cas9', by Jennifer Doudna And Emmanuelle Charpentier. Science:346,6213, 28 Nov 2014.
3.'Meet one of the world's most groundbreaking scientists. He is 34', by Sharon Begley. statnews.com, 6 Nov 2015.
4. 'Genetically-modified humans: what is CRISPR and how does it work?', by Abigail Beall. wired.co.uk, 5 Feb 2017
- ജോസഫ് ആന്റണി
* മാതൃഭൂമി ഓണ്ലൈനില് (2017 മെയ് 16) പ്രസിദ്ധീകരിച്ചത്
ജീന് എഡിറ്റിങ് എന്ന് കേള്ക്കുമ്പോള് ചിലരെങ്കിലും നെറ്റിചുളിച്ചേക്കാം. മനുഷ്യശരീരത്തില് ഏതാണ്ട് നൂറുലക്ഷം കോടി കോശങ്ങളുണ്ടെന്നാണ് കണക്ക്. നേരിട്ട് കാണാന് കഴിയാത്തത്ര ചെറുതാണവ. അങ്ങനെയുള്ള കോശങ്ങളുടെ കേന്ദ്രത്തിലാണ്, ജീവന്റെ തന്മാത്രയായ ഡി.എന്.എ.ഉള്ളത്. ജീവല്പ്രവര്ത്തനങ്ങള്ക്ക് ആവശ്യമായ രാസനിര്ദേശങ്ങള് അടങ്ങിയ ഡി.എന്.എ. ശ്രേണീഭാഗങ്ങളാണ് ജീനുകള്. അപ്പോള് ജീനുകള് എത്ര ചെറുതായിരിക്കും. അവയെ എഡിറ്റ് ചെയ്യുകയെന്ന് പറഞ്ഞാല്, കുട്ടിക്കളിയോ!
ജീന് എഡിറ്റിങ് തീര്ച്ചയായും കുട്ടിക്കളിയല്ല. ലോകത്ത് ഏറ്റവും ഊര്ജിതമായി ഗവേഷണം നടക്കുന്ന മേഖലയാണത്, ഏറെ സാധ്യത കല്പ്പിക്കപ്പെടുന്ന പഠനമേഖല. കോടിക്കണക്കിന് ഡോളര് ഈ രംഗത്ത് മുതല് മുടക്കാന് സ്ഥാപനങ്ങളും വ്യക്തികളും മത്സരിക്കുന്നു. ലോകമെങ്ങും നൂറുകണക്കിന് പരീക്ഷണശാലകളില് ജീന് എഡിറ്റിങ് ഗവേഷണം പുരോഗമിക്കുന്നു.
ഈ ആവേശത്തിന്റെയൊക്കെ അടിസ്ഥാനം നാലുവര്ഷം മുമ്പ് കണ്ടെത്തിയ ഒരു ജീന് എഡിറ്റിങ് വിദ്യയാണെന്നറിയുക. ജിനോം എഞ്ചിനിയറിങിന്റെ തലക്കുറി മാറ്റാന് ശേഷിയുള്ള ആ വിദ്യയുടെ പേര് 'ക്രിസ്പെര്-കാസ്9 (CRISPR-Cas9) ടെക്നോളജി' എന്നാണ്. പേര് വായില്കൊള്ളില്ലഎന്നേ ഉള്ളൂ. സംഭവം സിംപിളാണ്, അതുപോലെ പവര്ഫുളുമാണെന്ന് വിദഗ്ധര് പറയുന്നു. നമുക്കിതിനെ 'ക്രിസ്പെര് വിദ്യ'യെന്ന് ചുരുക്കി വിളിക്കാം.
നിലവിലുണ്ടായിരുന്ന ജീന് എഡിറ്റിങ് വിദ്യകളെ അപേക്ഷിച്ച് ഏറെ ലളിതവും ചെലവ് കുറഞ്ഞതുമാണ് ക്രിസ്പെര് വിദ്യ. എന്നാല്, കൃത്യത വളരെ കൂടുതലും!
സാധ്യതകളുടെ അപാരത
കാര്ഷികഗവേഷണം മുതല് ബയോമെഡിക്കല് രംഗം വരെയുള്ള മേഖലകളില് അപാര സാധ്യതകളാണ് ഈ ജീന് എഡിറ്റിങ് വിദ്യയ്ക്ക് കല്പ്പിക്കപ്പെടുന്നത്. മനുഷ്യരുടേതടക്കം ഏത് ജിനോമില് നിന്നു വേണമെങ്കിലും നിശ്ചിത ഡി.എന്.എ.ശ്രേണീഭാഗങ്ങളെ അങ്ങേയറ്റം കൃത്യതയോടെ എഡിറ്റ് ചെയ്ത് നീക്കാനും കൂട്ടിച്ചേര്ക്കാനും തിരുത്തല് വരുത്താനും ക്രിസ്പെര് വിദ്യ സഹായിക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന് നിലക്കടലയുടെ കാര്യമെടുക്കാം. അത് ചിലര്ക്ക് അലര്ജിയുണ്ടാക്കാറുണ്ട്. അതിന് കാരണമായ അലര്ജനുണ്ടാക്കുന്ന ജീനിനെ നീക്കംചെയ്ത് നിലക്കടല ഉത്പാദിപ്പിച്ചാല് അലര്ജിയെ പിന്നെ പേടിക്കേണ്ട. ക്രിസ്പെര് വിദ്യയുപയോഗിച്ച് ഇതിനുള്ള നീക്കം നടക്കുകയാണ്.
സുരക്ഷിതമായ കൂണുകള് രൂപപ്പെടുത്തുക, മലമ്പനി പടര്ത്താനുള്ള ശേഷി എടുത്തുകളയാന് പാകത്തില് കൊതുകുകളെ ജനിതകപരിഷ്ക്കരണം വരുത്തുക, കാന്സര് കോശങ്ങളെ ആക്രമിച്ച് നശിപ്പിക്കാന് പാകത്തില് ശരീരത്തിലെ ടി കോശങ്ങളെ പരിഷ്ക്കരിക്കുക - എന്നിങ്ങനെ ക്രിസ്പെര് വിദ്യയുടെ സാധ്യതകളിലേക്ക് വിരല്ചൂണ്ടുന്ന ഗവേഷണങ്ങള് ലോകത്ത് പുരോഗമിക്കുകയാണ്. വംശനാശം സംഭവിച്ച വൂളി മാമത്തുകളെ തിരികെ കൊണ്ടുവരാനുള്ള പദ്ധതിക്ക് പോലും സാധ്യത നല്കുകയാണ് ഈ ജീന് എഡിറ്റിങ് വിദ്യ!
പന്നിയുടെ ഡി.എന്.എ.എഡിറ്റ് ചെയ്യുക വഴി, അവയുടെ അവയവങ്ങള് മനുഷ്യരില് മാറ്റിവെയ്ക്കാന് പാകത്തില് യോഗ്യമാക്കാന് ക്രിസ്പെര് വിദ്യ വഴിതുറന്നു കഴിഞ്ഞു. ക്രിസ്പെര് ഉപയോഗിച്ച് ജീന്എഡിറ്റിങിന് വിധേയമാക്കിയ മനുഷ്യകോശങ്ങള് കാന്സര് രോഗികളില് കുത്തിവെച്ച് ചൈനയില് കഴിഞ്ഞ വര്ഷം പരീക്ഷണ ചികിത്സ തുടങ്ങുകയുണ്ടായി. ചൈനയില് സിച്ചുവാന് സര്വ്വകലാശാലയിലെ ക്യാന്സര്വിദഗ്ധന് ലു യുവിന്റെ നേതൃത്വത്തില് 2016 ഒക്ടോബര് 28 നാണ് ശ്വാാസകോശാര്ബുദം ബാധിച്ച രോഗിയില് ഈ ചികിത്സ ആരംഭിച്ചത്. ക്രിസ്പെര് വിദ്യ മനുഷ്യരില് പരീക്ഷിക്കുന്ന ആദ്യ സംഭവമായി അത്.
യു.എസില് പിറ്റ്സ്ബര്ഗ്, ടെംപിള് സര്വ്വകലാശാലകളിലെ ഗവേഷകര് എച്ച്.ഐ.വി.ബാധിച്ച എലികളില് ജീന് എഡിറ്റിങ് നടത്തിയപ്പോള്, ആ വൈറസിന് പെരുകാനുള്ള ശേഷി നഷ്ടപ്പെട്ടതായി റിപ്പോര്ട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ടത് ഏതാനും ആഴ്ചകള്ക്ക് മുമ്പാണ്. എച്ച്.ഐ.വി.വൈറസിന് കോശങ്ങളില് പെരുകാനുള്ള ജനിതകശേഷി അണച്ചുകളയാന് (ഓഫ് ചെയ്യാന്) ക്രിസ്പെര് വിദ്യ കൊണ്ട് കഴിഞ്ഞത് ഗവേഷകരെ ആവേശഭരിതരാക്കിയിരിക്കുകയാണ്. താമസിയാതെ മനുഷ്യരില് ഈ പരീക്ഷണം ആരംഭിക്കാമെന്ന പ്രതീക്ഷയിലാണ് അവര്.
ബാക്ടീരിയകളുടെ സൂത്രവിദ്യ
പല ആശയങ്ങളും പ്രകൃതിയില് നിന്നാണ് ശാസ്ത്രലോകം കടംകൊള്ളാറുള്ളത്. ക്രിസ്പെര് വിദ്യയുടെ കാര്യവും വ്യത്യസ്തമല്ല. ബാക്ടീരിയ പോലുള്ള സൂക്ഷ്മജീവികള് വൈറസ് ആക്രമണത്തെ പ്രതിരോധിക്കാന് സ്വീകരിക്കുന്ന ഒരു ജനിതക സൂത്രവിദ്യയാണ് ക്രിസ്പെര് വിദ്യയ്ക്ക് അടിസ്ഥാനം. അതിക്രമിച്ച് കയറുന്ന വൈറസുകളുടെ ഡി.എന്.എ.ഭാഗം കവര്ന്നെടുത്ത് 'കാസ്' (Cas) രാസാഗ്നിയുടെ സഹായത്തോടെ സ്വന്തം ഡി.എന്.എ.യില് വെച്ചുപിടിപ്പിക്കുകയാണ് ബാക്ടീരിയ ചെയ്യുക. ഇങ്ങനെ ആവര്ത്തിച്ചു വരുന്ന ഡി.എന്.എ.ശ്രേണീഭാഗങ്ങള് 'ക്രിസ്പെര്' എന്നറിയപ്പെടുന്നു. ക്രിസ്പെര് ശ്രേണികളുടെ ആര്.എന്.എ.കോപ്പികള് സൃഷ്ടിക്കുന്ന ബാക്ടീരിയ, അവ ഉപയോഗിച്ച് വൈറസ് ഡി.എന്.എ.യെ തിരിച്ചറിയുകയും അത്തരം വൈറസുകളുടെ ആക്രമണങ്ങള് ഭാവിയില് ചെറുക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
ബാക്ടീരിയയുടെ 'ക്രിസ്പെര്' സൂത്രവിദ്യയെ മൂര്ച്ചയേറിയ ഒരു ജീന് എഡിറ്റിങ് ആയുധമായി 2012ല് ഗവേഷകര് രൂപപ്പെടുത്തി. അന്ന് നിലവിലുണ്ടായിരുന്ന പോട്ടീന് അധിഷ്ഠിത ജീന് എഡിറ്റിങ് സങ്കേതങ്ങളായ 'ടാലിന്' (TALEN), 'സിങ്ക് ഫിംഗര്' (Zinc Finger) തുടങ്ങിയ ദുര്ഘട ടെക്നോളജികളെ അപേക്ഷിച്ച്, താരതമ്യേന ലളിതവും ചെലവുകുറഞ്ഞതുമായി 'ക്രിസ്പെര്-കാസ്9' വിദ്യ.
ക്രിസ്പെര് എന്ന ഡി.എന്.എ.ശ്രേണീഭാഗം, ഒരു ഗൈഡ് ആര്.എന്.എ, 'കാസ്9' രാസാഗ്നി - ഇത്രയുമാണ് ക്രിസ്പെര് വിദ്യയുടെ കാതല്. ക്രിസ്പെര് സൃഷ്ടിക്കുന്ന ഗൈഡ് ആര്.എന്.എയ്ക്ക് മനുഷ്യന്റേത് ഉള്പ്പടെ ഏത് ജിനോമിലെയും നിശ്ചിത ശ്രേണീഭാഗം സേര്ച്ചുചെയ്ത് കണ്ടെത്താന് സാധിക്കും. ആ ഡി.എന്.എ.ശ്രേണീഭാഗം കിറുകൃത്യമായി മുറിച്ചുമാറ്റാന് 'കാസ്9' രാസാഗ്നിക്കും കഴിയും. ഇവിടെ ഗൈഡ് ആര്.എന്.എ.വഴികാട്ടിയും, 'കാസ്9' രാസാഗ്നി കത്രികയുമാണ്!
Video 1 ക്രിസ്പെര് വിദ്യ എന്തെന്ന് അതിന്റെ ഉപജ്ഞാതാക്കളിലൊരാളായ ജെന്നിഫര് ദൗഡ്ന വിവരിക്കുന്നത് കാണുക
ഒരു കമ്പ്യൂട്ടര് സോഫ്റ്റ്വേറിനെ പോലെ കൃത്യമായി പ്രോഗ്രാം ചെയ്ത് വ്യത്യസ്ത എഡിറ്റിങ് കൃത്യങ്ങള്ക്ക് ഉപയോഗിക്കാം എന്നതാണ് ക്രിസ്പെര് സംവിധാനത്തിന്റെ പ്രത്യേകത. ജിനോമിലെ ഏത് ശ്രേണീഭാഗം മുറിച്ചുമാറ്റാന് അല്ലെങ്കില് കൂട്ടിച്ചേര്ക്കാന് ആണോ പ്രോഗ്രാം ചെയ്യുന്നത്, അത് കൃത്യമായി നിര്വ്വഹിക്കാന് ക്രിസ്പെര് സംവിധാനത്തിന് കഴിയും. ഒരു ജീവിയുടെ അല്ലെങ്കില് സസ്യത്തിന്റെ ഡി.എന്.എ.യില് വളരെ കൃത്യവും സൂക്ഷ്മവുമായ മാറ്റങ്ങള് വരുത്താന് പാകത്തില് ജിനോം എഞ്ചിനിയറിങിനെ ഈ സംവിധാനം മാറ്റുന്നു.
20 വര്ഷത്തെ ചരിത്രം
മനുഷ്യരിലും മറ്റ് സസ്തനികളിലും ഉപയോഗിക്കാന് പാകത്തില് ക്രിസ്പെര് വിദ്യ രൂപപ്പെട്ടത് 2012 ലാണെങ്കിലും, രണ്ട് പതിറ്റാണ്ട് കാലത്തെ ഗവേഷണത്തിന്റെ പിന്ബലം അതിനുണ്ട്. ക്രിസ്പെറിന്റെ രഹസ്യം അനാവരണം ചെയ്യാന് വര്ഷങ്ങളോളം വിയര്പ്പൊഴുക്കിയ ഗവേഷകരുണ്ട്. ശാസ്ത്രസാങ്കേതികരംഗം മുന്നോട്ടുനീങ്ങുന്നത് എങ്ങനെ എന്നതിന് മികച്ച ഉദാഹരണമായി ക്രിസ്പെറിന്റെ ചരിത്രത്തെ കാണാം.
കഥ തുടങ്ങേണ്ടത് സ്പെയിനിലെ മെഡിറ്റനേറിയന് തുറമുഖമായ സാന്റ പോളയില് നിന്നാണ്. മനോഹരമായ കടല്ത്തീരവും വിശാലമായ ഉപ്പളങ്ങളും നിറഞ്ഞ പ്രദേശം. ആ പരിസരത്ത് ജനിച്ച് വളരുകയും സമീപത്തുള്ള അലികാന്റെ സര്വകലാശാലയില് ഗവേഷണവിദ്യാര്ഥിയായി 1989ല് ചേരുകയും ചെയ്ത ഫ്രാന്സിസ്കോ മൊജിക, പഠനവിഷയമായി എടുത്തത് അവിടുത്തെ ചതുപ്പുകളില് കാണപ്പെടുന്ന ഒരിനം ബാക്ടീരിയത്തെയാണ് ( Haloferax mediterranei ). സാന്ദ്രതയേറിയ ലവണജലത്തിലും വളരാന് ശേഷിയുള്ളതാണ് ആ ബാക്ടീരിയം.
ലവണസാന്ദ്രതയുടെ ഫലം ചെറുക്കാനുള്ള രാസാഗ്നികളുടെ ശ്രമഫലമാകാം, ആ ബാക്ടീരിയത്തില് ഒരിനം ഡി.എന്.എ.ശ്രേണീഭാഗങ്ങള് സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നതായി മൊജിക നിരീക്ഷിച്ചു. കുറ്റമറ്റ രീതിയില് 30 ബേസുകളോടെ ആ ഡി.എന്.എ.തുണ്ടുകള് ആവര്ത്തിക്കുന്നു എന്നകാര്യം ആ യുവഗവേഷകന്റെ ജിജ്ഞാസയുണര്ത്തി. 1993 ലാണ് ഈ കണ്ടെത്തല് നടത്തുന്നത്. അന്ന് 28 വയസ്സുള്ള മൊജിക അടുത്ത ഒരു പതിറ്റാണ്ട് കാലം തന്റെ ജിജ്ഞാസയ്ക്ക് ഉത്തരം തേടാന് ചെലവിട്ടു. താന് ആദ്യം പഠനവിധേയമാക്കിയ ബാക്ടീരിയത്തില് മാത്രമല്ല, അവയുടെ അകന്ന ബന്ധുക്കളിലും ഒരേപോലെ ആവര്ത്തിക്കുന്ന ഡി.എന്.എ.ശ്രേണീഭാഗങ്ങള് കണ്ടു.
ആവര്ത്തിക്കുന്ന അത്തരം ഡി.എന്.എ.ശ്രേണിക്ക് 'Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats' അഥവാ CRISPR എന്ന പിന്നീടാണ് പേര് നല്കപ്പെടുന്നത്.
മൊജികയ്ക്ക് മാത്രമല്ല, മറ്റ് രാജ്യങ്ങളിലെ ഗവേഷകര്ക്കും ക്രിസ്പെര് ശ്രേണികളില് താത്പര്യമുണ്ടായി. സദ്ദാം ഹുസൈന്റെ ജൈവായുധങ്ങളെ ചെറുക്കാന് ഫ്രാന്സില് നടന്ന ഗവേഷണം പോലും യാദൃശ്ചികമായി ക്രിസ്പെര് ശ്രേണികളുടെ പഠനത്തിന് മുതല്ക്കൂട്ടായി. കണ്ടെത്തി പത്തുവര്ഷം തികയുമ്പോള്, 2003ലാണ് 'ക്രിസ്പെര്' എന്നത് പ്രതിരോധസംവിധാനം ശക്തിപ്പെടുത്താന് സൂക്ഷ്മജീവികള് രൂപപ്പെടുന്ന സൂത്രവിദ്യയാണെന്ന് മനസിലാകുന്നത്. ക്രിസ്പെര് സംവിധാനത്തിന്റെ ഭാഗമായ 'കാസ്' (Cas) രാസാഗ്നികളെയും ഗവേഷകര് ഇതിനിടെ തിരിച്ചറിഞ്ഞു.
നിശ്ചിത ഡി.എന്.എ ഭാഗങ്ങളെ ലക്ഷ്യംവെച്ച് 'ക്രിസ്പെര് സംവിധാനം' പ്രോഗ്രാംചെയ്യാം എന്ന കണ്ടെത്തലായിരുന്നു ഈ രംഗത്തെ ഒരു സുപ്രധാന മുന്നേറ്റം. 2008ല് ലൂസിയാനോ മാരാഫിനി, എറിക് സോന്തീമര് എന്നീ ഗവേഷകരാണ് ഈ ദിശയിലുള്ള ആദ്യമുന്നേറ്റം നടത്തിയത്.
നിര്ണായക മുന്നേറ്റം
ക്രിസ്പെര് സംവിധാനത്തില് 'കാസ്9' രാസാഗ്നിക്ക് വഴികാട്ടുന്ന ഗൈഡ് ആര്.എന്.എ.രൂപപ്പെടുത്തുന്നതും, ടെസ്റ്റ്ട്യൂബിനുള്ളില് ജീന് എഡിറ്റിങ് ആദ്യമായി വിജയകരമായി നടത്തുന്നതും രണ്ട് വനിതാഗവേഷകരാണ്-ഇമ്മാനുവേല് കാര്പ്പെന്റിയര്, ജെന്നിഫര് ദൗഡ്ന എന്നിവര്. ഇന്ന് നിലവിലുള്ള ക്രിസ്പെര് ജീന് എഡിറ്റിങ് വിദ്യയുടെ ഉപജ്ഞേതാക്കളുടെ കൂട്ടത്തില് ഇവരും ഉള്പ്പെടുന്നു (2012 ഓഗസ്തില് സയന്സ് ജേര്ണലില് ഇവരുടെ പഠനം പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു).
കാര്പ്പെന്റിയറും ദൗഡ്നയും തങ്ങളുടെ ഗവേഷണം തുടരുന്ന ഏതാണ്ട് അതേ വേളയില് ചൈനീസ് വംശജനായ അമേരിക്കന് ഗവേഷകന് ഫെങ് ഷാങ്, മനുഷ്യരുടെയും എലികളുടെയും കോശങ്ങളില് ജീന് എഡിറ്റിങ് നടത്താന് പാകത്തില് ക്രിസ്പെര് സംവിധാനം രൂപപ്പെടുത്താനുള്ള കഠിനശ്രമത്തിലായിരുന്നു. ചെറുപ്പത്തില് 'ജുറാസിക് പാര്ക്ക്' എന്ന ഹോളിവുഡ് ചിത്രം കണ്ട് ജനിതകശാസ്ത്രം തലയ്ക്കുപിടിച്ച വ്യക്തിയാണ് ഷാങ്. വെറും 16 വയസ്സുള്ളപ്പോള് ജീന് തെറാപ്പി ലാബില് പ്രവര്ത്തിച്ചു തുടങ്ങിയ ആള്!
മസ്തിഷ്ക്കപഠനത്തിനുള്ള നൂതനസങ്കേതമായ 'ഓപ്റ്റോജനറ്റിക്സ്' (optogenetics) വികസിപ്പിച്ചവരില് പ്രമുഖ അംഗമായ ഷാങ്, അന്ന് നിലവിലുണ്ടായിരുന്ന ജീന് എഡിറ്റിങ് വിദ്യകളെല്ലാം പ്രയോഗിച്ച് ഗുണദോഷങ്ങള് മനസിലാക്കിയ ശേഷമാണ് ക്രിസ്പെര് സങ്കേതത്തിലേക്ക് എത്തുന്നത്. മനുഷ്യന് ഉള്പ്പടെയുള്ള സസ്തനികളില് ജീന് എഡിറ്റിങ് നടത്താന് പാകത്തില് ക്രിസ്പെര് വിദ്യ വികസിപ്പിക്കുന്നതില് 2012ല് ഷാങ് വിജയിച്ചു. 2013 ജനുവരി മൂന്നിന് 'സയന്സ് ജേര്ണലി'ല് ഷാങിന്റെ സുപ്രധാന പ്രബന്ധം പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. ക്രിസ്പെര് ചരിത്രത്തില് ഏറ്റവുമധികം സൈറ്റേഷന് ലഭിച്ച പ്രബന്ധമാണത്. സീനിയര് ഹാര്വാഡ് പ്രൊഫസര് ജോര്ജ് ചര്ച്ച് 2012 ല് തന്നെ ക്രിസ്പെര് സംവിധാനം മനുഷ്യകോശങ്ങളില് ജീന് എഡിറ്റിങിന് ഉപയോഗിക്കാമെന്ന് തെളിയിച്ചു. അദ്ദേഹത്തിന്റെ പേപ്പറും ഷാങിന്റെ പ്രബന്ധത്തിനൊപ്പം സയന്സ് ജേര്ണല് പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു.
ക്രിസ്പെര്-കാസ്9 വിദ്യയുടെ കണ്ടെത്തല് ഷാങിനെ ജീവതന്മാത്രരംഗത്ത് താരപദവിയിലേക്കുയര്ത്തി. ക്രിസ്പെര് വിദ്യയുടെ പേറ്റന്റ് ഷാങിന്റെ മാതൃസ്ഥാപനമായ മസാച്യൂസെറ്റ്സ് ഇന്സ്റ്റിട്ട്യൂട്ട് ഓഫ് ടെക്നോളജി (എം.ഐ.ടി) ആണ് കരസ്ഥമാക്കിയത്. 2014 ഏപ്രിലില് നല്കപ്പെട്ട പേറ്റന്റില് ആ വിദ്യയുടെ കണ്ടെത്തിയവരില് മുഖ്യസ്ഥാനം ഷാങിനാണ് നല്കിയിരിക്കുന്നത്.
2013 ആദ്യം ഷാങിന്റെയും ചര്ച്ചിന്റെയും പഠനറിപ്പോര്ട്ടുകള് പുറത്തുവന്നതോടെ, ജീവതന്മാത്രാരംഗത്തെ ഏറ്റവും ആവേശമുണര്ത്തുന്ന സംഗതിയായി ക്രിസ്പെര്-കാസ്9 മാറി. ഏറെക്കാലമായി പ്രതീക്ഷിച്ചിരുന്നു സുപ്രധാന മുന്നേറ്റം എന്നനിലയ്ക്ക് ഇരുകൈയും നീട്ടി ഈ വിദ്യയെ ശാസ്ത്രലോകം ഏറ്റെടുത്തു. ഗൂഗിളില് ഏറ്റവുമധികം സെര്ച്ച് ചെയ്യപ്പെടുന്ന ഒന്നായി ക്രിസ്പെര് മാറി. ബയോകെമിസ്ട്രിയില് ഏറ്റവും കൂടുതല് ഗവേഷണം നടക്കുന്ന രംഗമായി ക്രിസ്പെര് പരിണമിച്ചു. നൂറുകണക്കിന് പരീക്ഷണശാലകളും യൂണിവേഴ്സിറ്റികളും ക്രിസ്പെര് ഗവേഷണത്തിന്റെ ഊര്ജിത മേഖലകളായി പരിണമിച്ചു.
പക്ഷേ, ക്രിസ്പെര് വിദ്യ അതിന്റെ ബാല്യത്തിലാണെന്ന കാര്യം ഗവേഷകര്ക്കറിയാം. പരിഹരിക്കപ്പെടേണ്ട ഒട്ടേറെ ശാസ്ത്ര, നൈതിക പ്രശ്നങ്ങള് ക്രിസ്പെര് വിദ്യയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് അവശേഷിക്കുന്നു.
ബാക്ടീരിയയുടെ പ്രതിരോധസംവിധാനത്തില് നിന്നുള്ളതാണ് ക്രിസ്പെര് എന്നതിനാല്, അതുപയോഗിച്ച് മനുഷ്യരില് ജീന് എഡിറ്റിങ് നടത്തിയാല് ശരീരപ്രതിരോധ സംവിധാനത്തെ അത് സ്വാധീനിക്കില്ലേ എന്ന ചോദ്യം പ്രസക്തമാണ്. കോശങ്ങളെ ക്രിസ്പെര് ഫാക്ടറികളാക്കാന് ഇത് ഇടയാക്കില്ലേ എന്ന സന്ദേഹവും ശക്തമാണ്.
Video 2 ക്രിസ്പെര് വിദ്യ ലളിതമാണ് ചെലവുകുറഞ്ഞതാണ് എന്ന് പറയുമ്പോള് അര്ഥമാക്കുന്നതെന്ത്-ഈ വീഡിയോ കാണുക
നൈതിക പ്രശ്നങ്ങളില് ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ടത് സ്വാര്ഥതാത്പര്യങ്ങള്ക്കായി ക്രിസ്പെര് വിദ്യ ദുരുപയോഗം ചെയ്യപ്പെടില്ലേ എന്നതാണ്. ഡിസൈനര് കുഞ്ഞുങ്ങളെ സൃഷ്ടിക്കാനും, അതുവഴി മുന്തിയ ഗുണങ്ങള് മാത്രമുള്ള ഒരു തലമുറയെ വാര്ത്തെടുക്കാനും ഈ വിദ്യ വഴിയൊരുക്കില്ലേ എന്നതാണ് ഉയരുന്ന ചോദ്യം.
ഇതൊക്കെ ശാസ്ത്രീയമായും രാഷ്ട്രീയമായും പരിഹരിക്കപ്പെടേണ്ട പ്രശ്നങ്ങളാണ്. ശൈശാവസ്ഥയിലുള്ള ഒരു സംവിധാനത്തില് ഇത്തരം പ്രശ്നങ്ങള് സാധാരണമാണെന്നും, ആവശ്യമായ സമയത്ത് അവ പരിഹരിക്കപ്പെടുമെന്നുമുള്ള ആത്മവിശ്വാസത്തിലാണ് ഗവേഷകര്.
References -
1. 'The Heroes of CRISPR', by Eric S. Lander. Cell, 14 January 2016.
2. 'The new frontier of genome engineering with CRISPR-Cas9', by Jennifer Doudna And Emmanuelle Charpentier. Science:346,6213, 28 Nov 2014.
3.'Meet one of the world's most groundbreaking scientists. He is 34', by Sharon Begley. statnews.com, 6 Nov 2015.
4. 'Genetically-modified humans: what is CRISPR and how does it work?', by Abigail Beall. wired.co.uk, 5 Feb 2017
- ജോസഫ് ആന്റണി
* മാതൃഭൂമി ഓണ്ലൈനില് (2017 മെയ് 16) പ്രസിദ്ധീകരിച്ചത്
