നൂറുകണക്കിന് ജനിതകരോഗങ്ങള്‍ക്ക് പരിഹാരമുണ്ടാക്കാന്‍ സാധ്യത തുറക്കുന്ന മുന്നേറ്റം. കൂടുതല്‍ സുരക്ഷയോടെയും കൃത്യതയോടെയും ക്രിസ്‌പെര്‍ വിദ്യ പ്രയോഗിക്കാന്‍ സഹായിക്കുന്ന രണ്ട് മാര്‍ഗ്ഗങ്ങളാണ് അമേരിക്കന്‍ ഗവേഷകര്‍ രൂപപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നത്

DNA Editing
ഡിഎന്‍എയ്ക്ക് പരിക്കേല്‍പ്പിക്കാതെ അതിലെ അക്ഷരത്തെറ്റുകള്‍ തിരുത്താനുള്ള പുതിയ വിദ്യയാണ് 'ബേസ് എഡിറ്റിങ്'. ചിത്രം കടപ്പാട്: Shutterstock

 

ചിലയിനം ബാക്ടീരിയകള്‍ സ്വയംപ്രതിരോധത്തിന് ആശ്രയിക്കുന്ന സൂത്രവിദ്യ കടമെടുത്താണ് 'ക്രിസ്‌പെര്‍ - കാസ്9' എന്ന ജീന്‍ എഡിറ്റിങ് സങ്കേതം ഗവേഷകര്‍ വികസിപ്പിച്ചത്. അഞ്ചു വര്‍ഷം മുമ്പ് നിവലില്‍ വന്ന ഈ വിദ്യ ഇന്ന് ലോകമെങ്ങും ചര്‍ച്ചചെയ്യപ്പെടുന്ന ശാസ്ത്രമുന്നേറ്റമാണ്. 2017ല്‍ മാത്രം ഇതിനകം ക്രിസ്‌പെര്‍ വിദ്യയെപ്പറ്റി 14,000 ഗവേഷണപ്രബന്ധങ്ങള്‍ പ്രസിദ്ധീകരിക്കപ്പെട്ടു എന്നറിയുമ്പോള്‍ കാര്യങ്ങളുടെ പോക്ക് എങ്ങനെയെന്ന് ഊഹിക്കാം. 'നൂറ്റാണ്ടിന്റെ കണ്ടുപിടുത്തം' എന്ന് വിശേഷിപ്പക്കപ്പെടുന്ന 'ക്രിസ്‌പെര്‍ വിദ്യ'യെപ്പറ്റി മാസങ്ങള്‍ക്ക് മുമ്പ് ഈ കോളത്തില്‍ (മെയ് 16, 2017) എഴുതിയിരുന്നു. 

'ജീവന്റെ തന്മാത്ര'യായ ഡീഓക്‌സിറൈബോന്യൂക്ലിക് ആസിഡ് (ഡിഎന്‍എ) തന്മാത്രകളെ, മുമ്പെങ്ങുമില്ലാത്ത വിധം കൃത്യതയോടെ എഡിറ്റ് ചെയ്യാന്‍ ക്രിസ്‌പെര്‍ വിദ്യ (CRISPR - Cas9) അവസരമൊരുക്കുന്നു. ജീന്‍ എഡിറ്റിങിന്, സോഫ്റ്റ്‌വേറുകളെ പോലെ പ്രോഗ്രാം ചെയ്തുപയോഗിക്കാം എന്നതാണ് ക്രിസ്‌പെര്‍ വിദ്യയുടെ സവിശേഷത. ബയോമെഡിക്കല്‍ രംഗം മുതല്‍ കാര്‍ഷികമേഖലയില്‍ വരെ അപാര സാധ്യതകള്‍ ഈ ടെക്‌നോളജി മുന്നോട്ടുവെയ്ക്കുന്നു. 

വലിയ ആവേശമുണര്‍ത്തുന്ന സങ്കേതമാണെങ്കിലും ക്രിസ്‌പെര്‍ വിദ്യ എത്രത്തോളം സുരക്ഷിതമാണ് എന്നകാര്യത്തില്‍ ഗവേഷകര്‍ക്കിടയില്‍ ഭയവും ആശങ്കയും നിലനില്‍ക്കുന്നുണ്ട്. പ്രധാന ആശങ്ക, ജീവന്റെ അടിസ്ഥാന തന്മാത്രയിലാണ് എഡിറ്റിങ് വഴി മാറ്റം വരുത്തുന്നത് എന്നതാണ്. എഡിറ്റിങ് വേളയില്‍ ഉദ്ദേശിക്കാത്ത എന്തെങ്കിലും മാറ്റം ഡിഎന്‍എയില്‍ സംഭവിക്കുമോ, 'വെളുക്കാന്‍ തേച്ചത് പാണ്ടാകുമോ?' ഇതാണ് പ്രശ്‌നം. 

ഇത്തരം ആശങ്കകള്‍ക്ക് അറുതി വരുത്തുന്ന രണ്ട് മുന്നേറ്റങ്ങള്‍ ഗവേഷകര്‍ ഇപ്പോള്‍ നടത്തിയിരിക്കുന്നു. കൂടുതല്‍ സുരക്ഷയോടെയും കൃത്യതയോടെയും ക്രിസ്‌പെര്‍ വിദ്യ പ്രയോഗിക്കാന്‍ സഹായിക്കുന്നതാണ് പുതിയ മുന്നേറ്റങ്ങള്‍. അമേരിക്കയില്‍ 'മസാച്യൂസെറ്റ്‌സ് ഇന്‍സ്റ്റിട്ട്യൂട്ട് ഓഫ് ടെക്‌നോളജി'ക്ക് (MIT) കീഴിലെ 'ബ്രോഡ് ഇന്‍സ്റ്റിട്ട്യൂട്ടി'ലെയും ഹാര്‍വാര്‍ഡ് സര്‍വകലാശാലയിലെയും ഗവേഷകരാണ് ഇതിന് പിന്നില്‍. 

ഡിഎന്‍എ തന്തുക്കള്‍ മുറിക്കാതെ തന്നെ, ഡിഎന്‍എയിലെ 'അക്ഷരതെറ്റുകള്‍' തിരുത്താനുള്ള മാര്‍ഗം, ഹാര്‍വാര്‍ഡ് സര്‍വകലാശാലയിലെ ഡേവിഡ് ലിയു ( David Liu ) നേതൃത്വം നല്‍കുന്ന സംഘം വികസിപ്പിച്ചതാണ് പുതിയ മുന്നേറ്റങ്ങളിലൊന്ന്. 'ബേസ് എഡിറ്റിങ്' (base editing) എന്ന് പേരിട്ടിരിക്കുന്ന ഈ മുന്നേറ്റത്തെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനം നേച്ചര്‍ ജേര്‍ണലിലാണ് പ്രസിദ്ധീകരിച്ചത്. കോശങ്ങളില്‍ പ്രോട്ടീന്‍ സൃഷ്ടിക്കാനുള്ള ഇടനിലക്കാരാണ് റൈബോന്യൂക്ലിക് ആസിഡ് (ആര്‍എന്‍എ) തന്മാത്രകള്‍. ഡിഎന്‍എയെ പരിക്കേല്‍പ്പിക്കാതെ, ആര്‍എന്‍എയെ എഡിറ്റ് ചെയ്യാനുള്ള മാര്‍ഗമാണ് മറ്റൊരു മുന്നേറ്റം. 'റിപ്പയര്‍' (REPAIR) എന്ന് പേര് നല്‍കിയിട്ടുള്ള ഈ ആര്‍എന്‍എ എഡിറ്റിങ് സങ്കേതം, ക്രിസ്‌പെര്‍ വിദ്യയുടെ ഉപജ്ഞാതാക്കളിലൊരാളും ബ്രോഡ് ഇന്‍സ്റ്റിട്ട്യൂട്ടിലെ ജീവതന്മാത്രാ ശാസ്ത്രജ്ഞനുമായ ഫെങ് ഷാങിന്റെ (Feng Zhang) ഗ്രൂപ്പാണ് വികസിപ്പിച്ചത്. സയന്‍സ് ജേര്‍ണലില്‍ പഠനറിപ്പോര്‍ട്ട് പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു.

മേല്‍സൂചിപ്പിച്ചതില്‍ 'ബേസ് എഡിറ്റിങ്' എന്താണെന്ന് ആദ്യം പരിശോധിക്കാം. സര്‍വ്വ ജീവജാലങ്ങളിലും ജനിതകവിവരങ്ങള്‍ സൂക്ഷിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത് ഡിഎന്‍എ തന്മാത്രയിലാണ്. അതുകൊണ്ടാണ് അതിനെ 'ജീവന്റെ തന്മാത്ര' എന്ന് വിശേഷിപ്പിക്കുന്നത്. ജീവല്‍പ്രവര്‍ത്തനങ്ങള്‍ക്ക് ആവശ്യമായ പ്രോട്ടീനുകള്‍ സൃഷ്ടിക്കാനുള്ള 'കുറിപ്പടികള്‍' ഡിഎന്‍എയിലെ ജീനുകളിലാണുള്ളത്. ബേസുകള്‍ (bases) എന്ന് വിളിക്കുന്ന അഡനൈന്‍ (A), സൈറ്റോസൈന്‍ (C), ഗ്വാനൈന്‍ (G), തൈമൈന്‍ (T) എന്നീ നാല് രാസാക്ഷരങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ചാണ് ഈ വിവരങ്ങള്‍ മുഴുവന്‍ രേഖപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നത്. ഈ ബേസുകള്‍ ജോടികളായി ഡിഎന്‍എയില്‍ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു. C, G യുമായും, T, A യുമായും മാത്രമേ ജോടി ചേരൂ. മനുഷ്യ ഡിഎന്‍എയില്‍ ഇത്തരം 300 കോടി ബേസ് ജോടികളുണ്ട്. ഒരു പിരിയന്‍ ഗോവണി സങ്കല്‍പ്പിക്കുക, അതിന്റെ പടികളാണ് ഈ ബേസ് ജോടികള്‍ എന്നും കരുതുക. അങ്ങനെയെങ്കില്‍, 300 കോടി പടികളുള്ള ഒരു പിരിയന്‍ ഗോവണിയായി മനുഷ്യ ഡിഎന്‍എയെ കണക്കാക്കാം. 

ഡിഎന്‍എയിലെ കോടിക്കണക്കിന് ബേസ് ജോടികളില്‍ ചില അക്ഷരത്തെറ്റുകള്‍ സ്വാഭാവികമാണ്. ജോടികളില്‍ ചിലത് മാറിപ്പോകാം. ഇത്തരം ഏകാക്ഷര തെറ്റുകളെ 'പോയന്റ് മ്യൂട്ടേഷനുകള്‍' (point mutations) എന്നാണ് വിളിക്കുന്നത്. മനുഷ്യരില്‍ രോഗങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് അമ്പതിനായിരത്തില്‍ പരം ജനിതകപിശകുകള്‍ കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്. അവയില്‍ 32,000 എണ്ണം ഏകാക്ഷരതെറ്റുകളാണ്. സിസ്റ്റിക് ഫൈബ്രോസിസ്, സിക്കിള്‍ സെല്‍ അനിമിയ തുടങ്ങിയ രോഗങ്ങള്‍ ഏകാക്ഷരതെറ്റുകളുടെ ഫലമാണ്. 

David Liu
ഡേവിഡ് ലിയു. ചിത്രം കടപ്പാട്: L A Times

 

ഡിഎന്‍എയിലെ ഇത്തരം ഏകാക്ഷരതെറ്റുകള്‍ വളരെ കൃത്യതയോടെ തിരുത്താനുള്ള വഴിയാണ് തങ്ങള്‍ കണ്ടെത്തിയ ബേസ് എഡിറ്റിങ് വിദ്യയെന്ന് ഡേവിഡ് ലിയുവും സംഘവും പറയുന്നു. ക്രിസ്‌പെര്‍ വിദ്യ ഉപയോഗിക്കുമ്പോള്‍ ഡിഎന്‍എ തന്തുക്കളെ മുറിക്കണം, എന്നാല്‍ ബേസ് എഡിറ്റിങില്‍ അങ്ങനെ ഒരു സംഗതിയേ വേണ്ട. 'ക്രിസ്‌പെര്‍ എന്നത് ഒരു കത്രിക പോലെയാണെങ്കില്‍, ബേസ് എഡിറ്റിങ് പെന്‍സില്‍ പോലെയാണ്'- പ്രസ്താവനയില്‍ ലിയു പറഞ്ഞു. 

ഡിഎന്‍എയിലെ CG ബേസുകളെ AT ആക്കി മാറ്റാന്‍ സഹായിക്കുന്ന ഒരു ബേസ് എഡിറ്ററിനെക്കുറിച്ച് കഴിഞ്ഞ വര്‍ഷം ലിയുവും സംഘവും ഒരു പേപ്പര്‍ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചിരുന്നു. അതിന്റെ സഹായത്തോടെ മനുഷ്യഭ്രൂണത്തില്‍ ഒരു ജനിതകരോഗത്തിന് (beta-thalassemia) കാരണമായ ജീനില്‍ തിരുത്തല്‍ വരുത്താന്‍ കഴിഞ്ഞ കാര്യം ചൈനീസ് ഗവേഷകര്‍ കഴിഞ്ഞ സെപ്റ്റംബറിലാണ് പ്രസിദ്ധീകരിച്ചത്. 

എന്നാല്‍, AT ബേസ് ജോടിയെ GC ജോടിയാക്കി മാറ്റാന്‍ സഹായിക്കുന്ന പുതിയൊരു രാസാഗ്നി (എന്‍സൈം) രൂപപ്പെടുത്താന്‍ ലിയുവിനും സംഘത്തിനും കഴിഞ്ഞ കാര്യമാണ് പുതിയ പഠനത്തില്‍ പറയുന്നത്. ഡിഎന്‍എയിലെ പ്രത്യേക സ്ഥാനങ്ങളില്‍ സംഭവിച്ച ഏകാക്ഷരത്തെറ്റുകള്‍ തിരുത്താന്‍ സഹായിക്കുന്നതാണ് ഈ മുന്നേറ്റം. ഡിഎന്‍എ മുറിക്കാതെ തന്നെ അക്ഷരപ്പിശകുകള്‍ കൃത്യതയോടെ തിരുത്താന്‍ കഴിഞ്ഞാല്‍, ജനിതകരോഗങ്ങള്‍ക്കെതിരെ മനുഷ്യന്‍ രൂപപ്പെടുത്തുന്ന ഏറ്റവും ശക്തമായ ആയുധമായി 'ബേസ് എഡിറ്റിങ്' വിദ്യ മാറും. 

Feng Zhang
ഫെങ് ഷാങ്‌. ചിത്രം കടപ്പാട്: Justin Knight/McGovern Institute

 

അടുത്തതായി, 'റിപ്പയര്‍' എന്താണെന്ന് നോക്കാം. ക്രിസ്‌പെര്‍-കാസ്9 വിദ്യയിലെ കാസ്9 രാസാഗ്നിക്ക് പകരം കാസ്13 രാസാഗ്നിയുടെ സഹായത്തോടെയാണ് ഫെങ് ഷാങും കൂട്ടരും 'റിപ്പയര്‍' എന്ന ആര്‍എന്‍എ എഡിറ്റിങ് സങ്കേതം രൂപപ്പെടുത്തിയത്. ജീനോമിനെ (ഡിഎന്‍എയെ) പരിക്കേല്‍പ്പിക്കാതെ മ്യൂട്ടേഷനുകള്‍ തിരുത്താന്‍ റിപ്പയര്‍ വിദ്യ സഹായിക്കുമെന്ന്, സയന്‍സ് പേപ്പറിന്റെ മുഖ്യരചയിതാവും ഷാങിന്റെ ലാബിലെ ഗവേഷണ വിദ്യാര്‍ഥിയുമായ ഡേവിഡ് കോക്‌സ് പറയുന്നു.

കോശമര്‍മത്തില്‍ സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന ഡിഎന്‍എ തന്മാത്രയിലാണ് നമ്മുടെ ജനിതക വിവരങ്ങള്‍ മുഴുക്കെ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നതെന്ന് സൂചിപ്പിച്ചല്ലോ. പ്രോട്ടീനുകള്‍ നിര്‍മിക്കാനുള്ള കുറിപ്പടികള്‍ അടങ്ങിയ ഡിഎന്‍എ ശ്രേണീഭാഗങ്ങളെ ജീനുകള്‍ എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഈ കുറിപ്പടിയിലെ വിവരങ്ങള്‍ കോശങ്ങളിലെ പ്രോട്ടീന്‍ നിര്‍മാണകേന്ദ്രത്തിലേക്ക് കൈമാറുന്ന സന്ദേശവാഹികളാണ് ആര്‍എന്‍എ. ആര്‍എന്‍എയിലെ പ്രത്യേക രാസാക്ഷരങ്ങളെയാണ് റിപ്പയര്‍ ലക്ഷ്യംവെയ്ക്കുന്നത്. ഡിഎന്‍എയില്‍ മാറ്റം വരുത്തുന്നില്ല എന്നത് മാത്രമല്ല പുതിയ വിദ്യയുടെ പ്രത്യേകത, ലക്ഷ്യം പൂര്‍ത്തിയാക്കിയാല്‍ സ്വയം നശിക്കുന്ന തന്മാത്രയാണ് ആര്‍എന്‍എ എന്നതിനാല്‍, എഡിറ്റുചെയ്ത സംഗതിയും അതോടൊപ്പം അപ്രത്യക്ഷമാകും. ക്രിസ്‌പെര്‍ വിദ്യയെക്കുറിച്ചുയര്‍ന്ന ആശങ്കകള്‍ക്കൊന്നും ഇവിടെ സ്ഥാനമില്ലെന്ന് ഷാങ് ചൂണ്ടിക്കാട്ടുന്നു. 

കോശങ്ങളില്‍ നടത്തുന്ന ഈ താത്ക്കാലിക മാറ്റങ്ങള്‍കൊണ്ട് പല രോഗങ്ങള്‍ക്കും പരിഹാരമുണ്ടാക്കാന്‍ കഴിയുമെന്ന് ഗവേഷകര്‍ പറയുന്നു. ടൈപ്പ് 1 പ്രമേഹം, സോറിയാസിസ് ഒക്കെ ഇത്തരത്തില്‍ ചികിത്സിക്കാന്‍ കഴിഞ്ഞേക്കും. ഡിഎന്‍എയിലെ ഏകാക്ഷരത്തെറ്റുകള്‍ കൊണ്ട് സംഭവിക്കുന്ന മസ്തിഷ്‌ക്കരോഗങ്ങളായ ഓട്ടിസം, ചുഴലിരോഗം, നാഡീക്ഷയം തുടങ്ങിയവയ്ക്ക് പരിഹാരം ഇതുവഴി കണ്ടെത്താന്‍ കഴിയുമെന്നാണ് ഷാങിന്റെ പ്രതീക്ഷ. എന്തായാലും ഒരുകാര്യം പ്രത്യേകം ഓര്‍ക്കണം, പ്രാഥമികമായ കണ്ടെത്തലുകളേ ആയിട്ടുള്ളൂ. ഈ എഡിറ്റിങ്, തിരുത്തല്‍ വിദ്യകള്‍ പ്രായോഗികതലത്തില്‍ എത്താന്‍ ഇനിയും സമയമെടുക്കും (കടപ്പാട്: നേച്ചര്‍, സയന്‍സ്, Vox.com).

അവലംബം -

1. Novel CRISPR-derived 'base editors' surgically alter DNA or RNA, offering new ways to fix mutations, by By Jon Cohen. Science, Oct. 25, 2017
2. 2 new CRISPR tools overcome the scariest parts of gene editing, by Julia Belluz and Umair Irfan. Vox, Oct 25, 2017
3. Programmable base editing of A•T to G•C in genomic DNA without DNA cleavage, Nature  25 Oct 2017 
4. RNA editing with CRISPR-Cas13, Science  25 Oct 2017 

* മാതൃഭൂമി കോഴിക്കോട് നഗരം പേജില്‍ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചത് 

Content HIghlights: Gene Editing, base editing, REPAIR, DNA base editor, RNA Editing, CRISPR technology, Molecular Biology, molecular editing, point mutations, deoxyribonucleic acid, DNA, Feng Zhang, David Liu,  genetic instructions, ribonucleic acid, RNA