ഇരട്ടക്കൈവരികളുള്ള ചുറ്റുഗോവണി: വിസ്മയം ജീൻ എഡിറ്റിങ്

മനുഷ്യശരീരത്തിലെ വ്യത്യസ്തങ്ങളായ രാസജൈവ സ്വഭാവങ്ങൾ രൂപീകരിക്കുന്നതും നിയന്ത്രിക്കുന്നതും ശരീരകോശങ്ങളിലെ ഡിഎൻഎ തന്മാത്രയാണ്. ഇരട്ടക്കൈവരികളുള്ള ചുറ്റുഗോവണി പോലെയാണ് ഡിഎൻഎ തന്മാത്ര. ഡിഎൻഎ ഗോവണിയുടെ കൈവരികൾ നിർമിച്ചിരിക്കുന്നത് ഫോസ്ഫേറ്റ് അയോണിനാൽ പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഡി ഓക്സിറൈബോസ് പഞ്ചസാരകൾ കൊണ്ടാണ്. പരസ്പരം അഭിമുഖമായി നിൽക്കുന്ന പഞ്ചസാര തന്മാത്രകളിൽ നൈട്രജൻ ബെയ്സുകളായ അഡിനിൻ, തൈമിൻ, ഗ്വാനിൻ, സൈറ്റോസിൻ എന്നിവ ബന്ധിച്ചിരിക്കുന്നു. ഇതിൽ അഡിനിൻ തൈമിനുമായും (A=T) ഗ്വാനിൻ സൈറ്റോസിനുമായും (C=G) പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. ഈ ബന്ധനത്തെ ചുറ്റുഗോവണിയുടെ പടികളായ് കണക്കാക്കാം.

ഇത്തരത്തിൽ പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിക്കപ്പെട്ട നൈട്രജൻ ബെയ്സ് ജോഡികൾ (Nitrogen Base Pair) വ്യത്യസ്തമായ ക്രമത്തിൽ ഡിഎൻഎയിൽ ഉൾച്ചേർന്നിരിക്കുന്നു. ഡിഎൻഎയിലെ ഒരു നിശ്ചിതഭാഗത്ത് പ്രത്യേക ക്രമത്തിൽ രൂപീകരിക്കപ്പെട്ട നൈട്രജൻ‍ ബെയ്സ് പെയറുകളുടെ പ്രത്യേകഭാഗം, ശരീരത്തിലെ ജൈവപ്രവർത്തനങ്ങളെ നിയന്ത്രിക്കുന്ന ഒരു എൻസൈമിന്റെയോ പ്രോട്ടീനിന്റെയോ നിർമാണത്തിനെ നിയന്ത്രിക്കുന്നു എങ്കിൽ ആ ഭാഗത്തെ ഒരു ഫങ്ഷനൽ ജീൻ എന്നു വിളിക്കാം. ജീനുകളിലെ നൈട്രജൻ ബെയ്സ് ജോഡികളിലെ ക്രമത്തിൽ ഉണ്ടാകുന്ന മാറ്റങ്ങളെ മ്യൂട്ടേഷൻ എന്നു വിളിക്കുന്നു. മ്യൂട്ടേഷൻ ജനിതക പ്രശ്നങ്ങൾക്കു കാരണമാകുന്നു.

ജീൻ എഡിറ്റിങ് എന്ന വിദ്യ
ജീനിന്റെ നൈട്രജൻ ബെയ്സ് ക്രമീകരണത്തെ ഒരു തന്മാത്രാ കത്രിക ഉപയോഗിച്ച് മുറിച്ച് പുതിയ നൈട്രജൻ ബെയ്സിനെ കൂട്ടിച്ചേർക്കാനോ, ഉള്ളവയെ മുറിച്ച് മാറ്റുന്നതിന് കഴിയുന്നു എങ്കിൽ, മനുഷ്യ ജീനുകളെ നമുക്കിഷ്ടമുള്ള രീതിയിൽ 'ഡിസൈൻ' ചെയ്യാൻ സാധിക്കും. മനുഷ്യ ശരീരത്തിന്റെ വ്യത്യസ്ത രാസ ജൈവ സ്വഭാവങ്ങളെ 'ഡിസൈൻ' ചെയ്യാമെന്നർഥം.  ഈ സാങ്കേതിക വിദ്യയെ വിളിക്കുന്ന പേരാണ് ജീനോം എഡിറ്റിങ് അല്ലെങ്കിൽ ജീൻ എഡിറ്റിങ്. ഭാവിയിൽ രോഗപ്രതിരോധ ചികിത്സാ സമ്പ്രദായങ്ങളിൽ വിപ്ലവകരമായ മാറ്റങ്ങൾ കൊണ്ടുവരാൻ ജീൻ എഡിറ്റിങ്ങിനു സാധിക്കും എന്ന് അനുമാനിക്കപ്പെടുന്നു.

ബാക്ടീരിയയെ ആക്രമിക്കുന്ന വൈറസ്
ബാക്ടീരിയയെക്കാൾ വളരെ ചെറിയ ജൈവകണങ്ങളാണ് വൈറസ്. ബാക്ടീരിയ അതിന്റെ ചുറ്റുപാടിൽ നേരിടുന്ന ശക്തമായ ഭീഷണിയാണ് വൈറസിന്റെ ആക്രമണം. വൈറസ് തന്റെ ഡിഎൻഎയെ (ആർഎൻഎയും ആവാം) ബാക്ടീരിയ കോശത്തിനുള്ളിലേക്ക് കുത്തിവയ്ക്കുന്നു. ബാക്ടീരിയയ്ക്കുള്ളിൽ പ്രവേശിക്കുന്ന വൈറൽ ഡിഎൻഎ പലതായി വിഭജിച്ച്, ബാക്ടീരിയ കോശത്തിനുള്ളിലെ പ്രോട്ടീൻ തന്മാത്രയും ഉപയോഗിച്ച് പുതിയ പ്രോജെനി വൈറസുകളായി മാറുകയും, പിന്നീട് ബാക്ടീരിയയെ നശിപ്പിച്ച് പുറത്തേക്ക് വരുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ വൈറസ് ആക്രമണം പ്രതിരോധിക്കാൻ ബാക്ടീരിയകളിൽ പുരാതനമായ ചില സംവിധാനങ്ങളുണ്ട്. വൈറസിന്റെ ആക്രമണത്തിൽ നിന്നു രക്ഷ നേടിയ ബാക്ടീരിയകൾ, വൈറസ് അകത്തേക്കു കയറ്റിവിട്ട ഡിഎൻഎയുടെ ഒരു ചെറു കഷ്ണത്തിനെ സ്വന്തം ഡിഎൻഎയുടെ ഭാഗമാക്കുന്നു. അങ്ങനെ ബാക്ടീരിയയുടെ ജീനോമിന്റെ ഭാഗമായ് മാറിയ വൈറസ് ജീനുകളെ CRISPR ശ്രേണി എന്നു വിളിക്കുന്നു. ബാക്റ്റീരിയയിലെ ജീനോമിലെ CRISPR ശ്രേണിയോട് സാമ്യമുള്ള ജനിതകഘടനയുള്ള മറ്റൊരു വൈറസിന്റെ ഡിഎൻഎ ബാക്ടീരിയയ്ക്കുള്ളിൽ എത്തിയാൽ CRISPR ശ്രേണിയിൽ നിന്നും ഒരു ആർഎൻഎ രൂപപ്പെടുന്നു. ഈ ആർഎൻഎയെ ഗൈഡ് ആർഎൻഎ/ ട്രേസർ ആർഎൻഎ എന്നുവിളിക്കുന്നു. ബാക്ടീരിയയിലെ Cas-9 എന്ന എൻസൈമിന്റെ വഴികാട്ടിയായി ആർഎൻഎ പ്രവർത്തിക്കുന്നു. Cas-9 എന്നത് ഒരു തന്മാത്രാ കത്രികയാണ്. ഗൈഡ് ആർഎൻഎയുടെ സഹായത്താൽ Cas-9 പുതുതായി കയറിയ വൈറസിന്റെ ഡിഎൻഎയെ തിരിച്ചറിയും. ചില പ്രത്യേക സ്ഥാനങ്ങളിൽ മുറിച്ച് വൈറസിന്റെ ആക്രമണത്തിൽനിന്ന് ബാക്ടീരിയ സ്വയം രക്ഷ നേടും.

നൊബേൽ വഴി
ജർമനിയിലെ മാക്സ് പ്ലാങ്ക് യൂണിറ്റ് ഫോർ ദ് സയൻസ് ഓഫ് പതോജൻസ്സിന്റെ ഡയറക്ടറായിരുന്നു ഇമ്മാനുവെല്ലെ ഷാർപെന്റിയർ. Streptococcus pyogenes ബാക്ടീരിയത്തിൽ നടത്തിയ പഠനങ്ങൾക്കിടയിലാണ് ആകസ്മികമായ് ഷാർപെന്റിയർ ട്രേസർ ആർഎൻഎയെ തിരിച്ചറിയുന്നത്. പിന്നീട് നടത്തിയ പഠനങ്ങളിൽ നിന്നും ട്രേസർ ആർഎൻഎ, CRISPR-Cas പ്രതിരോധ സംവിധാനത്തിന്റെ ഭാഗമാണെന്നും കണ്ടെത്തി. ആർഎൻഎയെക്കുറിച്ച് ആഴത്തിൽ പഠനങ്ങൾ നടത്തിയിരുന്ന കലിഫോർണിയ യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ പ്രഫസറും ഗവേഷകയുമായിരുന്നു ജെന്നിഫർ എ ഡൗഡ്ന. ഷാർപെന്റിയറും ഡൗഡ്നയും 2011ൽ സംയുക്തമായി ഗവേഷണം ആരംഭിച്ചു. ബാക്ടീരിയയുടെ സ്വയംപ്രതിരോധ സംവിധാനമായ CRISPR-Cas ന് ചില മാറ്റങ്ങൾ വരുത്തി. മനുഷ്യൻ ഉൾപ്പെടെയുള്ള ജീവികളിൽ ജീൻ എഡിറ്റിങ് നടത്തുന്നതിനുള്ള ഒരു പുതിയ ടൂൾ അവർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. DNAയുടെ ഒരു നിശ്ചിത സ്ഥലത്ത് കൃത്യമായി മുറിക്കുന്നതിനും മാറ്റങ്ങൾ വരുത്തുന്നതിനും ഇത് ഗവേഷകരെ സഹായിക്കുന്നു. മനുഷ്യരാശിയുടെ മുന്നോട്ടുള്ള പ്രയാണത്തിനു വലിയ സംഭാവനകൾ നൽകാൻ ഉതകുന്ന ശാസ്ത്രനേട്ടത്തിന് 2020ലെ രസതന്ത്ര നോബേൽ ഷാർപെന്റിയറിനും ഡൗഡ്നയ്ക്കും നൽകി ലോകം അവരെ ആദരിച്ചു. ജനിതക രോഗ ചികിത്സയിലും കാൻസർ ചികിത്സയിലും ഇതിന്റെ ഗുണങ്ങൾ കണ്ടുതുടങ്ങിയിട്ടുണ്ട്. കീടങ്ങളെയും രോഗങ്ങളെയും പ്രതിരോധിക്കുന്ന വിളകൾ വികസിപ്പിക്കാനും ഇതുവഴി കഴിയും.