जेनेटिक इंजीनियरिंग लघु संदेश. जेनेटिक इंजीनियरिंग क्या करती है?

जेनेटिक इंजीनियरिंग और आधुनिक जैव प्रौद्योगिकी सूक्ष्म जीव विज्ञान, आनुवंशिकी और जैव रसायन में विकास के परिणामस्वरूप उत्पन्न हुई। आणविक जीव विज्ञान, आणविक आनुवंशिकी, कोशिका जीव विज्ञान, साथ ही नए खोजे गए प्रयोगात्मक तरीकों और नए उपकरणों में प्रगति ने आनुवंशिक इंजीनियरिंग और जैव प्रौद्योगिकी में विकास की अविश्वसनीय दर प्रदान की है।

जेनेटिक इंजीनियरिंग का उद्देश्य

आनुवंशिक इंजीनियरिंग का लक्ष्य जीन की संरचना, गुणसूत्र पर उनके स्थान को बदलना और मानव आवश्यकताओं के अनुसार उनकी गतिविधि को विनियमित करना है। इस लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए, औद्योगिक पैमाने पर प्रोटीन के उत्पादन, नई पौधों की किस्मों और जानवरों की नस्लों के निर्माण की अनुमति देने के लिए विभिन्न तरीकों का उपयोग किया जाता है जो आवश्यकताओं को पूरा करते हैं, और विभिन्न संक्रामक और वंशानुगत मानव रोगों के निदान और उपचार करते हैं।

आनुवंशिक इंजीनियरिंग अनुसंधान की वस्तुएं वायरस, बैक्टीरिया, कवक, जानवर (मानव शरीर सहित) और पौधों की कोशिकाएं हैं। इन जीवित प्राणियों के डीएनए अणु को कोशिका के अन्य पदार्थों से शुद्ध करने के बाद, उनके बीच के भौतिक अंतर गायब हो जाते हैं। एक शुद्ध डीएनए अणु को एंजाइमों का उपयोग करके विशिष्ट खंडों में विभाजित किया जा सकता है, जिसे यदि आवश्यक हो तो क्रॉस-लिंकिंग एंजाइमों का उपयोग करके एक साथ जोड़ा जा सकता है। आनुवंशिक इंजीनियरिंग के आधुनिक तरीके किसी भी डीएनए खंड को पुन: उत्पन्न करना या डीएनए श्रृंखला में किसी भी न्यूक्लियोटाइड को दूसरे के साथ बदलना संभव बनाते हैं। बेशक, ये सफलताएँ आनुवंशिकता के नियमों के लगातार अध्ययन के परिणामस्वरूप हासिल की गईं।

जेनेटिक इंजीनियरिंग (जेनेटिक इंजीनियरिंग) उन एंजाइमों की खोज के परिणामस्वरूप उत्पन्न हुई जो विशेष रूप से आनुवंशिकता के भौतिक आधार - डीएनए अणु को खंडों में विभाजित करते हैं और इन खंडों को एक दूसरे से जोड़ते हैं, साथ ही इलेक्ट्रोफोरेटिक विधि, जो इसे संभव बनाती है। डीएनए खंडों को उनकी लंबाई के अनुसार सटीक रूप से अलग करना। डीएनए अणु बनाने वाले न्यूक्लियोटाइड के विशिष्ट अनुक्रम को निर्धारित करने के साथ-साथ किसी भी वांछित डीएनए खंड के स्वचालित संश्लेषण के लिए तरीकों और उपकरणों के निर्माण ने तीव्र गति से आनुवंशिक इंजीनियरिंग के विकास को सुनिश्चित किया।

आनुवंशिकता को नियंत्रित करने की वैज्ञानिकों की इच्छा के विकास को ऐसे सबूतों से मदद मिली जो बताते हैं कि सभी पौधों और जानवरों की आनुवंशिकता का आधार डीएनए अणु है, कि बैक्टीरिया और फेज भी आनुवंशिकता के नियमों का पालन करते हैं, कि उत्परिवर्तन प्रक्रिया सभी जीवित प्राणियों के लिए सामान्य है और इसे प्रायोगिक तरीकों से नियंत्रित किया जा सकता है।

लुई पास्टर

महान फ्रांसीसी वैज्ञानिक लुई पाश्चर ने क्लोन प्राप्त करने के लिए एक विधि विकसित की, यह दिखाने वाले पहले व्यक्ति थे कि बैक्टीरिया विविध हैं, आनुवंशिकता रखते हैं और उनके गुण उत्तरार्द्ध से निकटता से संबंधित हैं (चित्र 1, 2)।

ट्वोर्ट और डी'हेरेल

1915 में, ट्वोर्ट और डी'हेरेल ने साबित किया कि फ़ेज (फ़ेज बैक्टीरिया में प्रजनन करने वाले वायरस हैं), बैक्टीरिया के अंदर अनायास गुणा होकर, उन्हें नष्ट कर सकते हैं। सूक्ष्म जीव विज्ञानियों ने खतरनाक संक्रामक रोगों का कारण बनने वाले रोगाणुओं के विरुद्ध फ़ेज़ के उपयोग पर अपनी आशाएँ जताई हैं। हालाँकि, बैक्टीरिया सहज उत्परिवर्तन के कारण फ़ेज़ के प्रति प्रतिरोधी होते हैं। इन उत्परिवर्तनों की विरासत बैक्टीरिया को फ़ेज़ द्वारा विनाश से बचाती है।

किसी कोशिका के अंदर गुणा करके, वायरस और फ़ेज उसे नष्ट कर सकते हैं या, कोशिका के जीनोम में खुद को पेश करके, उसकी आनुवंशिकता को बदल सकते हैं। किसी जीव की आनुवंशिकता को बदलने के लिए परिवर्तन और पारगमन की प्रक्रियाओं का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

जोशुआ और एस्तेर लेडरबर्ग

1952 में, जोशुआ और एस्तेर लेडरबर्ग ने बैक्टीरिया कालोनियों की नकल (प्रतिकृति) की विधि का उपयोग करके बैक्टीरिया में सहज उत्परिवर्तन के अस्तित्व को साबित किया (चित्र 3)। उन्होंने प्रतिकृति का उपयोग करके उत्परिवर्ती कोशिकाओं को अलग करने की एक विधि विकसित की। बाहरी वातावरण के प्रभाव में उत्परिवर्तन की आवृत्ति बढ़ जाती है। विशेष तरीकों से उत्परिवर्तन के परिणामस्वरूप बने नए उपभेदों के क्लोन को नग्न आंखों से देखना संभव हो जाता है।

प्रतिकृति विधि जीवाणु उपनिवेशनिम्नानुसार किया जाता है। निष्फल मखमली कपड़े को एक लकड़ी के उपकरण की सतह पर फैलाया जाता है और प्रतिकृतियों के प्रत्यारोपण के लिए पेट्री डिश की सतह पर उगने वाले बैक्टीरिया की कॉलोनी पर लगाया जाता है। फिर कालोनियों को एक कृत्रिम पोषक माध्यम के साथ एक साफ पेट्री डिश में स्थानांतरित किया जाता है। साइट से सामग्री

जेनेटिक इंजीनियरिंग के चरण

जेनेटिक इंजीनियरिंग कई चरणों में की जाती है।

• उसके कार्य के आधार पर रुचि के जीन की पहचान की जाती है, फिर उसे अलग किया जाता है, क्लोन किया जाता है और उसकी संरचना का अध्ययन किया जाता है।
• पृथक जीन को कुछ फ़ेज़, ट्रांसपोसॉन या प्लास्मिड के डीएनए के साथ संयोजित (पुनर्संयोजित) किया जाता है, जिसमें एक गुणसूत्र के साथ पुनर्संयोजन करने की क्षमता होती है, और इस तरह एक वेक्टर निर्माण होता है।
• वेक्टर निर्माण को कोशिका (परिवर्तन) में डाला जाता है और एक ट्रांसजेनिक कोशिका प्राप्त की जाती है।
• कृत्रिम परिस्थितियों में ट्रांसजेनिक कोशिका से परिपक्व जीव प्राप्त किए जा सकते हैं।

11 जुलाई 2008

जेनेटिक इंजीनियरिंग(जेनेटिक इंजीनियरिंग) - तरीकों और प्रौद्योगिकियों का एक सेट, जिसमें शरीर से जीन को अलग करने, जीन में हेरफेर करने और उन्हें अन्य जीवों में पेश करने के लिए पुनः संयोजक राइबोन्यूक्लिक और डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड के उत्पादन की तकनीक शामिल है।

जेनेटिक इंजीनियरिंग आधुनिक जैव प्रौद्योगिकी का एक अभिन्न अंग है; इसका सैद्धांतिक आधार आणविक जीव विज्ञान और आनुवंशिकी है। नई तकनीक का सार, एक पूर्व निर्धारित कार्यक्रम के अनुसार, शरीर के बाहर (इन विट्रो में) आणविक आनुवंशिक प्रणालियों का निर्माण करना है, जिसके बाद निर्मित संरचनाओं को एक जीवित जीव में पेश करना है। परिणामस्वरूप, किसी दिए गए जीव और उसकी संतानों में उनका समावेश और गतिविधि प्राप्त होती है। आनुवंशिक इंजीनियरिंग की संभावनाएं - आनुवंशिक परिवर्तन, पौधों, जानवरों और सूक्ष्मजीवों की कोशिकाओं में विदेशी जीन और आनुवंशिकता के अन्य सामग्री वाहक का स्थानांतरण, नए अद्वितीय आनुवंशिक, जैव रासायनिक और आनुवंशिक रूप से इंजीनियर संशोधित (आनुवंशिक रूप से संशोधित, ट्रांसजेनिक) जीवों का उत्पादन शारीरिक गुण और विशेषताएं, इस दिशा को रणनीतिक बनाएं।

कार्यप्रणाली के दृष्टिकोण से, जेनेटिक इंजीनियरिंग मौलिक सिद्धांतों (आनुवंशिकी, कोशिका सिद्धांत, आणविक जीव विज्ञान, सिस्टम जीव विज्ञान), सबसे आधुनिक पोस्ट-जीनोमिक विज्ञान की उपलब्धियों को जोड़ती है: जीनोमिक्स, मेटाबोलॉमिक्स, प्रोटिओमिक्स, लागू क्षेत्रों में वास्तविक उपलब्धियों के साथ: बायोमेडिसिन, एग्रोबायोटेक्नोलॉजी , बायोएनर्जी, बायोफार्माकोलॉजी, बायोइंडस्ट्री, आदि।

जेनेटिक इंजीनियरिंग प्राकृतिक विज्ञान के क्षेत्र से संबंधित है (जैव प्रौद्योगिकी, आनुवंशिकी, आणविक जीव विज्ञान और कई अन्य जीवन विज्ञान के साथ)।

ऐतिहासिक पृष्ठभूमि

जैव रसायन और आणविक आनुवंशिकी की विभिन्न शाखाओं में कई शोधकर्ताओं के काम के कारण जेनेटिक इंजीनियरिंग सामने आई। 1953 में, जे. वाटसन और एफ. क्रिक ने 20वीं सदी के 50 और 60 के दशक के मोड़ पर एक डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए मॉडल बनाया, आनुवंशिक कोड के गुणों को स्पष्ट किया गया, और 60 के दशक के अंत तक इसकी सार्वभौमिकता थी; प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की गई। आणविक आनुवंशिकी का गहन विकास हुआ, जिसके उद्देश्य ई. कोली, इसके वायरस और प्लास्मिड थे। अक्षुण्ण डीएनए अणुओं, प्लास्मिड और वायरस की अत्यधिक शुद्ध तैयारी को अलग करने के लिए तरीके विकसित किए गए हैं। वायरस और प्लास्मिड के डीएनए को जैविक रूप से सक्रिय रूप में कोशिकाओं में पेश किया गया, जिससे इसकी प्रतिकृति और संबंधित जीन की अभिव्यक्ति सुनिश्चित हुई। 1970 में, जी. स्मिथ आनुवंशिक इंजीनियरिंग उद्देश्यों के लिए उपयुक्त कई एंजाइमों - प्रतिबंध एंजाइमों को अलग करने वाले पहले व्यक्ति थे। जी. स्मिथ ने पाया कि बैक्टीरिया से प्राप्त शुद्ध हिंद II एंजाइम न्यूक्लिक एसिड अणुओं (न्यूक्लियस गतिविधि) को काटने की क्षमता बरकरार रखता है, जो जीवित बैक्टीरिया की विशेषता है। डीएनए प्रतिबंध एंजाइमों (डीएनए अणुओं को विशिष्ट टुकड़ों में काटने के लिए) और एंजाइम, डीएनए लिगेज का संयोजन, 1967 में अलग किया गया (एक मनमाने क्रम में टुकड़ों को "जोड़ने" के लिए) को आनुवंशिक इंजीनियरिंग प्रौद्योगिकी में केंद्रीय लिंक माना जा सकता है।

इस प्रकार, 70 के दशक की शुरुआत तक, एक जीवित जीव में न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन के कामकाज के बुनियादी सिद्धांत तैयार किए गए और आनुवंशिक इंजीनियरिंग के लिए सैद्धांतिक पूर्वापेक्षाएँ बनाई गईं।

शिक्षाविद् ए.ए. बेव हमारे देश के पहले वैज्ञानिक थे जिन्होंने जेनेटिक इंजीनियरिंग के वादे पर विश्वास किया और इस क्षेत्र में अनुसंधान का नेतृत्व किया। जेनेटिक इंजीनियरिंग (इसकी परिभाषा के अनुसार) कार्यात्मक रूप से सक्रिय आनुवंशिक संरचनाओं (पुनः संयोजक डीएनए) का इन विट्रो निर्माण है, या दूसरे शब्दों में, कृत्रिम आनुवंशिक कार्यक्रमों का निर्माण है।

जेनेटिक इंजीनियरिंग के उद्देश्य और तरीके

यह सर्वविदित है कि पारंपरिक प्रजनन में कई सीमाएँ हैं जो नई पशु नस्लों, पौधों की किस्मों या व्यावहारिक रूप से मूल्यवान सूक्ष्मजीवों की नस्लों के उत्पादन को रोकती हैं:

1. असंबंधित प्रजातियों में पुनर्संयोजन का अभाव। प्रजातियों के बीच कठोर बाधाएँ हैं जो प्राकृतिक पुनर्संयोजन को कठिन बनाती हैं।
2. शरीर में पुनर्संयोजन प्रक्रिया को बाहर से नियंत्रित करने में असमर्थता। गुणसूत्रों के बीच समरूपता की कमी से रोगाणु कोशिकाओं के निर्माण के दौरान व्यक्तिगत वर्गों (और जीन) तक पहुंचने और आदान-प्रदान करने में असमर्थता होती है। परिणामस्वरूप, आवश्यक जीन को स्थानांतरित करना और नए जीव में विभिन्न पैतृक रूपों से प्राप्त जीन का इष्टतम संयोजन सुनिश्चित करना असंभव हो जाता है;
3. संतानों की विशेषताओं और गुणों को सटीक रूप से निर्दिष्ट करने में असमर्थता, क्योंकि पुनर्संयोजन प्रक्रिया सांख्यिकीय है.

किसी जीव के जीनोम की शुद्धता और स्थिरता की रक्षा करने वाले प्राकृतिक तंत्र को शास्त्रीय चयन विधियों का उपयोग करके दूर करना लगभग असंभव है।

आनुवंशिक रूप से संशोधित जीवों (जीएमओ) को प्राप्त करने की तकनीक मूल रूप से सभी प्राकृतिक और अंतरप्रजाति पुनर्संयोजन और प्रजनन बाधाओं पर काबू पाने के मुद्दों को हल करती है। पारंपरिक चयन के विपरीत, जिसके दौरान जीनोटाइप केवल अप्रत्यक्ष रूप से परिवर्तनों के अधीन होता है, आनुवंशिक इंजीनियरिंग आणविक क्लोनिंग की तकनीक का उपयोग करके आनुवंशिक तंत्र में प्रत्यक्ष हस्तक्षेप की अनुमति देती है। जेनेटिक इंजीनियरिंग आपको किसी भी जीन के साथ काम करने की अनुमति देती है, यहां तक ​​कि कृत्रिम रूप से संश्लेषित या असंबंधित जीवों से संबंधित, उन्हें एक प्रजाति से दूसरे में स्थानांतरित करने और उन्हें किसी भी क्रम में संयोजित करने की अनुमति देती है।

प्रौद्योगिकी में GMOs बनाने के कई चरण शामिल हैं:

1. एक पृथक जीन प्राप्त करना।
2. शरीर में एकीकरण के लिए एक वेक्टर में जीन का परिचय।
3. संशोधित प्राप्तकर्ता जीव में निर्माण के साथ वेक्टर का स्थानांतरण।
4. आणविक क्लोनिंग.
5. जीएमओ का चयन.

पहला चरण - लक्ष्य डीएनए या आरएनए अंशों और नियामक तत्वों का संश्लेषण, अलगाव और पहचान बहुत अच्छी तरह से विकसित और स्वचालित है। पृथक जीन को फ़ेज़ लाइब्रेरी से भी प्राप्त किया जा सकता है।

दूसरा चरण एक आनुवंशिक संरचना (ट्रांसजीन) के इन विट्रो (एक टेस्ट ट्यूब में) का निर्माण है, जिसमें नियामक तत्वों के संयोजन में एक या एक से अधिक डीएनए टुकड़े (प्रोटीन के अमीनो एसिड अनुक्रम को एन्कोडिंग) होते हैं (बाद वाले की गतिविधि सुनिश्चित करते हैं) शरीर में ट्रांसजीन)। इसके बाद, जेनेटिक इंजीनियरिंग टूल - प्रतिबंध एंजाइम और लिगेज का उपयोग करके ट्रांसजेन को क्लोनिंग वेक्टर के डीएनए में डाला जाता है। प्रतिबंध एंजाइमों की खोज के लिए वर्नर आर्बर, डैनियल नाथन और हैमिल्टन स्मिथ को नोबेल पुरस्कार (1978) से सम्मानित किया गया। एक नियम के रूप में, प्लास्मिड, जीवाणु मूल के छोटे गोलाकार डीएनए अणु, एक वेक्टर के रूप में उपयोग किए जाते हैं।

अगला चरण वास्तविक "आनुवंशिक संशोधन" (परिवर्तन) है, अर्थात। व्यक्तिगत जीवित कोशिकाओं में "वेक्टर - एम्बेडेड डीएनए" का स्थानांतरण। पौधों और जानवरों की कोशिकाओं के वंशानुगत तंत्र में एक तैयार जीन की शुरूआत एक जटिल कार्य है, जिसे कोशिका के आनुवंशिक तंत्र में विदेशी डीएनए (वायरस या बैक्टीरिया) की शुरूआत की विशेषताओं का अध्ययन करने के बाद हल किया गया था। ट्रांसफ़ेक्शन की प्रक्रिया का उपयोग कोशिका में आनुवंशिक सामग्री को पेश करने के लिए एक सिद्धांत के रूप में किया गया था।

यदि परिवर्तन सफल होता है, तो प्रभावी प्रतिकृति के बाद, कृत्रिम रूप से निर्मित आनुवंशिक संरचना वाली कई बेटी कोशिकाएं एक परिवर्तित कोशिका से उत्पन्न होती हैं। किसी जीव में एक नए लक्षण की उपस्थिति का आधार जीव के लिए नए प्रोटीन का जैवसंश्लेषण है - ट्रांसजीन उत्पाद, उदाहरण के लिए, पौधे - जीएम पौधों में सूखे या कीट कीटों का प्रतिरोध।

एकल-कोशिका वाले जीवों के लिए, आनुवंशिक संशोधन की प्रक्रिया एक पुनः संयोजक प्लास्मिड के सम्मिलन और बाद में संशोधित वंशजों (क्लोन) के चयन तक सीमित है। उच्च बहुकोशिकीय जीवों, उदाहरण के लिए, पौधों के लिए, डीएनए में गुणसूत्रों या सेलुलर ऑर्गेनेल (क्लोरोप्लास्ट, माइटोकॉन्ड्रिया) के निर्माण को शामिल करना अनिवार्य है, इसके बाद पोषक मीडिया पर एक अलग पृथक कोशिका से पूरे पौधे का पुनर्जनन होता है। जानवरों के मामले में, परिवर्तित जीनोटाइप वाली कोशिकाओं को सरोगेट मां के ब्लास्टोसाइड्स में पेश किया जाता है। पहले जीएम पौधे 1982 में कोलोन में इंस्टीट्यूट ऑफ प्लांट साइंस और मोनसेंटो कंपनी के वैज्ञानिकों द्वारा प्राप्त किए गए थे।

मुख्य दिशाएँ

21वीं सदी के पहले दशक में जीनोमिक युग के बाद जेनेटिक इंजीनियरिंग के विकास को एक नए स्तर पर पहुंचाया गया। तथाकथित कोलोन प्रोटोकॉल "ज्ञान-आधारित जैव-अर्थव्यवस्था की ओर" ने जैव-अर्थव्यवस्था को "जीवन विज्ञान के ज्ञान को नए, टिकाऊ, पर्यावरण की दृष्टि से कुशल और प्रतिस्पर्धी उत्पादों में परिवर्तन" के रूप में परिभाषित किया। जेनेटिक इंजीनियरिंग रोडमैप में कई क्षेत्र शामिल हैं: जीन थेरेपी, जैव उद्योग, पशु स्टेम सेल पर आधारित प्रौद्योगिकियां, जीएम पौधे, जीएम जानवर, आदि।

आनुवंशिक रूप से संशोधित पौधे

विदेशी डीएनए को विभिन्न तरीकों से पौधों में पेश किया जा सकता है।

डाइकोटाइलडोनस पौधों के लिए, क्षैतिज जीन स्थानांतरण के लिए एक प्राकृतिक वेक्टर है: एग्रोबैक्टीरियम प्लास्मिड। जहां तक ​​मोनोकॉट का सवाल है, हालांकि हाल के वर्षों में एग्रोबैक्टीरियल वैक्टर के साथ उनके परिवर्तन में कुछ सफलताएं हासिल की गई हैं, ऐसे परिवर्तन पथ में अभी भी महत्वपूर्ण कठिनाइयों का सामना करना पड़ता है।

एग्रोबैक्टीरिया के प्रति प्रतिरोधी पौधों को बदलने के लिए, कोशिका में डीएनए के प्रत्यक्ष भौतिक हस्तांतरण के लिए तरीके विकसित किए गए हैं, जिनमें शामिल हैं: माइक्रोपार्टिकल्स या बैलिस्टिक विधि के साथ बमबारी; विद्युतीकरण; पॉलीथीन ग्लाइकोल के साथ उपचार; लिपोसोम आदि में डीएनए स्थानांतरण।

पौधे के ऊतकों को एक या दूसरे तरीके से परिवर्तित करने के बाद, इसे फाइटोहोर्मोन के साथ एक विशेष माध्यम पर इन विट्रो में रखा जाता है, जो कोशिका प्रसार को बढ़ावा देता है। माध्यम में आमतौर पर एक चयनात्मक एजेंट होता है जिसके प्रति ट्रांसजेनिक कोशिकाएं, लेकिन नियंत्रण कोशिकाएं नहीं, प्रतिरोध हासिल कर लेती हैं। पुनर्जनन अक्सर कैलस चरण से गुजरता है, जिसके बाद, मीडिया के सही चयन के साथ, ऑर्गोजेनेसिस (शूट गठन) शुरू होता है। गठित शूट को रूटिंग माध्यम में स्थानांतरित किया जाता है, जिसमें अक्सर ट्रांसजेनिक व्यक्तियों के अधिक कठोर चयन के लिए एक चयनात्मक एजेंट भी होता है।

पहले ट्रांसजेनिक पौधे (सूक्ष्मजीवों से डाले गए जीन वाले तंबाकू के पौधे) 1983 में प्राप्त किए गए थे। ट्रांसजेनिक पौधों (वायरल संक्रमण के प्रतिरोधी तंबाकू के पौधे) का पहला सफल क्षेत्रीय परीक्षण 1986 में ही संयुक्त राज्य अमेरिका में किया गया था।

विषाक्तता, एलर्जी, उत्परिवर्तन आदि के लिए सभी आवश्यक परीक्षण पास करने के बाद। पहला ट्रांसजेनिक उत्पाद 1994 में संयुक्त राज्य अमेरिका में व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हुआ। ये थे कैलजेन के देर से पकने वाले फ्लेवर सेवर टमाटर और मोनसेंटो के शाकनाशी-प्रतिरोधी सोयाबीन। 1-2 वर्षों के भीतर, बायोटेक फर्मों ने आनुवंशिक रूप से संशोधित पौधों की एक पूरी श्रृंखला बाजार में उतार दी: टमाटर, मक्का, आलू, तम्बाकू, सोयाबीन, रेपसीड, तोरी, मूली, कपास।

रूसी संघ में, एग्रोबैक्टीरियम टूमफेशियन्स का उपयोग करके जीवाणु परिवर्तन द्वारा ट्रांसजेनिक आलू प्राप्त करने की संभावना 1990 में दिखाई गई थी।

वर्तमान में, दुनिया भर में 100 अरब डॉलर से अधिक की कुल पूंजी वाली सैकड़ों वाणिज्यिक कंपनियां आनुवंशिक रूप से संशोधित पौधों के उत्पादन और परीक्षण में लगी हुई हैं। जेनेटिक इंजीनियरिंग संयंत्र जैव प्रौद्योगिकी पहले से ही खाद्य और अन्य उपयोगी उत्पादों के उत्पादन में एक महत्वपूर्ण क्षेत्र बन गया है, जो महत्वपूर्ण मानव संसाधनों और वित्तीय प्रवाह को आकर्षित कर रहा है।

रूस में, शिक्षाविद् के.जी. के नेतृत्व में। स्क्रीबिन (बायोइंजीनियरिंग केंद्र, रूसी विज्ञान अकादमी), कोलोराडो आलू बीटल के प्रतिरोधी जीएम आलू की किस्में एलिसैवेटा प्लस और लुगोव्स्की प्लस प्राप्त की गईं और उनकी विशेषता बताई गई। उपभोक्ता अधिकार संरक्षण और मानव कल्याण के क्षेत्र में निगरानी के लिए संघीय सेवा द्वारा एक निरीक्षण के परिणामों के आधार पर, रूसी चिकित्सा विज्ञान अकादमी के पोषण के राज्य अनुसंधान संस्थान के एक विशेषज्ञ की राय के आधार पर, ये किस्में राज्य पंजीकरण पारित कर दिया है, राज्य रजिस्टर में दर्ज किया गया है और रूसी संघ में आयात, उत्पादन और संचलन की अनुमति है।

ये जीएम आलू की किस्में अपने जीनोम में एक एकीकृत जीन की उपस्थिति के कारण पारंपरिक किस्मों से मौलिक रूप से भिन्न हैं जो किसी भी रसायन के उपयोग के बिना कोलोराडो आलू बीटल से फसल की 100% सुरक्षा निर्धारित करती है।

व्यावहारिक उपयोग के लिए अनुमोदित ट्रांसजेनिक पौधों की पहली लहर में प्रतिरोध (बीमारियों, शाकनाशी, कीट, भंडारण के दौरान क्षति, तनाव) के लिए अतिरिक्त जीन शामिल थे।

पौधों की जेनेटिक इंजीनियरिंग के विकास की वर्तमान अवस्था को "मेटाबॉलिक इंजीनियरिंग" कहा जाता है। इस मामले में, कार्य पारंपरिक प्रजनन की तरह पौधे के कुछ मौजूदा गुणों में सुधार करना नहीं है, बल्कि पौधे को दवा, रासायनिक उत्पादन और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किए जाने वाले पूरी तरह से नए यौगिकों का उत्पादन करना सिखाना है। ये यौगिक हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, विशेष फैटी एसिड, आवश्यक अमीनो एसिड की उच्च सामग्री वाले उपयोगी प्रोटीन, संशोधित पॉलीसेकेराइड, खाद्य टीके, एंटीबॉडी, इंटरफेरॉन और अन्य "औषधीय" प्रोटीन, नए पॉलिमर जो पर्यावरण को प्रदूषित नहीं करते हैं, और बहुत कुछ , बहुत अधिक। ट्रांसजेनिक पौधों का उपयोग ऐसे पदार्थों के बड़े पैमाने पर और सस्ते उत्पादन को स्थापित करना संभव बनाता है और इस तरह उन्हें व्यापक उपभोग के लिए अधिक सुलभ बनाता है।

आनुवंशिक रूप से संशोधित जानवर

पशु कोशिकाएं विदेशी डीएनए को अवशोषित करने की क्षमता में जीवाणु कोशिकाओं से काफी भिन्न होती हैं, इसलिए स्तनधारियों, मक्खियों और मछलियों की भ्रूण कोशिकाओं में जीन को पेश करने की विधियां और तरीके आनुवंशिक इंजीनियरों के ध्यान का केंद्र बने रहते हैं।

आनुवंशिक रूप से सबसे अधिक अध्ययन किया जाने वाला स्तनपायी चूहा है। पहली सफलता 1980 में मिली, जब डी. गॉर्डन और उनके सहयोगियों ने चूहों के जीनोम में विदेशी डीएनए को पेश करने और एकीकृत करने की संभावना का प्रदर्शन किया। एकीकरण स्थिर था और संतानों में कायम रहा। एक-कोशिका चरण (जाइगोट) में एक नए भ्रूण के एक या दोनों प्रोन्यूक्लि (नाभिक) में क्लोन जीन को माइक्रोइंजेक्ट करके परिवर्तन किया जाता है। शुक्राणु द्वारा प्रक्षेपित पुरुष प्रोन्यूक्लियस को अधिक बार चुना जाता है, क्योंकि इसका आकार बड़ा होता है। इंजेक्शन के बाद, अंडे को तुरंत गोद लेने वाली मां के डिंबवाहिनी में प्रत्यारोपित किया जाता है, या ब्लास्टोसिस्ट चरण तक कल्चर में विकसित होने दिया जाता है, जिसके बाद इसे गर्भाशय में प्रत्यारोपित किया जाता है।

इस प्रकार, मानव इंटरफेरॉन और इंसुलिन जीन, खरगोश β-ग्लोबिन जीन, हर्पीस सिम्प्लेक्स वायरस थाइमिडीन किनेज़ जीन और म्यूरिन ल्यूकेमिया वायरस सीडीएनए इंजेक्ट किए गए। प्रति इंजेक्शन प्रशासित अणुओं की संख्या 100 से 300,000 तक होती है, और उनका आकार 5 से 50 केबी तक होता है। आमतौर पर 10-30% अंडे जीवित रहते हैं, और परिवर्तित अंडों से पैदा हुए चूहों का अनुपात कुछ से 40% तक भिन्न होता है। तो वास्तविक दक्षता लगभग 10% है।

इस विधि का उपयोग आनुवंशिक रूप से इंजीनियर चूहों, खरगोशों, भेड़, सूअरों, बकरियों, बछड़ों और अन्य स्तनधारियों के उत्पादन के लिए किया गया है। हमारे देश में सोमाटोट्रोपिन जीन वाले सूअर प्राप्त किये गये हैं। उनकी वृद्धि दर सामान्य जानवरों से भिन्न नहीं थी, लेकिन चयापचय में परिवर्तन ने वसा की मात्रा को प्रभावित किया। ऐसे जानवरों में, लिपोजेनेसिस प्रक्रियाएं बाधित हो गईं और प्रोटीन संश्लेषण सक्रिय हो गया। इंसुलिन जैसे कारक जीन के प्रवेश से भी चयापचय में बदलाव आया। जीएम सूअरों को हार्मोन के जैव रासायनिक परिवर्तनों की श्रृंखला का अध्ययन करने के लिए बनाया गया था, और इसका दुष्प्रभाव प्रतिरक्षा प्रणाली को मजबूत करना था।

सबसे शक्तिशाली प्रोटीन संश्लेषण प्रणाली स्तन ग्रंथि कोशिकाओं में पाई जाती है। यदि आप विदेशी प्रोटीन के जीन को कैसिइन प्रमोटर के नियंत्रण में रखते हैं, तो इन जीन की अभिव्यक्ति शक्तिशाली और स्थिर होगी, और प्रोटीन दूध में जमा हो जाएगा। पशु बायोरिएक्टर (ट्रांसजेनिक गाय) का उपयोग करके, दूध का उत्पादन पहले ही किया जा चुका है जिसमें मानव प्रोटीन लैक्टोफेरिन होता है। इस प्रोटीन का उपयोग कम प्रतिरक्षा प्रतिरोध वाले लोगों में गैस्ट्रोएंटेरोलॉजिकल रोगों की रोकथाम के लिए करने की योजना है: एड्स रोगी, समय से पहले शिशु, कैंसर रोगी जो रेडियोथेरेपी से गुजर चुके हैं।

ट्रांसजेनोसिस का एक महत्वपूर्ण क्षेत्र रोग प्रतिरोधी पशुओं का उत्पादन है। सुरक्षात्मक प्रोटीन से संबंधित इंटरफेरॉन जीन को विभिन्न जानवरों में डाला गया था। ट्रांसजेनिक चूहों को प्रतिरोध प्राप्त हुआ - वे बीमार नहीं पड़े या थोड़ा बीमार हुए, लेकिन सूअरों में ऐसा कोई प्रभाव नहीं पाया गया।

वैज्ञानिक अनुसंधान में अनुप्रयोग

जीन नॉकआउट एक या अधिक जीन को हटाने की एक तकनीक है, जिससे जीन के कार्य का अध्ययन किया जा सकता है। नॉकआउट चूहों का उत्पादन करने के लिए, परिणामी आनुवंशिक रूप से इंजीनियर निर्माण को भ्रूण स्टेम कोशिकाओं में पेश किया जाता है, जहां निर्माण दैहिक पुनर्संयोजन से गुजरता है और सामान्य जीन को प्रतिस्थापित करता है, और परिवर्तित कोशिकाओं को सरोगेट मां के ब्लास्टोसिस्ट में प्रत्यारोपित किया जाता है। इसी प्रकार, पौधों और सूक्ष्मजीवों में नॉकआउट प्राप्त होते हैं।

कृत्रिम अभिव्यक्ति शरीर में एक जीन को जोड़ना है जो पहले नहीं था, जीन फ़ंक्शन का अध्ययन करने के उद्देश्य से भी। जीन उत्पाद विज़ुअलाइज़ेशन - जीन उत्पाद के स्थान का अध्ययन करने के लिए उपयोग किया जाता है। एक रिपोर्टर तत्व (उदाहरण के लिए, हरे फ्लोरोसेंट प्रोटीन जीन) से जुड़े इंजीनियर जीन के साथ एक सामान्य जीन का प्रतिस्थापन आनुवंशिक संशोधन के उत्पाद का दृश्य प्रदान करता है।

अभिव्यक्ति तंत्र का अध्ययन. कोडिंग क्षेत्र (प्रमोटर) के सामने स्थित डीएनए का एक छोटा सा खंड और प्रतिलेखन कारकों को बांधने का काम शरीर में पेश किया जाता है, इसके बाद एक रिपोर्टर जीन, उदाहरण के लिए, जीएफपी, जो अपने स्वयं के जीन के बजाय आसानी से पता लगाने योग्य प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है। इस तथ्य के अलावा कि एक समय या किसी अन्य पर कुछ ऊतकों में प्रमोटर की कार्यप्रणाली स्पष्ट रूप से दिखाई देती है, ऐसे प्रयोगों से प्रमोटर की संरचना का अध्ययन करना संभव हो जाता है, जिसमें डीएनए के टुकड़े को हटाकर या जोड़कर, साथ ही जीन को कृत्रिम रूप से बढ़ाया जाता है। अभिव्यक्ति।

आनुवंशिक इंजीनियरिंग गतिविधियों की जैव सुरक्षा

1975 में, असिलोमर सम्मेलन में दुनिया भर के वैज्ञानिकों ने एक महत्वपूर्ण प्रश्न उठाया: क्या जीएमओ के उद्भव का जैविक विविधता पर संभावित नकारात्मक प्रभाव पड़ेगा? उस क्षण से, आनुवंशिक इंजीनियरिंग के तेजी से विकास के साथ-साथ, एक नई दिशा विकसित होनी शुरू हुई - जैव सुरक्षा। इसका मुख्य कार्य यह आकलन करना है कि क्या जीएमओ के उपयोग से पर्यावरण, मानव और पशु स्वास्थ्य पर अवांछनीय प्रभाव पड़ता है, और मुख्य लक्ष्य सुरक्षा की गारंटी देते हुए आधुनिक जैव प्रौद्योगिकी की उपलब्धियों के उपयोग का रास्ता खोलना है।

एक जैव सुरक्षा रणनीति जीएमओ की विशेषताओं के वैज्ञानिक अनुसंधान, उनके साथ अनुभव, साथ ही उनके इच्छित उपयोग और उस वातावरण के बारे में जानकारी पर आधारित है जिसमें उन्हें पेश किया जाएगा। अंतरराष्ट्रीय संगठनों (यूएनईपी, डब्ल्यूएचओ, ओईसीडी) के संयुक्त दीर्घकालिक प्रयासों के माध्यम से, रूस सहित विभिन्न देशों के विशेषज्ञों ने बुनियादी अवधारणाओं और प्रक्रियाओं को विकसित किया: जैविक सुरक्षा, जैविक खतरा, जोखिम, जोखिम मूल्यांकन। जाँच का पूरा चक्र सफलतापूर्वक पूरा होने के बाद ही जीएमओ की जैव सुरक्षा पर कोई वैज्ञानिक निष्कर्ष तैयार किया जाता है। 2005 में, WHO ने एक रिपोर्ट प्रकाशित की जिसके अनुसार भोजन के रूप में पंजीकृत जीएम पौधों का सेवन उनके पारंपरिक समकक्षों की तरह ही सुरक्षित है।

रूस में जैव सुरक्षा कैसे सुनिश्चित की जाती है? 1995 में जैव विविधता पर कन्वेंशन के अनुसमर्थन को वैश्विक जैव सुरक्षा प्रणाली में रूस के शामिल होने की शुरुआत माना जा सकता है। उसी क्षण से, एक राष्ट्रीय जैव सुरक्षा प्रणाली का गठन शुरू हुआ, जिसका प्रारंभिक बिंदु रूसी संघ के संघीय कानून "जेनेटिक इंजीनियरिंग गतिविधियों के क्षेत्र में राज्य विनियमन पर" (1996) का लागू होना था। संघीय कानून जीएमओ के साथ सभी प्रकार के कार्यों के राज्य विनियमन और नियंत्रण की बुनियादी अवधारणाओं और सिद्धांतों को स्थापित करता है। संघीय कानून जीएमओ के प्रकार और काम के प्रकार के आधार पर जोखिम स्तर स्थापित करता है, बंद और खुली प्रणालियों को परिभाषित करता है, जीएमओ जारी करता है, आदि।

पिछले वर्षों में, रूस ने सबसे कठोर नियामक प्रणालियों में से एक विकसित की है। यह असामान्य है कि जीएमओ के राज्य विनियमन की प्रणाली 1996 में, रूस में व्यावसायीकरण के लिए वास्तविक आनुवंशिक रूप से इंजीनियर जीवों की घोषणा होने से पहले ही शुरू हो गई थी (पहला जीएमओ - जीएम सोयाबीन - 1999 में खाद्य उपयोग के लिए पंजीकृत किया गया था)। बुनियादी कानूनी उपकरण आनुवंशिक रूप से संशोधित जीवों का राज्य पंजीकरण है, साथ ही उनसे प्राप्त या उनसे युक्त उत्पाद, भोजन और फ़ीड के रूप में उपयोग के लिए हैं।

वर्तमान स्थिति को समझने के लिए, यह महत्वपूर्ण है कि जीएम संयंत्रों के बाजार में पहली बार प्रवेश के बाद से 25 वर्षों के दौरान, पर्यावरण और मानव और पशु स्वास्थ्य पर एक भी विश्वसनीय नकारात्मक प्रभाव की पहचान नहीं की गई है, या तो परीक्षण के दौरान या व्यावसायिक उपयोग के दौरान. दुनिया के केवल एक स्रोत - आधिकारिक सोसायटी AGBIOS की रिपोर्ट "एसेंशियल बायोसेफ्टी" में अध्ययनों के 1000 से अधिक संदर्भ शामिल हैं जो साबित करते हैं कि बायोटेक फसलों से प्राप्त भोजन और चारा पारंपरिक उत्पादों की तरह ही सुरक्षित हैं। हालाँकि, आज रूस में ऐसा कोई नियामक ढांचा नहीं है जो जीएम संयंत्रों के साथ-साथ उनसे प्राप्त या उनसे युक्त उत्पादों को हमारे देश के क्षेत्र में पर्यावरण में जारी करने की अनुमति दे। परिणामस्वरूप, 2010 तक, व्यावसायिक उद्देश्यों के लिए रूसी संघ के क्षेत्र में एक भी जीएम संयंत्र नहीं उगाया गया।

पूर्वानुमान के अनुसार, कोलोन प्रोटोकॉल (2007) के अनुसार, 2030 तक जीएम कृषि फसलों के प्रति दृष्टिकोण उनके उपयोग की मंजूरी के प्रति बदल जाएगा।

उपलब्धियाँ और विकास की संभावनाएँ

चिकित्सा में जेनेटिक इंजीनियरिंग

स्वास्थ्य देखभाल की ज़रूरतें और बढ़ती आबादी की समस्याओं को हल करने की आवश्यकता आनुवंशिक रूप से इंजीनियर फार्मास्यूटिकल्स (26 बिलियन डॉलर की वार्षिक बिक्री के साथ) और पौधों और जानवरों के कच्चे माल से औषधीय और कॉस्मेटिक उत्पादों (लगभग 40 बिलियन डॉलर की वार्षिक बिक्री के साथ) की स्थिर मांग पैदा करती है। यूएसए)।

चिकित्सा में उपयोग की जाने वाली जेनेटिक इंजीनियरिंग की कई उपलब्धियों में से सबसे महत्वपूर्ण औद्योगिक पैमाने पर मानव इंसुलिन का उत्पादन है।

WHO के अनुसार वर्तमान में दुनिया में लगभग 110 मिलियन लोग मधुमेह से पीड़ित हैं। इंसुलिन, जिसके इंजेक्शन इस बीमारी के रोगियों के लिए संकेतित हैं, लंबे समय से जानवरों के अंगों से प्राप्त किए जाते हैं और चिकित्सा पद्धति में उपयोग किए जाते हैं। हालाँकि, पशु इंसुलिन के लंबे समय तक उपयोग से मानव शरीर में विदेशी पशु इंसुलिन के इंजेक्शन के कारण होने वाली प्रतिरक्षात्मक प्रतिक्रियाओं के कारण रोगी के कई अंगों को अपरिवर्तनीय क्षति होती है। लेकिन हाल तक पशु इंसुलिन की ज़रूरतें भी केवल 60-70% ही पूरी हो पाती थीं। पहले व्यावहारिक कार्य के रूप में, आनुवंशिक इंजीनियरों ने इंसुलिन जीन का क्लोन बनाया। क्लोन किए गए मानव इंसुलिन जीन को प्लास्मिड के साथ एक जीवाणु कोशिका में पेश किया गया, जहां एक हार्मोन का संश्लेषण शुरू हुआ, जिसे प्राकृतिक माइक्रोबियल उपभेदों ने कभी संश्लेषित नहीं किया था। 1982 से, संयुक्त राज्य अमेरिका, जापान, ग्रेट ब्रिटेन और अन्य देशों की कंपनियां आनुवंशिक रूप से इंजीनियर इंसुलिन का उत्पादन कर रही हैं। रूस में, आनुवंशिक रूप से इंजीनियर मानव इंसुलिन - इंसुरन - का उत्पादन बायोऑर्गेनिक रसायन विज्ञान संस्थान में किया जाता है। एम.एम. शेम्याकिन और यू.ए. ओविचिनिकोव आरएएस। आज, मॉस्को में मधुमेह रोगियों की आपूर्ति के लिए घरेलू इंसुलिन पर्याप्त मात्रा में उत्पादित किया जाता है। साथ ही, आनुवंशिक रूप से इंजीनियर इंसुलिन के लिए पूरे रूसी बाजार की मांग मुख्य रूप से आयातित आपूर्ति से पूरी होती है। वैश्विक इंसुलिन बाजार वर्तमान में $400 मिलियन से अधिक का है, जिसकी वार्षिक खपत लगभग 2500 किलोग्राम है।

पिछली सदी के 80 के दशक में जेनेटिक इंजीनियरिंग के विकास ने निर्दिष्ट गुणों वाले सूक्ष्मजीवों के आनुवंशिक रूप से इंजीनियर उपभेदों के निर्माण में रूस के लिए एक अच्छी नींव प्रदान की - जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों के उत्पादक, आनुवंशिक सामग्री के पुनर्निर्माण के लिए आनुवंशिक रूप से इंजीनियर तरीकों के विकास में। वायरस, औषधीय पदार्थों के उत्पादन में, जिसमें कंप्यूटर मॉडलिंग का उपयोग भी शामिल है। चिकित्सा और पशु चिकित्सा उपयोग के लिए पुनः संयोजक इंटरफेरॉन और उस पर आधारित खुराक रूपों, इंटरल्यूकिन (बी-ल्यूकिन), और एरिथ्रोपोइटिन को उत्पादन चरण में लाया गया है। अत्यधिक शुद्ध दवाओं की बढ़ती मांग के बावजूद, इम्युनोग्लोबुलिन, एल्ब्यूमिन और प्लास्मोल का घरेलू उत्पादन घरेलू बाजार की 20% जरूरतों को पूरा करता है।

हेपेटाइटिस, एड्स और कई अन्य बीमारियों की रोकथाम और उपचार के लिए टीके विकसित करने के साथ-साथ सबसे सामाजिक रूप से महत्वपूर्ण संक्रमणों के खिलाफ नई पीढ़ी के संयुग्म टीके विकसित करने के लिए अनुसंधान सक्रिय रूप से चल रहा है। नई पीढ़ी के पॉलिमर-सबयूनिट टीकों में विभिन्न प्रकृति के अत्यधिक शुद्ध सुरक्षात्मक एंटीजन और एक वाहक - इम्यूनोस्टिमुलेंट पॉलीऑक्सिडोनियम शामिल होता है, जो विशिष्ट प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया का बढ़ा हुआ स्तर प्रदान करता है। रूस अपने स्वयं के प्रतिरक्षाविज्ञानी उत्पादन के आधार पर अधिकांश ज्ञात संक्रमणों के खिलाफ टीकाकरण प्रदान कर सकता है। केवल रूबेला वैक्सीन का उत्पादन पूरी तरह से अनुपस्थित है।

कृषि के लिए जेनेटिक इंजीनियरिंग

फसलों और सजावटी पौधों का आनुवंशिक सुधार तेजी से सटीक और पूर्वानुमानित प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके एक लंबी और निरंतर प्रक्रिया है। संयुक्त राष्ट्र की एक वैज्ञानिक रिपोर्ट (1989) में कहा गया है: "चूंकि आणविक तकनीकें अधिक सटीक हैं, जो लोग उनका उपयोग करते हैं उन्हें उन गुणों पर अधिक भरोसा होता है जो वे पौधों को प्रदान करते हैं और इसलिए पारंपरिक चयन विधियों का उपयोग करने की तुलना में अनपेक्षित प्रभावों का अनुभव करने की संभावना कम होती है।"

संयुक्त राज्य अमेरिका, अर्जेंटीना, भारत, चीन और ब्राजील जैसे देशों में नई प्रौद्योगिकियों का लाभ पहले से ही व्यापक रूप से उठाया जा रहा है, जहां बड़े क्षेत्रों में आनुवंशिक रूप से संशोधित फसलों की खेती की जाती है।

नई प्रौद्योगिकियाँ गरीब किसानों और गरीब देशों के लोगों, विशेषकर महिलाओं और बच्चों के लिए भी बड़ा बदलाव लाती हैं। उदाहरण के लिए, आनुवंशिक रूप से इंजीनियर किए गए कीट-प्रतिरोधी कपास और मकई को काफी कम कीटनाशकों के उपयोग की आवश्यकता होती है (खेती को सुरक्षित बनाना)। ऐसी फसलें उत्पादकता बढ़ाने, किसानों को उच्च आय अर्जित करने, गरीबी कम करने और रासायनिक कीटनाशकों के साथ आबादी को जहर देने के जोखिम को कम करने में मदद करती हैं, जो विशेष रूप से भारत, चीन, दक्षिण अफ्रीका और फिलीपींस सहित कई देशों के लिए विशिष्ट है।

सबसे आम जीएम पौधे वे हैं जो सस्ती, कम से कम विषाक्त और सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली जड़ी-बूटियों के प्रतिरोधी हैं। ऐसी फसलों की खेती से आप प्रति हेक्टेयर अधिक उपज प्राप्त कर सकते हैं, हाथ से की जाने वाली निराई-गुड़ाई से छुटकारा पा सकते हैं, न्यूनतम या बिना जुताई के कारण कम पैसा खर्च कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप मिट्टी के कटाव में कमी आती है।

2009 में, पहली पीढ़ी की आनुवंशिक रूप से संशोधित फसलों को दूसरी पीढ़ी के उत्पादों से बदल दिया गया, जिससे पहली बार उपज में वृद्धि हुई। बायोटेक फसल की एक नई श्रेणी का एक उदाहरण (जिस पर कई शोधकर्ताओं ने काम किया है) ग्लाइफोसेट-प्रतिरोधी सोयाबीन RReady2Yield™ है, जो 2009 में संयुक्त राज्य अमेरिका और कनाडा में 0.5 मिलियन हेक्टेयर से अधिक भूमि पर उगाया गया था।

आधुनिक एग्रोबायोलॉजी में जेनेटिक इंजीनियरिंग की शुरूआत को कई विदेशी विशेषज्ञ समीक्षाओं के निम्नलिखित तथ्यों द्वारा चित्रित किया जा सकता है, जिसमें विश्व प्रसिद्ध विशेषज्ञ क्लैव जेम्स की अध्यक्षता में एग्रोबायोटेक्नोलॉजीज (आईएसएएए) के अनुप्रयोग की निगरानी के लिए स्वतंत्र अंतर्राष्ट्रीय सेवा की वार्षिक समीक्षा भी शामिल है। : (www .isaaa.org)

2009 में, दुनिया भर के 25 देशों ने 134 मिलियन हेक्टेयर क्षेत्र (जो दुनिया की सभी कृषि योग्य भूमि के 1.5 बिलियन हेक्टेयर का 9% है) पर जीएम फसलें उगाईं। यूरोपीय संघ के छह देशों (27 में से) ने बीटी मक्का की खेती की, 2009 में 94,750 हेक्टेयर से अधिक भूमि पर बुआई की गई। 1996 से 2008 की अवधि के लिए बायोटेक फसलों के उपयोग के वैश्विक आर्थिक प्रभाव का विश्लेषण। दो स्रोतों के कारण $51.9 बिलियन के मुनाफे में वृद्धि दर्शाता है: पहला, उत्पादन लागत में कमी (50%) और दूसरा, 167 मिलियन टन की उपज (50%) में उल्लेखनीय वृद्धि।

2009 में, दुनिया में जीएम फसल बीजों का कुल बाजार मूल्य 10.5 बिलियन डॉलर था। मक्का और सोयाबीन के साथ-साथ कपास का कुल बायोटेक अनाज मूल्य 2008 में 130 अरब डॉलर था और इसके सालाना 10-15% बढ़ने की उम्मीद है।

यह अनुमान लगाया गया है कि यदि जैव प्रौद्योगिकी को पूरी तरह से अपनाया जाता है, तो 2006-2015 की अवधि के अंत तक, सकल घरेलू उत्पाद के संदर्भ में सभी देशों की आय में प्रति वर्ष 210 बिलियन डॉलर की वृद्धि होगी।

कृषि में शाकनाशी-प्रतिरोधी फसलों की शुरूआत के बाद से किए गए अवलोकन इस बात के पुख्ता सबूत देते हैं कि किसान खरपतवारों को अधिक प्रभावी ढंग से नियंत्रित करने में सक्षम हैं। साथ ही, खरपतवार नियंत्रण के साधन के रूप में खेतों को ढीला करना और जुताई करना अपना महत्व खो देता है। परिणामस्वरूप, ट्रैक्टर ईंधन की खपत कम हो जाती है, मिट्टी की संरचना में सुधार होता है और कटाव को रोका जाता है। बीटी कपास के लिए लक्षित कीटनाशक कार्यक्रमों में कम फसल स्प्रे और इसलिए कम क्षेत्र यात्राएं शामिल हैं, जिसके परिणामस्वरूप मिट्टी का कटाव कम होता है। यह सब अनजाने में मिट्टी के कटाव, कार्बन डाइऑक्साइड के स्तर को कम करने और पानी के नुकसान को कम करने के उद्देश्य से संरक्षण जुताई तकनीक की शुरूआत को बढ़ावा देता है।

विज्ञान की वर्तमान स्थिति एक एकीकृत दृष्टिकोण, अनुसंधान की एक विस्तृत श्रृंखला के संचालन के लिए एकीकृत तकनीकी प्लेटफार्मों के निर्माण की विशेषता है। वे न केवल जैव प्रौद्योगिकी, आणविक जीव विज्ञान और आनुवंशिक इंजीनियरिंग को जोड़ते हैं, बल्कि रसायन विज्ञान, भौतिकी, जैव सूचना विज्ञान, ट्रांसक्रिप्टोमिक्स, प्रोटिओमिक्स, मेटाबोलॉमिक्स को भी जोड़ते हैं।

अनुशंसित पढ़ने
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लिंक
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जेनेटिक इंजीनियरिंग क्या है?

जेनेटिक इंजीनियरिंग एक नई, क्रांतिकारी तकनीक है जिसकी मदद से वैज्ञानिक एक जीव से जीन निकाल सकते हैं और उन्हें किसी अन्य जीव में डाल सकते हैं। जीन जीवन का कार्यक्रम हैं - ये जैविक संरचनाएं हैं जो डीएनए बनाती हैं और जो एक या दूसरे जीवित जीव में निहित विशिष्ट विशेषताओं को निर्धारित करती हैं। जीन प्रत्यारोपण से प्राप्तकर्ता जीव का कार्यक्रम बदल जाता है और उसकी कोशिकाएं विभिन्न पदार्थों का उत्पादन करना शुरू कर देती हैं, जो बदले में उस जीव के भीतर नई विशेषताओं का निर्माण करती हैं।
इस पद्धति का उपयोग करके, शोधकर्ता विशिष्ट गुणों और विशेषताओं को अपनी इच्छानुसार दिशा में बदल सकते हैं, उदाहरण के लिए, वे लंबी शेल्फ लाइफ वाली टमाटर की किस्म या सोयाबीन की किस्म विकसित कर सकते हैं जो शाकनाशियों के प्रति प्रतिरोधी है। जेनेटिक इंजीनियरिंग जैव प्रौद्योगिकी की एक विधि है जो जीनोटाइप के पुनर्गठन में अनुसंधान से संबंधित है। जीनोटाइप केवल जीनों का एक यांत्रिक योग नहीं है, बल्कि एक जटिल प्रणाली है जो जीवों के विकास के दौरान विकसित हुई है। जेनेटिक इंजीनियरिंग इन विट्रो ऑपरेशन के माध्यम से आनुवंशिक जानकारी को एक जीव से दूसरे जीव में स्थानांतरित करना संभव बनाती है। जीन स्थानांतरण अंतरप्रजातीय बाधाओं को दूर करना और एक जीव की व्यक्तिगत वंशानुगत विशेषताओं को दूसरे में स्थानांतरित करना संभव बनाता है। जीन के भौतिक आधार के वाहक गुणसूत्र होते हैं, जिनमें डीएनए और प्रोटीन शामिल होते हैं। लेकिन गठन के जीन रासायनिक नहीं, बल्कि कार्यात्मक हैं।
कार्यात्मक दृष्टिकोण से, डीएनए में कई ब्लॉक होते हैं जो एक निश्चित मात्रा में जानकारी संग्रहीत करते हैं - जीन। जीन की क्रिया आरएनए के माध्यम से प्रोटीन संश्लेषण निर्धारित करने की क्षमता पर आधारित होती है। डीएनए अणु में ऐसी जानकारी होती है जो प्रोटीन अणुओं की रासायनिक संरचना को निर्धारित करती है। जीन डीएनए अणु का एक भाग है जिसमें किसी एक प्रोटीन (एक जीन - एक प्रोटीन) की प्राथमिक संरचना के बारे में जानकारी होती है। चूँकि जीवों में दसियों हज़ार प्रोटीन होते हैं, दसियों हज़ार जीन होते हैं।

किसी कोशिका के सभी जीनों की समग्रता से उसका जीनोम बनता है। शरीर की सभी कोशिकाओं में जीन का एक ही सेट होता है, लेकिन उनमें से प्रत्येक संग्रहीत जानकारी के एक अलग हिस्से को लागू करता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, तंत्रिका कोशिकाएं संरचनात्मक, कार्यात्मक और जैविक दोनों विशेषताओं में यकृत कोशिकाओं से भिन्न होती हैं। आनुवंशिक इंजीनियरिंग कार्य करते समय जीनोटाइप की पुनर्व्यवस्था, जीन में गुणात्मक परिवर्तनों का प्रतिनिधित्व करती है जो माइक्रोस्कोप में दिखाई देने वाले गुणसूत्रों की संरचना में परिवर्तन से जुड़े नहीं होते हैं। जीन परिवर्तन मुख्य रूप से डीएनए की रासायनिक संरचना में परिवर्तन से जुड़े होते हैं।
प्रोटीन की संरचना के बारे में जानकारी, जिसे न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम के रूप में लिखा जाता है, संश्लेषित प्रोटीन अणु में अमीनो एसिड के अनुक्रम के रूप में कार्यान्वित की जाती है। क्रोमोसोमल डीएनए में न्यूक्लियोटाइड के अनुक्रम में बदलाव, कुछ की हानि और अन्य न्यूक्लियोटाइड के शामिल होने से डीएनए पर बनने वाले आरएनए अणुओं की संरचना बदल जाती है, और यह बदले में, संश्लेषण के दौरान अमीनो एसिड का एक नया अनुक्रम निर्धारित करता है। परिणामस्वरूप, कोशिका में एक नया प्रोटीन संश्लेषित होने लगता है, जिससे शरीर में नए गुणों का उद्भव होता है। आनुवंशिक इंजीनियरिंग विधियों का सार यह है कि व्यक्तिगत जीन या जीन के समूह को किसी जीव के जीनोटाइप में डाला जाता है या बाहर रखा जाता है। जीनोटाइप में पहले से अनुपस्थित जीन को सम्मिलित करने के परिणामस्वरूप, कोशिका को उन प्रोटीनों को संश्लेषित करने के लिए मजबूर किया जा सकता है जिन्हें उसने पहले संश्लेषित नहीं किया था।

जेनेटिक इंजीनियरिंग की समस्याएं

बीसवीं सदी के विज्ञान की सबसे महत्वपूर्ण कृतियों में से एक - जेनेटिक इंजीनियरिंग - की संभावनाओं ने लंबे समय से मानव जाति की कल्पना को उत्साहित किया है, क्योंकि यह मानव शरीर में सबसे महत्वपूर्ण चीज, उसके शरीर के जीवन के नियमों के करीब पहुंच गई है। लेकिन अगर पंद्रह साल पहले जैव प्रौद्योगिकीविदों के काम के नतीजे मुख्य रूप से गाजर की नई किस्मों या डेयरी गायों की एक नई नस्ल के विकास से जुड़े थे, तो कुछ साल पहले छोटी भेड़ डॉली के साथ संवाद करना संभव हो गया था। , स्कॉटिश जीवविज्ञानियों द्वारा क्लोन किया गया, और पिछले साल मानव जीनोम के पहले कमोबेश सामान्य मानचित्र के निर्माण की घोषणा की गई थी। जीव विज्ञान के क्षेत्र में उपलब्धियों की पृष्ठभूमि के खिलाफ, पिछले सीज़न की हिट - नई सूचना प्रौद्योगिकियाँ - पृष्ठभूमि में फीकी पड़ रही हैं। कुछ लोग अब इस सवाल में रुचि रखते हैं कि कोई व्यक्ति मंगल ग्रह पर कब स्वतंत्र रूप से चल पाएगा; इस बारे में बहस कि किसी व्यक्ति का क्लोन बनाना कब संभव होगा और, तदनुसार, इसे कैसे रोका जाए, यह बहुत अधिक दबाव वाला है - एक प्रकार का सिर हिलाना। नैतिकता और नैतिकता के लिए.

जेनेटिक इंजीनियरिंग - दुश्मन या दोस्त? ऐतिहासिक परिप्रेक्ष्य...

ऐतिहासिक परिप्रेक्ष्य

जैसा कि आप जानते हैं, पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति लगभग 4.6 अरब वर्ष पहले हुई थी, और, चाहे उसने कोई भी रूप धारण किया हो, प्रत्येक जीव के जीवन की अभिव्यक्ति के लिए एक ही पदार्थ जिम्मेदार था - डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (उर्फ डीएनए)। डीएनए, जीन में निहित, उनके अस्तित्व के लिए आवश्यक कोशिकाओं की चयापचय गतिविधि को निर्धारित करता है, और अभी भी निर्धारित करता है (और भविष्य में, जाहिरा तौर पर, मनुष्य के सख्त मार्गदर्शन के तहत), और यह इसकी सबसे सरल परिभाषा में जीवन है। दरअसल, पिछली शताब्दी की शुरुआत तक "जीन" शब्द का उपयोग नहीं किया गया था, हालांकि वे कैसे कार्य करते हैं इस पर शोध 19वीं शताब्दी में शुरू हुआ था। ऑस्ट्रियाई भिक्षु ग्रेगोर मेंडल ने मटर के पौधों की संतानों का अवलोकन करते हुए कई साल बिताए, जिन्हें उन्होंने मठ के बगीचे में उगाया था। बाहरी विशेषताओं - तने की ऊंचाई, पंखुड़ियों का रंग, मटर के आकार - को रिकॉर्ड करके, वह सैद्धांतिक रूप से कुछ "कारकों" के अस्तित्व का सुझाव देने में सक्षम थे जो मूल पौधों से संतानों को विरासत में मिले हैं। कोलंबस की तरह, मेंडल भी यह जाने बिना मर गए कि उन्होंने क्या खोजा था। बीसवीं सदी की शुरुआत से कोशिका संरचना पर शोध में तेजी आई है। जीवविज्ञानी यह स्थापित करने में कामयाब रहे कि कोशिका नाभिक क्या कार्य करता है और गुणसूत्रों की प्रकृति के रहस्य को सुलझाता है। सबसे महत्वपूर्ण बात यह थी कि डीएनए अणुओं के अनुवाद की प्रकृति स्पष्ट हो गई: अर्धसूत्रीविभाजन के दौरान, जो अंडे और शुक्राणु की उपस्थिति से पहले होता है, गुणसूत्रों की संख्या, जिनमें डीएनए होता है, आधे से कम हो जाती है, जो बाद में, संलयन के साथ रोगाणु कोशिकाएं, उनके नाभिक को एक पूरे में संयोजित करने की अनुमति देंगी - जीन के एक पूरी तरह से अद्वितीय सेट के साथ एक नए जीव को जन्म देने के लिए। 1953 में, अंततः डीएनए की दोहरी पेचदार संरचना को अलग करना संभव हो गया, जिसे अब हर स्कूली बच्चा दृष्टि से जानता है। डीएनए को अब एक सार्वभौमिक जैविक भाषा के रूप में मान्यता दी गई है जो पृथ्वी पर रहने वाले सभी जीवों को एकजुट करेगी: मनुष्य और बैक्टीरिया, कवक और पौधे। हालाँकि, बीसवीं सदी न केवल मौलिक खोजों की सदी है, बल्कि इंजीनियरिंग की भी सदी है - इन्हीं खोजों का व्यावहारिक अनुप्रयोग। इसलिए, "यह सब सामान्य रूप से कैसे काम करता है" पर चल रहे शोध के साथ-साथ जेनेटिक इंजीनियरिंग की विभिन्न शाखाएं और विभिन्न जैव प्रौद्योगिकी तेजी से विकसित हुईं। शुरू से ही, इस प्रकार की इंजीनियरिंग सोच मुख्य रूप से इस बात से संबंधित थी कि एक निश्चित जीन वाले कुछ जीवित जीवों का उपयोग दूसरों को बेहतर बनाने के लिए कैसे किया जा सकता है - हम पौधों या जानवरों के बारे में बात कर रहे थे। सत्तर के दशक में, वैज्ञानिकों ने एक जीव के डीएनए के कुछ हिस्सों को काटकर दूसरे जीव में प्रत्यारोपित करना सीख लिया, जिससे विभिन्न दवाओं - इंसुलिन, मानव विकास हार्मोन, आदि के उत्पादन में एक छोटी सी क्रांति आ गई। कई वर्षों से, तथाकथित मानव जीन थेरेपी को लागू करने का प्रयास किया गया है - जिन लोगों के जीन सेट में कुछ घटकों की कमी होती है या कुछ हद तक दोषपूर्ण होते हैं उन्हें अन्य लोगों के जीन के साथ प्रत्यारोपित किया जाता है। आनुवंशिकी के माध्यम से प्राप्त ज्ञान का मानव प्रजनन के क्षेत्र में काफी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। बहुत से लोग जानते हैं कि कुछ शर्तों के तहत "टेस्ट ट्यूब से" बच्चों को पालना काफी संभव है, और महिला बांझपन की कुछ स्थितियों में - मदद के लिए सरोगेट माताओं की ओर रुख करना। आनुवंशिक रूप से संशोधित पौधे (ठंढ-प्रतिरोधी अनाज, ट्रांसजेनिक आलू, तेजी से पकने वाले टमाटर, आदि) पहले से ही खाने की मेज पर दिखाई दे रहे हैं, हालांकि अभी तक वे ज्यादा उत्साह पैदा नहीं कर रहे हैं।

जेनेटिक इंजीनियरिंग - दुश्मन या दोस्त? जेनेटिक इंजीनियरिंग की संभावनाएं...

जेनेटिक इंजीनियरिंग, मानव जीनोम परियोजना की संभावनाएँ

स्वाभाविक रूप से, पौधों और जानवरों के जीन के साथ सफल हेरफेर से एक फिसलन भरा सवाल पैदा हो सकता है: इंसानों के बारे में क्या? अगर जानवरों को सुधारना संभव है तो इंसानों को क्यों नहीं सुधारा जा सकता। हालाँकि, पहले आपको मानव जीन सेट को समझने की आवश्यकता है। इस प्रकार, 1990 में, 26-30 हजार जीनों से युक्त मानव गुणसूत्रों को मैप करने की एक पहल सामने आई। इस परियोजना को केवल मानव जीनोम कहा गया था और 2005 में किसी समय जीनोम का पूरा नक्शा तैयार करने की उम्मीद थी। इस परियोजना में विभिन्न देशों के और 90 के दशक के उत्तरार्ध से अनुसंधान समूह शामिल हैं। विशेष कंपनियाँ बनाई जाती हैं जिनका मुख्य कार्य ऐसे समूहों के बीच संचार को सुविधाजनक बनाना और तेज़ करना है। 2001 की शुरुआत तक, 2 गुणसूत्र पहले ही पूरी तरह से मैप किए जा चुके थे: 21 और 22।

हालाँकि, पिछले साल की मुख्य सनसनी क्रेग वेंटर के समूह द्वारा मानव जीनोम के एक सामान्य मानचित्र की खोज थी। वैज्ञानिकों का कहना है कि अगर हम इस मानचित्र की तुलना सामान्य मानचित्रों से करें, तो अगली सड़क पर स्टोर तक पहुंचने के लिए इसका उपयोग करना शायद ही संभव होगा, लेकिन किसी भी मामले में, इसके अस्तित्व का तथ्य जीन के युग की शुरुआत की बात करता है। पेटेंटिंग, और यह, बदले में, कई सवाल उठाता है जो अब जैविक नहीं हैं, बल्कि नैतिक और कानूनी हैं। हालांकि वैज्ञानिकों का कहना है कि जीनोम मैपिंग का मुख्य उद्देश्य यह समझना है कि मानव शरीर विभिन्न बीमारियों का अधिक प्रभावी ढंग से विरोध करने के लिए कैसे काम करता है, और इस तरह के ज्ञान से नई दवाओं के निर्माण में काफी मदद मिल सकती है, फिर भी इस मुद्दे के कानूनी विनियमन की आवश्यकता है स्पष्ट हो जाता है: मानव शरीर के साथ कैसे और क्या किया जा सकता है, और प्रश्न का उत्तर: हमें कहाँ रुकना चाहिए? क्या कोई व्यक्ति सृष्टिकर्ता की तरह बन सकता है और स्वयं नये प्राणियों की रचना करना शुरू कर सकता है? उदाहरण के लिए, मानव जीनोम के मानचित्रण की तुलना अक्सर चंद्रमा पर मनुष्य के उतरने जैसी क्रांतिकारी घटनाओं से की जाती है। हालाँकि, अब एक महत्वपूर्ण अंतर है: यदि अंतरिक्ष कार्यक्रम राज्य के कार्यों में से एक है, तो परियोजना में भाग लेने वाले समूहों के पास, एक नियम के रूप में, निजी धन होता है, इसलिए, गैर-राज्य कंपनियों के पास उनके विकास का कॉपीराइट होगा . वे उनके साथ क्या करेंगे?

आइए कल्पना करें कि निकट भविष्य में, नक्शा काफी सटीक रूप से तैयार किया जाएगा, और प्रत्येक व्यक्ति का वर्णन इस तरह किया जा सकता है। सवाल उठता है - इस जानकारी तक किसकी पहुंच होगी? कोई व्यक्ति अपने बारे में सबसे "अंतरंग" जानकारी को किस हद तक बरकरार रख सकता है? क्या नियोक्ता ऐसे व्यक्ति को नौकरी पर रखने से इंकार कर देंगे जिसमें किसी भी प्रकार के कैंसर की आनुवंशिक प्रवृत्ति हो? क्या ऐसी स्थिति में स्वास्थ्य बीमा संभव होगा जहां प्रत्येक व्यक्ति का जीनोम सभी संभावित बीमारियों के बारे में जानकारी प्रदान करेगा? टोनी ब्लेयर ने अपराधियों के आनुवंशिक चित्रों को संकलित करने की आवश्यकता के बारे में बात की। और ऐसा लगता है कि वैज्ञानिक लोगों में विचलित व्यवहार के लिए जिम्मेदार विशेष जीन की खोज पर काम करने के लिए तैयार हैं। हालाँकि, कई विशेषज्ञ पहले से ही इस संभावना से भयभीत हैं कि निकट भविष्य में समाज विभिन्न समस्याओं - अपराध, गरीबी, नस्लवाद, आदि का समाधान बदल देगा। - आनुवंशिकीविदों और आनुवंशिक इंजीनियरिंग पर: "वे कहते हैं, यह सब जीन के बारे में है, अगर कुछ गलत है, तो यह समाज की चिंता नहीं है, बल्कि व्यक्तियों की आनुवंशिक प्रवृत्ति है।" आख़िरकार, सामान्य तौर पर, बहुत से लोग यह भूल जाते हैं कि केवल कुछ दुर्लभ बीमारियाँ केवल जीनों के एक समूह के कारण होती हैं, और वे बीमारियाँ जिन्हें हम आमतौर पर आनुवंशिक कहते हैं - कैंसर, हृदय संबंधी विकार - केवल आंशिक रूप से आनुवंशिक प्रकृति के होते हैं, कई मायनों में इसकी संभावना अधिक होती है उनके घटित होने का सबसे पहले मोड़ व्यक्ति और समाज द्वारा उठाए गए कदमों पर निर्भर करता है, और इसलिए समाज द्वारा ऐसी स्थिति से हाथ धोने से बुरा कुछ नहीं हो सकता है। जेनेटिक इंजीनियरिंग की सबसे आम विधि पुनः संयोजक प्राप्त करने की विधि है, अर्थात। जिसमें एक विदेशी जीन, प्लास्मिड होता है। प्लास्मिड गोलाकार डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए अणु होते हैं जिनमें कई हजार न्यूक्लियोटाइड जोड़े होते हैं।

इस प्रक्रिया में कई चरण होते हैं:
1. प्रतिबंध - डीएनए को काटना, उदाहरण के लिए, मानव डीएनए को टुकड़ों में काटना।
2. बंधाव - वांछित जीन के साथ एक टुकड़े को प्लास्मिड में शामिल किया जाता है और एक साथ सिल दिया जाता है।
3. परिवर्तन जीवाणु कोशिकाओं में पुनः संयोजक प्लास्मिड का परिचय है। परिवर्तित बैक्टीरिया कुछ गुण प्राप्त कर लेते हैं। परिवर्तित बैक्टीरिया में से प्रत्येक गुणा करता है और कई हजारों वंशजों की एक कॉलोनी बनाता है - एक क्लोन।
4. स्क्रीनिंग में वांछित मानव जीन ले जाने वाले प्लास्मिड वाले परिवर्तित बैक्टीरिया के क्लोनों के बीच चयन होता है।

इस पूरी प्रक्रिया को क्लोनिंग कहा जाता है. क्लोनिंग का उपयोग करके, किसी व्यक्ति या अन्य जीव से डीएनए के किसी भी टुकड़े की दस लाख से अधिक प्रतियां प्राप्त करना संभव है। यदि क्लोन किया गया टुकड़ा किसी प्रोटीन को एनकोड करता है, तो प्रयोगात्मक रूप से उस तंत्र का अध्ययन करना संभव है जो इस जीन के प्रतिलेखन को नियंत्रित करता है, साथ ही आवश्यक मात्रा में इस प्रोटीन का उत्पादन करता है। इसके अलावा, एक जीव के क्लोन किए गए डीएनए टुकड़े को दूसरे जीव की कोशिकाओं में डाला जा सकता है। उदाहरण के लिए, इसमें शामिल जीन की बदौलत उच्च और स्थिर पैदावार प्राप्त की जा सकती है, जो कई बीमारियों के प्रति प्रतिरोधक क्षमता प्रदान करता है। यदि आप मृदा जीवाणुओं के जीनोटाइप में अन्य जीवाणुओं के जीन का परिचय दें जो वायुमंडलीय नाइट्रोजन को स्थिर करने की क्षमता रखते हैं, तो मृदा जीवाणु इस नाइट्रोजन को स्थिर मृदा नाइट्रोजन में परिवर्तित करने में सक्षम होंगे। ई. कोली जीवाणु के जीनोटाइप में मानव जीनोटाइप से एक जीन शामिल करके जो इंसुलिन के संश्लेषण को नियंत्रित करता है, वैज्ञानिकों ने ऐसे ई. कोली के माध्यम से इंसुलिन का उत्पादन हासिल किया। विज्ञान के आगे विकास के साथ, मानव भ्रूण में लापता जीन को शामिल करना संभव हो जाएगा, और इस तरह आनुवंशिक बीमारियों से बचा जा सकेगा।

पशु क्लोनिंग के प्रयोग काफी समय से चल रहे हैं। यह अंडे से केंद्रक निकालने, भ्रूण के ऊतकों से ली गई किसी अन्य कोशिका के केंद्रक को उसमें प्रत्यारोपित करने और इसे विकसित करने के लिए पर्याप्त है - या तो एक टेस्ट ट्यूब में या गोद लेने वाली मां के गर्भ में। क्लोन भेड़ डोली को अपरंपरागत तरीके से बनाया गया था। एक नस्ल की 6 वर्षीय वयस्क भेड़ के थन कोशिका से एक केंद्रक को दूसरी नस्ल की भेड़ के परमाणु-मुक्त अंडे में प्रत्यारोपित किया गया। विकासशील भ्रूण को तीसरी नस्ल की भेड़ में रखा गया। चूँकि नवजात मेमने को सभी जीन पहली दाता भेड़ से प्राप्त हुए, यह उसकी सटीक आनुवंशिक प्रति है। यह प्रयोग कई वर्षों के चयन के बजाय विशिष्ट नस्लों की क्लोनिंग के लिए कई नए अवसर खोलता है। टेक्सास विश्वविद्यालय के वैज्ञानिक कई प्रकार की मानव कोशिकाओं का जीवन बढ़ाने में सक्षम हुए हैं। आमतौर पर एक कोशिका लगभग 7-10 विभाजन प्रक्रियाओं से गुजरने के बाद मर जाती है, लेकिन उन्होंने सौ कोशिका विभाजन हासिल किए। वैज्ञानिकों के अनुसार, बुढ़ापा इसलिए आता है क्योंकि कोशिकाएं टेलोमेर खो देती हैं, आणविक संरचनाएं जो प्रत्येक विभाजन के साथ सभी गुणसूत्रों के अंत में स्थित होती हैं।

वैज्ञानिकों ने अपने द्वारा खोजे गए जीन को, जो टेलोमेरेज़ के उत्पादन के लिए ज़िम्मेदार है, कोशिकाओं में प्रत्यारोपित किया और इस तरह उन्हें अमर बना दिया। शायद यही अमरता का भावी मार्ग है। 80 के दशक से, मानव जीनोम का अध्ययन करने के कार्यक्रम सामने आए हैं। इन कार्यक्रमों को क्रियान्वित करने की प्रक्रिया में, लगभग 5 हजार जीन पहले ही पढ़े जा चुके हैं (पूर्ण मानव जीनोम में 50-100 हजार होते हैं)। कई नए मानव जीन खोजे गए हैं। जीन थेरेपी में जेनेटिक इंजीनियरिंग तेजी से महत्वपूर्ण होती जा रही है। क्योंकि कई बीमारियों का निर्धारण आनुवंशिक स्तर पर होता है। यह जीनोम में है कि कई बीमारियों के प्रति पूर्वनिर्धारितता या प्रतिरोध मौजूद है। कई वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि जीनोमिक मेडिसिन और जेनेटिक इंजीनियरिंग 21वीं सदी में काम करेगी। कोई भी वैज्ञानिक जो वास्तव में वैज्ञानिक निष्पक्षता के मंच पर दृढ़ता से खड़ा है, वह कभी नहीं कहेगा कि किसी चीज़ की मदद से आप पूरी तरह से सब कुछ ठीक कर सकते हैं या कुछ "बिल्कुल सुरक्षित" है, खासकर अगर यह आनुवंशिक इंजीनियरिंग से संबंधित है जो प्रकृति कानून के व्यक्तिगत स्तरों में हेरफेर करता है, जबकि इसकी अखंडता की अनदेखी करना। जैसा कि हम पहले ही परमाणु अनुसंधान में देख चुके हैं, इस तरह के हेरफेर के परिणामस्वरूप निकलने वाली ऊर्जा बहुत अधिक हो सकती है, लेकिन संभावित खतरा भी बहुत बड़ा है। जब परमाणु प्रौद्योगिकी विकास के चरण में थी, तब किसी ने कल्पना भी नहीं की थी कि कुछ ही वर्षों में मानवता पर अनेक विनाश का खतरा मंडराने लगेगा, जिसे दोनों विरोधी ताकतें समान रूप से सुनिश्चित कर सकती हैं। और जब परमाणु ऊर्जा का उपयोग बिजली पैदा करने के लिए किया जाने लगा, तो किसी को नहीं पता था कि इसके परिणामस्वरूप हमारे पास लाखों टन रेडियोधर्मी कचरा होगा जो हजारों वर्षों तक जहरीला बना रहेगा। इसके बारे में किसी को कुछ नहीं पता था, लेकिन हमने फिर भी अंधी छलांग लगाई, जिससे हमारे लिए और आने वाली पीढ़ियों के लिए गंभीर समस्याएं पैदा हो गईं। इसलिए, हमें जेनेटिक इंजीनियरिंग के उपयोग के बारे में बहुत सावधान रहना चाहिए, जो उस स्तर पर संचालित होता है जहां जीवन की सबसे गहरी संरचना के बारे में पूरी जानकारी निहित होती है।

पृथ्वी पर जीवन को आज के अत्यधिक संतुलित, गतिशील पारिस्थितिकी तंत्र में विकसित होने में लाखों वर्ष लग गए, जिसमें आज हमें ज्ञात जीवन रूपों की सभी असंख्य विविधताएं मौजूद हैं। अब हम ऐसे समय में रह रहे हैं, जब एक पीढ़ी या उससे भी कम समय में, जेनेटिक इंजीनियरिंग के हस्तक्षेप के परिणामस्वरूप सबसे महत्वपूर्ण फसलें आमूलचूल परिवर्तन से गुजरेंगी और ये परिवर्तन समग्र रूप से पारिस्थितिकी तंत्र को गंभीर रूप से नुकसान पहुंचाएंगे और पूरी मानवता को भी खतरे में डाल देंगे। जब तक आनुवंशिक इंजीनियरिंग के परिणामस्वरूप प्राप्त उत्पादों की सुरक्षा सिद्ध नहीं हो जाती, तब तक यह मुद्दा हमेशा संदेह में रहेगा - और यही वह दृष्टिकोण है जिसका नेचुरल लॉ पार्टी बचाव करती है। यह आवश्यक है कि जेनेटिक इंजीनियरिंग का उपयोग सख्त वैज्ञानिक सुरक्षा नियंत्रण के साथ किया जाए। यह लगभग पूर्ण निश्चितता के साथ कहा जा सकता है कि जेनेटिक इंजीनियरिंग से पर्यावरण में रासायनिक प्रदूषण होगा। शाकनाशियों के प्रति अधिक प्रतिरोधी अनाज की किस्मों के प्रजनन से यह तथ्य सामने आएगा कि किसानों को खरपतवारों को नियंत्रित करने के लिए पहले की तुलना में तीन गुना अधिक रासायनिक कीटनाशकों का उपयोग करने के लिए मजबूर होना पड़ेगा, और इसके परिणामस्वरूप अमेरिका की मिट्टी और भूजल में प्रदूषण बढ़ जाएगा। उदाहरण के लिए, रासायनिक कंपनी मोनसेंटो ने पहले ही मक्का, सोयाबीन और चुकंदर की ऐसी किस्में विकसित कर ली हैं जो उसी कंपनी द्वारा उत्पादित शाकनाशी राउंडअप के प्रति प्रतिरोधी हैं। उद्योग के अधिकारियों ने बार-बार कहा है कि राउंडअप जीवित जीवों के लिए सुरक्षित है और पर्यावरण द्वारा शीघ्र ही निष्प्रभावी हो जाता है। हालाँकि, डेनमार्क में प्रारंभिक शोध से पता चला है कि राउंडअप तीन साल तक मिट्टी में रहता है (और इसलिए क्षेत्र में बोई जाने वाली बाद की फसलों द्वारा इसे अवशोषित किया जा सकता है), और अन्य वैज्ञानिक कार्यों से पता चला है कि इसका उपयोग शाकनाशी किसानों में विषाक्त प्रतिक्रियाओं का कारण बनता है, बाधित करता है स्तनधारियों के प्रजनन कार्य, और मछली, केंचुओं और लाभकारी कीड़ों को नुकसान पहुँचाता है।

जेनेटिक इंजीनियरिंग के समर्थक अक्सर दावा करते हैं कि यह तकनीक क्रॉसब्रीडिंग का एक उन्नत रूप है जिसका उपयोग सहस्राब्दियों से फसलों और घरेलू पशुओं की नस्ल में सुधार के लिए किया जाता रहा है। लेकिन वास्तव में, आनुवंशिक इंजीनियरिंग का हस्तक्षेप उन प्रजातियों के बीच प्राकृतिक प्रजनन बाधाओं को भेदता है जो पृथ्वी पर जीवन के संतुलन और अखंडता को बनाए रखते हैं। नई नस्लों और किस्मों के प्रजनन की पारंपरिक प्रणाली सुअर की एक नस्ल को दूसरे के साथ, या एक घोड़े को गधे के साथ, या टमाटर की दो किस्मों के साथ पार कर सकती है, लेकिन यह मछली के साथ टमाटर को पार नहीं कर सकती है - प्रकृति जीन के ऐसे मिश्रण की अनुमति नहीं देती है। और जेनेटिक इंजीनियरिंग की मदद से, वैज्ञानिकों ने पहले ही मछली और टमाटर के जीन को जोड़ दिया है - और ये टमाटर, किसी भी तरह से चिह्नित नहीं हैं, अब चुपचाप हमारी अलमारियों पर पड़े हैं। इसके अलावा, वस्तुतः सभी अनाज, फलियां, सब्जियां और फल पहले से ही आनुवंशिक इंजीनियरिंग के हस्तक्षेप से गुजर चुके हैं, और खाद्य उद्योग इन सभी उत्पादों को अगले 5-8 वर्षों के भीतर बाजार में पेश करने का इरादा रखता है। दुनिया की सबसे बड़ी बीज कंपनी पायनियर हाइब्रिड इंटरनेशनल ने सोयाबीन में प्रोटीन की मात्रा बढ़ाने के लिए ब्राजील नट जीन को शामिल करते हुए सोयाबीन की एक नई किस्म विकसित करने के लिए आनुवंशिक इंजीनियरिंग का उपयोग किया है। लेकिन सोया में प्रत्यारोपित ब्राज़ील नट घटक के कारण अधिकांश उपभोक्ताओं में एलर्जी की प्रतिक्रिया हुई और फिर पायनियर ने परियोजना रद्द कर दी। और जब जापानी कंपनी शोवा डेंको ने आनुवंशिक इंजीनियरिंग के माध्यम से ट्रिप्टोफैन नामक आहार अनुपूरक का अधिक कुशलता से उत्पादन करने के लिए एक प्राकृतिक जीवाणु की संरचना को बदल दिया, तो इन आनुवंशिक हेरफेरों ने इस तथ्य को जन्म दिया कि यह जीवाणु, ट्रिप्टोफैन का हिस्सा होने के कारण, अत्यधिक उत्पादन करने लगा। जहरीला पदार्थ जिसकी खोज 1989 में उत्पाद के बाजार में लॉन्च होने के बाद ही हुई थी। परिणामस्वरूप: 5,000 लोग बीमार पड़ गए, 1,500 लोग स्थायी रूप से विकलांग हो गए, और 37 की मृत्यु हो गई। शोधकर्ता गेहूं की अधिक उपज देने वाली किस्मों को विकसित करने, अधिक पौष्टिक खाद्य पदार्थ बनाने और कुछ बीमारियों को खत्म करने के लिए जेनेटिक इंजीनियरिंग का उपयोग करने को लेकर बहुत उत्साहित हैं, जिससे पृथ्वी पर मानव जीवन में सुधार की उम्मीद है। लेकिन, वास्तव में, इस तथ्य के बावजूद कि जीन को प्रायोगिक फ्लास्क में निकाला और सही ढंग से पार किया जा सकता है, वास्तविक जीवन में जीन को किसी और के शरीर में प्रत्यारोपित करने के परिणामों की भविष्यवाणी करना बहुत मुश्किल है।

इस तरह के ऑपरेशन से उत्परिवर्तन हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप शरीर के प्राकृतिक जीन की गतिविधि दब जाती है। प्रस्तुत जीन अप्रत्याशित दुष्प्रभाव भी पैदा कर सकते हैं: उदाहरण के लिए, आनुवंशिक रूप से इंजीनियर किए गए भोजन में विषाक्त पदार्थ और एलर्जी हो सकती है या पोषण मूल्य कम हो सकता है, जिससे उपभोक्ता बीमार हो सकते हैं या यहां तक ​​कि, जैसा कि हुआ है, मर सकते हैं। इसके अलावा, आनुवंशिक इंजीनियरिंग का उपयोग करके पैदा किए गए जीव स्वतंत्र रूप से प्रजनन करने में सक्षम होते हैं और उन प्राकृतिक आबादी के साथ अंतःप्रजनन करते हैं जिनमें आनुवंशिक हस्तक्षेप नहीं हुआ है, जिससे पूरे पृथ्वी के पारिस्थितिकी तंत्र में अपरिवर्तनीय जैविक परिवर्तन होते हैं। हम पूरे विश्वास के साथ कह सकते हैं कि जेनेटिक इंजीनियरिंग निश्चित रूप से एक आशाजनक क्षेत्र है, जो दुर्भाग्य से हमारे देश में वित्त पोषित नहीं है और इसका अपना कोई निर्माता नहीं है। बेशक, रूस इस क्षेत्र में विकास में लगा हुआ है, लेकिन अपने आविष्कारों को विदेशों में बेचने के लिए मजबूर है। हमारे वैज्ञानिकों ने मानव इंटरफेरॉन, एस्पार्टेम और कोबवेब का आविष्कार किया। महत्वपूर्ण बात यह है कि दवा बनाते समय वह तब तक उपयोग में नहीं आती जब तक उसकी संरचना मानव जीनोम के करीब न हो जाए। इस मामले में, दवा बिल्कुल हानिरहित है। एस्पार्टेम का उत्पादन करते समय, दो अमीनो एसिड मिश्रित होते हैं, लेकिन इस प्रक्रिया के लिए उत्प्रेरक सूक्ष्मजीव होते हैं। आनुवंशिकीविद् का कार्य विकास को अंजाम देना है ताकि सूक्ष्मजीवों से दवा की शुद्धि 100% सत्यापन पास कर सके। यह काम की गुणवत्ता है. हम गुणवत्ता के लिए जिम्मेदार हैं और पेशेवर दृष्टिकोण यह है कि आनुवंशिक इंजीनियरिंग, उचित सीमा तक, मानवता के लिए फायदेमंद है।

जेनेटिक इंजीनियरिंग - दुश्मन या दोस्त? जेनेटिक इंजीनियरिंग के खतरे...

जेनेटिक इंजीनियरिंग के खतरों के बारे में वैज्ञानिक तथ्य

1. जेनेटिक इंजीनियरिंग नई किस्मों और नस्लों को विकसित करने से मौलिक रूप से अलग है। विदेशी जीनों का कृत्रिम जोड़ एक सामान्य कोशिका के बारीक विनियमित आनुवंशिक नियंत्रण को बहुत हद तक बाधित करता है। जीन हेरफेर मूल रूप से मातृ और पितृ गुणसूत्रों के संयोजन से अलग है जो प्राकृतिक क्रॉसिंग में होता है।

2. वर्तमान में, जेनेटिक इंजीनियरिंग तकनीकी रूप से अपूर्ण है, क्योंकि यह एक नए जीन को सम्मिलित करने की प्रक्रिया को नियंत्रित करने में सक्षम नहीं है। इसलिए, सम्मिलन स्थल और जोड़े गए जीन के प्रभावों की भविष्यवाणी करना असंभव है। भले ही किसी जीन को जीनोम में डालने के बाद उसका स्थान निर्धारित किया जा सकता है, लेकिन परिणामों की भविष्यवाणी करने के लिए उपलब्ध डीएनए जानकारी बहुत अधूरी है।

3. किसी विदेशी जीन के कृत्रिम जोड़ के परिणामस्वरूप अप्रत्याशित रूप से खतरनाक पदार्थ बन सकते हैं। सबसे खराब स्थिति में, ये विषाक्त पदार्थ, एलर्जी या स्वास्थ्य के लिए हानिकारक अन्य पदार्थ हो सकते हैं। ऐसी संभावनाओं के बारे में जानकारी अभी भी बहुत अधूरी है.

4. हानिरहितता के परीक्षण के लिए कोई पूरी तरह से विश्वसनीय तरीके नहीं हैं। सावधानीपूर्वक किए गए सुरक्षा अध्ययनों के बावजूद नई दवाओं के 10% से अधिक गंभीर दुष्प्रभावों का पता नहीं लगाया जा सका है। नए आनुवंशिक रूप से संशोधित खाद्य पदार्थों के खतरनाक गुणों का पता न चल पाने का जोखिम दवाओं के मामले की तुलना में बहुत अधिक होने की संभावना है।

5. वर्तमान सुरक्षा परीक्षण आवश्यकताएँ अत्यंत अपर्याप्त हैं। वे स्पष्ट रूप से अनुमोदन प्रक्रिया को सरल बनाने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। वे अत्यंत असंवेदनशील हानिरहितता परीक्षण विधियों के उपयोग की अनुमति देते हैं। इसलिए एक महत्वपूर्ण जोखिम है कि खतरनाक खाद्य उत्पाद निरीक्षण के बिना ही पास हो जाएंगे।

6. जेनेटिक इंजीनियरिंग का उपयोग करके आज तक बनाए गए खाद्य उत्पादों का मानवता के लिए कोई महत्वपूर्ण मूल्य नहीं है। ये उत्पाद मुख्यतः व्यावसायिक हितों को ही संतुष्ट करते हैं।

7. पर्यावरण में लाए गए आनुवंशिक रूप से संशोधित जीवों के प्रभावों के बारे में ज्ञान पूरी तरह से अपर्याप्त है। यह अभी तक सिद्ध नहीं हुआ है कि जेनेटिक इंजीनियरिंग द्वारा संशोधित जीवों का पर्यावरण पर हानिकारक प्रभाव नहीं पड़ेगा। पर्यावरणविदों ने विभिन्न संभावित पर्यावरणीय जटिलताओं का सुझाव दिया है। उदाहरण के लिए, आनुवंशिक इंजीनियरिंग द्वारा उपयोग किए जाने वाले संभावित हानिकारक जीनों के अनियंत्रित प्रसार के कई अवसर हैं, जिनमें बैक्टीरिया और वायरस द्वारा जीन स्थानांतरण भी शामिल है। पर्यावरण के कारण होने वाली जटिलताओं को ठीक करना असंभव होने की संभावना है, क्योंकि जारी जीन को वापस नहीं लिया जा सकता है।

8. नए और खतरनाक वायरस सामने आ सकते हैं. यह प्रयोगात्मक रूप से दिखाया गया है कि जीनोम में एम्बेडेड वायरल जीन संक्रामक वायरस (तथाकथित पुनर्संयोजन) के जीन के साथ जुड़ सकते हैं। ये नए वायरस मूल वायरस की तुलना में अधिक आक्रामक हो सकते हैं। वायरस भी कम प्रजाति विशिष्ट बन सकते हैं। उदाहरण के लिए, पौधों के वायरस लाभकारी कीड़ों, जानवरों और मनुष्यों के लिए भी हानिकारक हो सकते हैं।

9. वंशानुगत पदार्थ, डीएनए, का ज्ञान बहुत अधूरा है। डीएनए का केवल तीन प्रतिशत कार्य ही ज्ञात है। उन जटिल प्रणालियों में हेरफेर करना जोखिम भरा है जिनके बारे में जानकारी अधूरी है। जीव विज्ञान, पारिस्थितिकी और चिकित्सा के क्षेत्र में व्यापक अनुभव से पता चलता है कि यह गंभीर अप्रत्याशित समस्याओं और विकारों का कारण बन सकता है।

10. जेनेटिक इंजीनियरिंग विश्व की भूख की समस्या का समाधान नहीं करेगी। यह दावा कि जेनेटिक इंजीनियरिंग विश्व की भूख की समस्या को हल करने में महत्वपूर्ण योगदान दे सकती है, वैज्ञानिक रूप से निराधार मिथक है।

परिचय

अपने काम में मैं जेनेटिक इंजीनियरिंग के विषय का पता लगाता हूं। मौलिक विज्ञान के क्षेत्र में और कई अन्य क्षेत्रों में जेनेटिक इंजीनियरिंग मानवता के लिए जो अवसर खोलती है, वे बहुत महान और अक्सर क्रांतिकारी भी होते हैं।

इस प्रकार, यह आवश्यक प्रोटीन के औद्योगिक बड़े पैमाने पर उत्पादन की अनुमति देता है, किण्वन उत्पादों - एंजाइम और अमीनो एसिड प्राप्त करने के लिए तकनीकी प्रक्रियाओं को महत्वपूर्ण रूप से सुविधाजनक बनाता है, और भविष्य में इसका उपयोग पौधों और जानवरों के सुधार के साथ-साथ वंशानुगत मानव रोगों के इलाज के लिए भी किया जा सकता है।

इस प्रकार, जेनेटिक इंजीनियरिंग, वैज्ञानिक और तकनीकी प्रगति की मुख्य दिशाओं में से एक होने के नाते, भोजन, कृषि, ऊर्जा और पर्यावरणीय मुद्दों जैसी कई समस्याओं के समाधान में तेजी लाने में सक्रिय रूप से योगदान देती है।

लेकिन जेनेटिक इंजीनियरिंग चिकित्सा और फार्मास्यूटिकल्स के लिए विशेष रूप से महान अवसर खोलती है, क्योंकि जेनेटिक इंजीनियरिंग के उपयोग से चिकित्सा में आमूल-चूल परिवर्तन हो सकते हैं।

1. जेनेटिक इंजीनियरिंग का सार.

1.1. जेनेटिक इंजीनियरिंग का इतिहास.

जैव रसायन और आणविक आनुवंशिकी की विभिन्न शाखाओं में कई शोधकर्ताओं के काम के कारण जेनेटिक इंजीनियरिंग सामने आई।

कई वर्षों तक, प्रोटीन को मैक्रोमोलेक्यूल्स का मुख्य वर्ग माना जाता था। एक धारणा यह भी थी कि जीन प्रोटीन प्रकृति के होते हैं।

1944 तक एवरी, मैकलियोड और मैककार्थी ने यह नहीं दिखाया कि डीएनए वंशानुगत जानकारी का वाहक है।

इसी समय से न्यूक्लिक एसिड का गहन अध्ययन शुरू हुआ। एक दशक बाद, 1953 में, जे. वाटसन और एफ. क्रिक ने एक डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए मॉडल बनाया। यह वर्ष आणविक जीव विज्ञान का जन्म वर्ष माना जाता है।

50-60 के दशक के अंत में, आनुवंशिक कोड के गुणों को स्पष्ट किया गया था, और 60 के दशक के अंत तक इसकी सार्वभौमिकता की प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की गई थी।

आणविक आनुवंशिकी का गहन विकास हुआ, जिसके उद्देश्य एस्चेरिचिया कोली (ई. कोली), इसके वायरस और प्लास्मिड थे।

अक्षुण्ण डीएनए अणुओं, प्लास्मिड और वायरस की अत्यधिक शुद्ध तैयारी को अलग करने के लिए तरीके विकसित किए गए हैं।

वायरस और प्लास्मिड के डीएनए को जैविक रूप से सक्रिय रूप में कोशिकाओं में पेश किया गया, जिससे इसकी प्रतिकृति और संबंधित जीन की अभिव्यक्ति सुनिश्चित हुई।

70 के दशक में, कई एंजाइमों की खोज की गई जो डीएनए रूपांतरण प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं। आनुवंशिक इंजीनियरिंग विधियों के विकास में एक विशेष भूमिका प्रतिबंध एंजाइमों और डीएनए लिगेज की है।

जेनेटिक इंजीनियरिंग के विकास के इतिहास को तीन चरणों में विभाजित किया जा सकता है:

पहला चरण इन विट्रो में पुनः संयोजक डीएनए अणुओं को प्राप्त करने की मूलभूत संभावना को साबित करने से जुड़ा है। ये कार्य विभिन्न प्लास्मिड के बीच संकर के उत्पादन से संबंधित हैं। बैक्टीरिया की विभिन्न प्रजातियों और उपभेदों से प्रारंभिक डीएनए अणुओं, उनकी व्यवहार्यता, स्थिरता और कार्यप्रणाली का उपयोग करके पुनः संयोजक अणु बनाने की संभावना सिद्ध हो चुकी है।

दूसरा चरण प्रोकैरियोट्स और विभिन्न प्लास्मिड के गुणसूत्र जीन के बीच पुनः संयोजक डीएनए अणुओं को प्राप्त करने पर काम की शुरुआत से जुड़ा है, जो उनकी स्थिरता और व्यवहार्यता साबित करता है।

तीसरा चरण वेक्टर डीएनए अणुओं (जीन स्थानांतरण के लिए उपयोग किया जाने वाला डीएनए और प्राप्तकर्ता कोशिका के आनुवंशिक तंत्र में एकीकृत होने में सक्षम) में यूकेरियोटिक जीन, मुख्य रूप से जानवरों को शामिल करने पर काम की शुरुआत है।

औपचारिक रूप से, जेनेटिक इंजीनियरिंग की जन्म तिथि 1972 मानी जानी चाहिए, जब स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय में पी. बर्ग और एस. कोहेन और उनके सहयोगियों ने पहला पुनः संयोजक डीएनए बनाया जिसमें एसवी40 वायरस, बैक्टीरियोफेज और ई. कोलाई के डीएनए टुकड़े शामिल थे।

1.2. जेनेटिक इंजीनियरिंग की अवधारणा

आणविक आनुवंशिकी और आणविक जीवविज्ञान की शाखाओं में से एक जिसने सबसे बड़ा व्यावहारिक अनुप्रयोग पाया है वह आनुवंशिक इंजीनियरिंग है।

जेनेटिक इंजीनियरिंग उन तरीकों का योग है जो जीन को एक जीव से दूसरे जीव में स्थानांतरित करने की अनुमति देता है, या नई जैविक वस्तुओं के लक्षित निर्माण के लिए एक तकनीक है।

70 के दशक की शुरुआत में जन्मीं वह आज बड़ी सफलता हासिल कर चुकी हैं। जेनेटिक इंजीनियरिंग तकनीक बैक्टीरिया, यीस्ट और स्तनधारी कोशिकाओं को किसी भी प्रोटीन के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए "कारखानों" में बदल देती है।

इससे प्रोटीन की संरचना और कार्यों का विस्तार से विश्लेषण करना और उन्हें दवाओं के रूप में उपयोग करना संभव हो जाता है।

वर्तमान में, एस्चेरिचिया कोली (ई. कोली) इंसुलिन और सोमाटोट्रोपिन जैसे महत्वपूर्ण हार्मोन का आपूर्तिकर्ता बन गया है।

पहले, इंसुलिन पशु अग्न्याशय कोशिकाओं से प्राप्त किया जाता था, इसलिए इसकी लागत बहुत अधिक थी। 100 ग्राम क्रिस्टलीय इंसुलिन प्राप्त करने के लिए 800-1000 किलोग्राम अग्न्याशय की आवश्यकता होती है, और गाय की एक ग्रंथि का वजन 200-250 ग्राम होता है। इससे मधुमेह रोगियों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए इंसुलिन महंगा हो गया और इसे प्राप्त करना कठिन हो गया।

इंसुलिन में दो पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला ए और बी, 20 और 30 अमीनो एसिड लंबे होते हैं। जब वे डाइसल्फ़ाइड बांड से जुड़े होते हैं, तो देशी डबल-चेन इंसुलिन बनता है।

यह दिखाया गया है कि इसमें ई. कोली प्रोटीन, एंडोटॉक्सिन और अन्य अशुद्धियाँ नहीं हैं, यह पशु इंसुलिन जैसे दुष्प्रभाव पैदा नहीं करता है, और जैविक गतिविधि में इससे अलग नहीं है।

सोमाटोट्रोपिन पिट्यूटरी ग्रंथि द्वारा स्रावित एक मानव विकास हार्मोन है। इस हार्मोन की कमी से पिट्यूटरी बौनापन हो जाता है। यदि सोमाटोट्रोपिन को सप्ताह में तीन बार प्रति 1 किलोग्राम वजन पर 10 मिलीग्राम की खुराक दी जाए, तो एक वर्ष में इसकी कमी से पीड़ित बच्चा 6 सेमी तक बढ़ सकता है।

पहले, इसे शव सामग्री से, एक शव से प्राप्त किया जाता था: अंतिम दवा तैयारी के संदर्भ में 4 - 6 मिलीग्राम सोमाटोट्रोपिन। इस प्रकार, हार्मोन की उपलब्ध मात्रा सीमित थी, इसके अलावा, इस विधि द्वारा प्राप्त हार्मोन विषम था और इसमें धीमी गति से बढ़ने वाले वायरस हो सकते थे।

1980 में, जेनेंटेक कंपनी ने बैक्टीरिया का उपयोग करके सोमाटोट्रोपिन के उत्पादन के लिए एक तकनीक विकसित की, जो इन नुकसानों से रहित थी। 1982 में, फ्रांस के पाश्चर इंस्टीट्यूट में ई. कोली और पशु कोशिकाओं के संवर्धन में मानव विकास हार्मोन प्राप्त किया गया और 1984 में यूएसएसआर में इंसुलिन का औद्योगिक उत्पादन शुरू हुआ।

1.3. जेनेटिक इंजीनियरिंग के लक्ष्य और उद्देश्य

अनुप्रयुक्त आनुवंशिक इंजीनियरिंग का लक्ष्य ऐसे पुनः संयोजक डीएनए अणुओं को डिजाइन करना है, जो आनुवंशिक तंत्र में पेश किए जाने पर, शरीर को मनुष्यों के लिए उपयोगी गुण प्रदान करेंगे।

रीकॉम्बिनेंट डीएनए तकनीक अत्यधिक विशिष्ट डीएनए जांच के उत्पादन पर आधारित है, जिसका उपयोग ऊतकों में जीन की अभिव्यक्ति, गुणसूत्रों पर जीन के स्थानीयकरण और संबंधित कार्यों (उदाहरण के लिए, मनुष्यों और चिकन में) वाले जीन की पहचान करने के लिए किया जाता है। डीएनए जांच का उपयोग विभिन्न रोगों के निदान में भी किया जाता है।

रीकॉम्बिनेंट डीएनए तकनीक ने रिवर्स जेनेटिक्स नामक एक अपरंपरागत प्रोटीन-जीन दृष्टिकोण को संभव बना दिया है। इस दृष्टिकोण में, एक प्रोटीन को एक कोशिका से अलग किया जाता है, इस प्रोटीन के जीन को क्लोन किया जाता है, और इसे संशोधित किया जाता है, जिससे एक उत्परिवर्ती जीन बनता है जो प्रोटीन के परिवर्तित रूप को कूटबद्ध करता है। परिणामी जीन को कोशिका में प्रविष्ट कराया जाता है। इस तरह दोषपूर्ण जीन को ठीक किया जा सकता है और वंशानुगत बीमारियों का इलाज किया जा सकता है।

यदि हाइब्रिड डीएनए को एक निषेचित अंडे में पेश किया जाता है, तो ट्रांसजेनिक जीव प्राप्त किए जा सकते हैं जो उत्परिवर्ती जीन को अपनी संतानों तक पहुंचाते हैं।

जानवरों का आनुवंशिक परिवर्तन अन्य जीनों की गतिविधि के नियमन और विभिन्न रोग प्रक्रियाओं में व्यक्तिगत जीन और उनके प्रोटीन उत्पादों की भूमिका स्थापित करना संभव बनाता है।

पुनः संयोजक डीएनए तकनीक निम्नलिखित विधियों का उपयोग करती है:

·प्रतिबंध न्यूक्लिअस द्वारा डीएनए का विशिष्ट विखंडन, व्यक्तिगत जीन के अलगाव और हेरफेर को तेज करना;

·एक शुद्ध डीएनए टुकड़े में सभी न्यूक्लियोटाइड का तेजी से अनुक्रमण, जो जीन की सीमाओं और इसके द्वारा एन्कोड किए गए अमीनो एसिड अनुक्रम को निर्धारित करना संभव बनाता है;

·पुनः संयोजक डीएनए का निर्माण;

·न्यूक्लिक एसिड का संकरण, अधिक सटीकता और संवेदनशीलता के साथ विशिष्ट आरएनए या डीएनए अनुक्रमों की पहचान की अनुमति देता है;

डीएनए क्लोनिंग: पोलीमरेज़ श्रृंखला प्रतिक्रिया का उपयोग करके इन विट्रो प्रवर्धन या एक जीवाणु कोशिका में डीएनए टुकड़े की शुरूआत, जो इस तरह के परिवर्तन के बाद, इस टुकड़े को लाखों प्रतियों में पुन: पेश करता है;

·कोशिकाओं या जीवों में पुनः संयोजक डीएनए का परिचय।

2.

2.1. आवश्यक जानकारी वाले जीन का अलगाव।

जीन को कई तरीकों से प्राप्त किया जा सकता है: डीएनए से अलगाव, रासायनिक-एंजाइमी संश्लेषण और एंजाइमेटिक संश्लेषण।

डीएनए से जीन का अलगाव प्रतिबंध एंजाइमों का उपयोग करके किया जाता है जो कुछ न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम (4-7 न्यूक्लियोटाइड जोड़े) वाले क्षेत्रों में डीएनए के दरार को उत्प्रेरित करते हैं। दरार को न्यूक्लियोटाइड जोड़े के एक पहचानने योग्य क्षेत्र के बीच में किया जा सकता है; इस मामले में, दोनों डीएनए स्ट्रैंड एक ही स्तर पर "काटे" जाते हैं। परिणामी डीएनए टुकड़ों में तथाकथित "कुंद" सिरे होते हैं। डीएनए दरार एक बदलाव के साथ संभव है, जिसमें से एक स्ट्रैंड कई न्यूक्लियोटाइड्स द्वारा फैला हुआ है। इस मामले में बनने वाले "चिपचिपे" सिरे, उनकी पूरकता के कारण परस्पर क्रिया करते हैं। चिपचिपे सिरों वाला एक न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम एक वेक्टर से जोड़ा जा सकता है (उसी प्रतिबंध एंजाइम के साथ पूर्व-उपचारित) और लिगेज के साथ परस्पर पूरक सिरों के क्रॉस-लिंकिंग के परिणामस्वरूप एक गोलाकार अनुक्रम में परिवर्तित किया जा सकता है। विधि में महत्वपूर्ण कमियां हैं, क्योंकि वांछित जीन के सख्त अलगाव के लिए एंजाइमों की क्रिया का चयन करना काफी कठिन है। जीन के साथ, "अतिरिक्त" न्यूक्लियोटाइड को पकड़ लिया जाता है या, इसके विपरीत, एंजाइम जीन के हिस्से को काट देते हैं, इसे कार्यात्मक रूप से दोषपूर्ण में बदल देते हैं।

रासायनिक-एंजाइम संश्लेषण का उपयोग तब किया जाता है जब प्रोटीन या पेप्टाइड की प्राथमिक संरचना ज्ञात हो जिसके संश्लेषण को जीन एन्कोड करता है। जीन के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम का पूरा ज्ञान आवश्यक है। यह विधि आपको वांछित न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम को सटीक रूप से फिर से बनाने की अनुमति देती है, साथ ही जीन में प्रतिबंध एंजाइमों, नियामक अनुक्रमों आदि के लिए पहचान साइटों को पेश करती है। इस विधि में चरण के कारण एकल-फंसे डीएनए टुकड़े (ओलिगोन्यूक्लियोटाइड्स) का रासायनिक संश्लेषण होता है -न्यूक्लिओटाइड्स के बीच एस्टर बांड का चरण-दर-चरण गठन, आमतौर पर 8-16 मेर। वर्तमान में, "जीन मशीनें" हैं, जो एक माइक्रोप्रोसेसर के नियंत्रण में, एकल-फंसे डीएनए के विशिष्ट लघु अनुक्रमों को बहुत तेज़ी से संश्लेषित करती हैं।

आधारों का वांछित क्रम कीपैड पर दर्ज किया जाता है। माइक्रोप्रोसेसर वाल्व खोलता है जिसके माध्यम से, एक पंप का उपयोग करके, न्यूक्लियोटाइड, साथ ही आवश्यक अभिकर्मकों और सॉल्वैंट्स को क्रमिक रूप से संश्लेषण स्तंभ में आपूर्ति की जाती है। स्तंभ सिलिकॉन मोतियों से भरा होता है जिस पर डीएनए अणु एकत्र होते हैं। यह उपकरण 30 मिनट में 1 न्यूक्लियोटाइड की दर से 40 न्यूक्लियोटाइड लंबाई तक की श्रृंखलाओं को संश्लेषित कर सकता है। परिणामी ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स को डबल-स्ट्रैंडेड न्यूक्लियोटाइड बनाने के लिए डीएनए लिगेज का उपयोग करके एक-दूसरे के साथ क्रॉस-लिंक किया जाता है। इस विधि का उपयोग करके इंसुलिन, प्रोइन्सुलिन, सोमैटोस्टैटिन आदि की ए- और बी-श्रृंखलाओं के लिए जीन प्राप्त किए गए।

पृथक मैसेंजर आरएनए (एमआरएनए) पर आधारित एंजाइमैटिक जीन संश्लेषण वर्तमान में सबसे आम तरीका है। सबसे पहले, मैसेंजर आरएनए को कोशिकाओं से अलग किया जाता है, जिसके बीच जीन द्वारा एन्कोड किया गया एमआरएनए होता है जिसे अलग करने की आवश्यकता होती है। फिर, स्वीकृत शर्तों के तहत, एमआरएनए (सीडीएनए) के पूरक डीएनए स्ट्रैंड को रिवर्स ट्रांसक्रिपटेस (रिवर्टेज़) का उपयोग करके, मैट्रिक्स की तरह, सेल से पृथक एमआरएनए पर संश्लेषित किया जाता है। परिणामी पूरक डीएनए (सीडीएनए) डीएनए पोलीमरेज़ या रिवर्सेज़ का उपयोग करके डीएनए के दूसरे स्ट्रैंड के संश्लेषण के लिए एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करता है। इस मामले में प्राइमर एमआरएनए के 3' सिरे का पूरक ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड है; मैग्नीशियम आयनों की उपस्थिति में डीऑक्सीन्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट से एक नया डीएनए स्ट्रैंड बनता है।

1979 में मानव विकास हार्मोन (सोमाटोट्रोपिन) के लिए जीन प्राप्त करने के लिए इस विधि का बड़ी सफलता के साथ उपयोग किया गया था। किसी न किसी रूप में प्राप्त जीन में प्रोटीन की संरचना के बारे में जानकारी होती है, लेकिन वह इसे स्वयं लागू नहीं कर सकता है। इसलिए, जीन की क्रिया को नियंत्रित करने के लिए अतिरिक्त तंत्र की आवश्यकता होती है। प्राप्तकर्ता कोशिका में आनुवंशिक जानकारी का स्थानांतरण एक वेक्टर के भाग के रूप में किया जाता है। एक वेक्टर, एक नियम के रूप में, एक गोलाकार डीएनए अणु है जो स्वतंत्र प्रतिकृति में सक्षम है। जीन वेक्टर के साथ मिलकर पुनः संयोजक डीएनए बनाता है।

2.2. प्राप्तकर्ता कोशिका में स्वतंत्र प्रतिकृति में सक्षम वैक्टर (वायरस, प्लास्मिड) का चयन।

शब्द "वेक्टर" एक न्यूक्लिक एसिड अणु को संदर्भित करता है, जो कोशिका में पेश होने के बाद, इसमें प्रतिकृति और प्रतिलेखन संकेतों की उपस्थिति के कारण स्वायत्त अस्तित्व में सक्षम होता है।

वेक्टर अणुओं में निम्नलिखित गुण होने चाहिए:

1) प्राप्तकर्ता सेल में स्वायत्त रूप से प्रतिकृति बनाने की क्षमता, यानी एक स्वतंत्र प्रतिकृति होने की क्षमता;

प्रयोग के लक्ष्यों के आधार पर, वैक्टर को दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है: 1) वांछित जीन की क्लोनिंग और प्रवर्धन के लिए उपयोग किया जाता है; 2) विशिष्ट, अंतर्निहित विदेशी जीन की अभिव्यक्ति के लिए उपयोग किया जाता है। वैक्टर का दूसरा समूह क्लोन जीन के प्रोटीन उत्पादों के संश्लेषण को सुनिश्चित करने के लिए डिज़ाइन किए गए वैक्टर को जोड़ता है। अभिव्यक्ति वैक्टर में डीएनए अनुक्रम होते हैं जो जीन की क्लोन प्रतियों के प्रतिलेखन और सेल उपभेदों में उनके एमआरएनए के अनुवाद के लिए आवश्यक होते हैं।

प्लास्मिड और बैक्टीरियोफेज का उपयोग प्रोकैरियोटिक वैक्टर के रूप में किया जाता है; पशु और पौधों के वायरस, 2 माइक्रोन यीस्ट और माइटोकॉन्ड्रिया पर आधारित वैक्टर, और कई कृत्रिम रूप से निर्मित वैक्टर जो बैक्टीरिया और यूकेरियोटिक कोशिकाओं (शटल वैक्टर) दोनों में प्रतिलिपि बनाने में सक्षम हैं, का उपयोग यूकेरियोटिक वैक्टर के रूप में किया जाता है।

प्लास्मिड प्रो- और यूकेरियोट्स के एक्स्ट्राक्रोमोसोमल आनुवंशिक तत्व हैं जो कोशिकाओं में स्वायत्त रूप से दोहराते हैं। अधिकांश प्लास्मिड वैक्टर प्राकृतिक प्लास्मिड ColE1, pMB1 और p15A से प्राप्त होते हैं।

जीवाणु प्लास्मिड को दो वर्गों में विभाजित किया गया है। कुछ प्लास्मिड (उदाहरण के लिए, अच्छी तरह से अध्ययन किया गया कारक एफ, जो ई. कोली में लिंग का निर्धारण करता है) स्वयं कोशिका से कोशिका में जाने में सक्षम हैं, जबकि अन्य में यह क्षमता नहीं होती है। कई कारणों से, और मुख्य रूप से संभावित खतरनाक आनुवंशिक सामग्री के अनियंत्रित प्रसार को रोकने के लिए, अधिकांश बैक्टीरियल प्लास्मिड वैक्टर प्लास्मिड के दूसरे वर्ग पर आधारित होते हैं। कई प्राकृतिक प्लास्मिड में पहले से ही ऐसे जीन होते हैं जो एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति कोशिका प्रतिरोध का निर्धारण करते हैं (इन जीन के उत्पाद एंजाइम होते हैं जो एंटीबायोटिक पदार्थों को संशोधित या तोड़ते हैं)। इसके अलावा, अतिरिक्त जीन जो अन्य एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति प्रतिरोध का निर्धारण करते हैं, वैक्टर का निर्माण करते समय इन प्लास्मिड में पेश किए जाते हैं।

चित्र में. चित्र 1 सबसे आम ई.कोली प्लास्मिड वैक्टरों में से एक - पीबीआर322 को दर्शाता है। इसका निर्माण पूरी तरह से अध्ययन किए गए ई.कोली प्लास्मिड - कोलिसिनोजेनिक कारक ColE1 - के आधार पर किया गया है और इसमें इस प्लास्मिड की प्रतिकृति की उत्पत्ति शामिल है। ColE1 प्लास्मिड (और क्रमशः pBR322) की ख़ासियत यह है कि प्रोटीन संश्लेषण अवरोधक एंटीबायोटिक क्लोरैम्फेनिकॉल (जो अप्रत्यक्ष रूप से मेजबान गुणसूत्र की प्रतिकृति को रोकता है) की उपस्थिति में, ई. कोलाई में इसकी संख्या 20-50 से 1000 अणुओं तक बढ़ जाती है। प्रति कोशिका, जिससे बड़ी मात्रा में क्लोन जीन प्राप्त करना संभव हो जाता है। मूल प्लास्मिड से पीबीआर322 वेक्टर का निर्माण करते समय, प्रतिबंध एंजाइमों के लिए कई "अतिरिक्त" साइटें हटा दी गईं।

वर्तमान में, ई. कोलाई के लिए कई सुविधाजनक वेक्टर प्रणालियों के साथ, कई अन्य ग्राम-नकारात्मक बैक्टीरिया (स्यूडोमोनास, राइजोबियम और एज़ोटोबैक्टर जैसे औद्योगिक रूप से महत्वपूर्ण बैक्टीरिया सहित), ग्राम-पॉजिटिव बैक्टीरिया (बैसिलस) के लिए प्लास्मिड वैक्टर का निर्माण किया गया है। कवक (खमीर) और पौधे।

प्लास्मिड वैक्टर छोटे जीनोम के अपेक्षाकृत छोटे टुकड़ों (10 हजार बेस जोड़े तक) की क्लोनिंग के लिए सुविधाजनक हैं। यदि उच्च पौधों और जानवरों के जीनों की क्लोन लाइब्रेरी (या लाइब्रेरी) प्राप्त करना आवश्यक है, जिनमें से जीनोम की कुल लंबाई विशाल आकार तक पहुंचती है, तो पारंपरिक प्लास्मिड वैक्टर इन उद्देश्यों के लिए अनुपयुक्त हैं। उच्च यूकेरियोट्स के लिए जीन लाइब्रेरी बनाने की समस्या को क्लोनिंग वैक्टर के रूप में बैक्टीरियोफेज एल के डेरिवेटिव का उपयोग करके हल किया गया था।

फ़ेज़ वैक्टरों के बीच, बैक्टीरियोफेज एल और एम 13 ई. कोली के जीनोम के आधार पर सबसे सुविधाजनक सिस्टम बनाए गए थे। इन चरणों के डीएनए में विस्तारित क्षेत्र होते हैं जिन्हें ई. कोली कोशिकाओं में दोहराने की उनकी क्षमता को प्रभावित किए बिना हटाया जा सकता है या विदेशी डीएनए से बदला जा सकता है। एल फ़ेज डीएनए पर आधारित वैक्टरों के एक परिवार का निर्माण करते समय, कई प्रतिबंध साइटों को पहले उस क्षेत्र से हटा दिया गया था (डीएनए के छोटे खंडों को विभाजित करके) जो डीएनए प्रतिकृति के लिए आवश्यक नहीं है, और ऐसी साइटों को उस क्षेत्र में छोड़ दिया गया था जो कि डीएनए प्रतिकृति के लिए आवश्यक नहीं है। विदेशी डीएनए का सम्मिलन. पुनः संयोजक डीएनए को मूल वेक्टर से अलग करने के लिए मार्कर जीन को अक्सर इसी क्षेत्र में डाला जाता है। ऐसे वैक्टरों का व्यापक रूप से "जीन लाइब्रेरीज़" उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जाता है। फ़ेज़ डीएनए के प्रतिस्थापित टुकड़े के आकार और, तदनुसार, विदेशी डीएनए का सम्मिलित क्षेत्र 15-17 हजार न्यूक्लियोटाइड अवशेषों तक सीमित है, क्योंकि पुनः संयोजक फ़ेज़ जीनोम, जो जंगली एल फ़ेज़ जीनोम से 10% बड़ा या 75% छोटा है , अब फ़ेज़ कणों में पैक नहीं किया जा सकता है।

चित्र 1. प्लास्मिड पीबीआर322 का विस्तृत प्रतिबंध मानचित्र।

फिलामेंटस बैक्टीरियोफेज एम13 के आधार पर निर्मित वैक्टरों के लिए ऐसे प्रतिबंध सैद्धांतिक रूप से मौजूद नहीं हैं। ऐसे मामलों का वर्णन किया गया है जिनमें लंबाई में लगभग 40 हजार न्यूक्लियोटाइड अवशेषों का विदेशी डीएनए इस चरण के जीनोम में डाला गया था। हालाँकि, यह ज्ञात है कि जब विदेशी डीएनए की लंबाई 5 हजार न्यूक्लियोटाइड अवशेषों से अधिक हो जाती है तो फेज एम13 अस्थिर हो जाता है। वास्तव में, एम13 फ़ेज़ डीएनए से प्राप्त वैक्टर का उपयोग मुख्य रूप से जीन के अनुक्रमण और उत्परिवर्तन के लिए किया जाता है, और उनमें डाले गए टुकड़ों का आकार बहुत छोटा होता है।

इन वैक्टरों का निर्माण फेज एम 13 डीएनए के प्रतिकृति (डबल-स्ट्रैंडेड) रूप से किया गया है, जिसमें "पॉलीलिंकर" क्षेत्र बनाए गए हैं (ऐसे डिज़ाइन का एक उदाहरण चित्र 5 में दिखाया गया है)। डीएनए फ़ेज़ कण में एकल-फंसे अणु के रूप में शामिल है। इस प्रकार, यह वेक्टर एक क्लोन जीन या उसके टुकड़े को डबल-स्ट्रैंडेड और सिंगल-स्ट्रैंडेड दोनों रूपों में प्राप्त करना संभव बनाता है। पुनः संयोजक डीएनए के एकल-फंसे रूपों का वर्तमान में सेंगर विधि का उपयोग करके डीएनए के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम को निर्धारित करने और जीन के ऑलिगोडॉक्सीन्यूक्लियोटाइड-निर्देशित उत्परिवर्तन के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

पशु कोशिकाओं में विदेशी जीन का स्थानांतरण कई अच्छी तरह से अध्ययन किए गए पशु वायरस - एसवी 40, कुछ एडेनोवायरस, बोवाइन पेपिलोमा वायरस, चेचक वायरस, आदि के डीएनए से प्राप्त वैक्टर का उपयोग करके किया जाता है। इन वैक्टरों का निर्माण मानक योजना के अनुसार किया जाता है: प्रतिबंध एंजाइमों के लिए "अतिरिक्त" साइटों को हटाना, डीएनए के उन क्षेत्रों में मार्कर जीन की शुरूआत जो इसकी प्रतिकृति के लिए आवश्यक नहीं हैं (उदाहरण के लिए, थाइमिडीन काइनेज (टीके) जीन एचएसवी (हर्पीस वायरस) से), नियामक क्षेत्रों की शुरूआत, जीन अभिव्यक्ति के स्तर में वृद्धि।

तथाकथित "शटल वैक्टर", जो पशु कोशिकाओं और जीवाणु कोशिकाओं दोनों में प्रतिकृति बनाने में सक्षम हैं, सुविधाजनक साबित हुए। वे जानवरों और जीवाणु वैक्टर (उदाहरण के लिए, एसवी40 और पीबीआर322) के बड़े खंडों को एक साथ जोड़कर बनाए जाते हैं ताकि डीएनए प्रतिकृति के लिए जिम्मेदार क्षेत्र अप्रभावित रहें। इससे जीवाणु कोशिका (जो तकनीकी रूप से बहुत सरल है) में एक वेक्टर के निर्माण के बुनियादी संचालन को पूरा करना संभव हो जाता है, और फिर पशु कोशिका में जीन क्लोन करने के लिए परिणामी पुनः संयोजक डीएनए का उपयोग करना संभव हो जाता है।

चित्र 2. M13 mp8 वेक्टर का प्रतिबंध मानचित्र।

2.3. पुनः संयोजक डीएनए की तैयारी.

पुनः संयोजक डीएनए के निर्माण का सार डीएनए टुकड़ों का एकीकरण है, जिनमें से हमारे लिए रुचि का डीएनए क्षेत्र तथाकथित वेक्टर डीएनए अणुओं (या बस वैक्टर) में स्थित है - प्लास्मिड या वायरल डीएनए, जिसे प्रो में स्थानांतरित किया जा सकता है - या यूकेरियोटिक कोशिकाएं और वहां स्वायत्त रूप से प्रतिकृति बनाती हैं। अगले चरण में, उन कोशिकाओं का चयन किया जाता है जो पुनः संयोजक डीएनए ले जाते हैं (मार्कर विशेषताओं का उपयोग करके जो वेक्टर स्वयं के पास होता है), और फिर हमारे लिए रुचि के डीएनए खंड के साथ व्यक्तिगत क्लोन (किसी दिए गए जीन के लिए विशिष्ट विशेषताओं या जांच का उपयोग करके) या डीएनए खंड)।

कई वैज्ञानिक और जैव प्रौद्योगिकी समस्याओं को हल करते समय, पुनः संयोजक डीएनए के निर्माण के लिए ऐसे सिस्टम के निर्माण की भी आवश्यकता होती है जो क्लोन जीन की अधिकतम अभिव्यक्ति सुनिश्चित करते हैं।

विदेशी डीएनए को वेक्टर अणुओं में एकीकृत करने के तीन मुख्य तरीके हैं। पहले मामले में, डीएनए टुकड़ों के 3" सिरे, जिनके बीच हमारी रुचि का डीएनए क्षेत्र स्थित है (एक जीन या उसका खंड, नियामक क्षेत्र), एक होमोपोलिन्यूक्लियोटाइड अनुक्रम के साथ विस्तारित है (उदाहरण के लिए, पॉली (टी)) टर्मिनल न्यूक्लियोटिडिल ट्रांसफ़ेज़ एंजाइम का उपयोग करके 3" सिरे आकार में रैखिक होते हैं। वेक्टर डीएनए को उसी तरह से पूरक होमोपॉलीन्यूक्लियोटाइड अनुक्रम के साथ विस्तारित किया जाता है (अर्थात, पॉली (ए))। यह दो डीएनए अणुओं को कृत्रिम रूप से निर्मित "चिपचिपे" सिरों की पूरक जोड़ी द्वारा जुड़ने की अनुमति देता है।

दूसरे मामले में, "चिपचिपे" सिरे डीएनए अणुओं (दोनों वेक्टर और हमारे लिए रुचि के टुकड़े वाले) को प्रतिबंध एंडोन्यूक्लाइजेस (प्रतिबंध एंजाइम) में से एक द्वारा साफ़ करके बनाए जाते हैं। प्रतिबंध एंजाइमों को अत्यधिक उच्च विशिष्टता की विशेषता होती है। वे डीएनए में कई न्यूक्लियोटाइड अवशेषों के अनुक्रम को "पहचानते" हैं और उनमें कड़ाई से परिभाषित इंटरन्यूक्लियोटाइड बांड को तोड़ते हैं। इसलिए, बड़े डीएनए में भी, प्रतिबंध एंजाइम सीमित संख्या में ब्रेक लगाते हैं।

तीसरी विधि पहले दो का संयोजन है, जब एक प्रतिबंध एंजाइम द्वारा गठित डीएनए के चिपचिपे सिरे को सिंथेटिक अनुक्रमों के साथ बढ़ाया जाता है (चित्र 3)।

डीएनए टुकड़ों के सिरों को डबल-स्ट्रैंडेड ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स ("लिंकर्स") के साथ विस्तारित करके "चिपचिपे" में बदला जा सकता है, जिसमें एक प्रतिबंध पहचान साइट शामिल है

चित्र 3. पीएसटीआई प्रतिबंध एंजाइमों और पॉली(जी)-पॉली(सी)-लिंकर का उपयोग करके पुनः संयोजक डीएनए के निर्माण की योजना।

ज़ोय. इस प्रतिबंध एंजाइम के साथ ऐसे टुकड़े का प्रसंस्करण इसे उसी प्रतिबंध एंजाइम के साथ विभाजित वेक्टर डीएनए अणु में एकीकरण के लिए उपयुक्त बनाता है। अक्सर, पॉलीन्यूक्लियोटाइड टुकड़ों का उपयोग "लिंकर" के रूप में किया जाता है, जिसमें एक साथ कई प्रतिबंध एंजाइमों के लिए विशिष्ट साइटें होती हैं (उन्हें "पॉलीलिंकर" कहा जाता है)।

वेक्टर में विदेशी डीएनए डालने के बाद, उनकी सहसंयोजक क्रॉसलिंकिंग डीएनए लिगेज द्वारा की जाती है। यदि पुनर्संयोजित अणु में अंतराल का आकार एक फॉस्फोडिएस्टर बंधन से अधिक है, तो इसे डीएनए पोलीमरेज़ का उपयोग करके इन विट्रो में या सेल मरम्मत प्रणालियों का उपयोग करके विवो में मरम्मत की जाती है।

2.4. प्राप्तकर्ता कोशिका में पुनः संयोजक डीएनए का परिचय

पुनः संयोजक डीएनए का स्थानांतरण परिवर्तन या संयुग्मन द्वारा किया जाता है। परिवर्तन किसी कोशिका में विदेशी डीएनए के प्रवेश के परिणामस्वरूप उसके आनुवंशिक गुणों को बदलने की प्रक्रिया है। इसकी खोज सबसे पहले न्यूमोकोकी में एफ. गिफिथ द्वारा की गई थी, जिन्होंने दिखाया कि बैक्टीरिया के गैर-विषाणु उपभेदों की कुछ कोशिकाएं, जब वे विषाणु उपभेदों के साथ चूहों को संक्रमित करती हैं, तो रोगजनक गुण प्राप्त कर लेती हैं। बाद में विभिन्न जीवाणु प्रजातियों में परिवर्तन का प्रदर्शन और अध्ययन किया गया। यह स्थापित किया गया है कि केवल कुछ, तथाकथित "सक्षम" कोशिकाएं (विदेशी डीएनए को शामिल करने और एक विशेष परिवर्तनकारी प्रोटीन को संश्लेषित करने में सक्षम) परिवर्तन करने में सक्षम हैं। किसी कोशिका की क्षमता पर्यावरणीय कारकों से भी निर्धारित होती है। पॉलीइथाइलीन ग्लाइकोल या कैल्शियम क्लोराइड से कोशिकाओं का उपचार करके इसे सुगम बनाया जा सकता है। कोशिका में प्रवेश के बाद, पुनः संयोजक डीएनए स्ट्रैंड में से एक का क्षरण होता है, और दूसरा, प्राप्तकर्ता डीएनए के एक समजात क्षेत्र के साथ पुनर्संयोजन के कारण, एक गुणसूत्र या एक्स्ट्राक्रोमोसोमल इकाई में शामिल किया जा सकता है। परिवर्तन आनुवंशिक जानकारी प्रसारित करने का सबसे सार्वभौमिक तरीका है और आनुवंशिक प्रौद्योगिकियों के लिए इसका सबसे बड़ा महत्व है।

संयुग्मन आनुवंशिक सामग्री के आदान-प्रदान के तरीकों में से एक है, जिसमें दाता से प्राप्तकर्ता तक आनुवंशिक जानकारी का एक यूनिडायरेक्शनल स्थानांतरण होता है। यह स्थानांतरण विशेष संयुग्मी प्लास्मिड (प्रजनन कारक) के नियंत्रण में होता है। दाता कोशिका से प्राप्तकर्ता कोशिका तक सूचना का स्थानांतरण विशेष जननांग विली (पिली) के माध्यम से किया जाता है। सहायक प्लास्मिड की भागीदारी के साथ गैर-संयुग्मक प्लास्मिड का उपयोग करके जानकारी स्थानांतरित करना भी संभव है। वायरस या फेज जीन के पूरे सेट का स्थानांतरण, जिससे कोशिका में फेज कणों का विकास होता है, ट्रांसफ़ेक्शन कहलाता है। तकनीक, जैसा कि जीवाणु कोशिकाओं पर लागू होता है, में स्फेरोप्लास्ट प्राप्त करना, न्यूक्लीज से ऊष्मायन माध्यम को शुद्ध करना और शुद्ध फ़ेज़ डीएनए जोड़ना शामिल है (प्रोटामाइन सल्फेट की उपस्थिति ट्रांसफ़ेक्शन की दक्षता को बढ़ाती है)। यह तकनीक विशेष शटल वायरल वैक्टर का उपयोग करके जानवरों और पौधों की कोशिकाओं पर लागू होती है।

3.

जब मनुष्यों पर लागू किया जाता है, तो आनुवंशिक इंजीनियरिंग का उपयोग विरासत में मिली बीमारियों के इलाज के लिए किया जा सकता है। हालाँकि, तकनीकी रूप से, रोगी का स्वयं इलाज करने और उसके वंशजों के जीनोम को बदलने के बीच एक महत्वपूर्ण अंतर है।

एक वयस्क के जीनोम को बदलने का कार्य जानवरों की नई आनुवंशिक रूप से इंजीनियर नस्लों के प्रजनन से कुछ अधिक जटिल है, क्योंकि इस मामले में केवल एक भ्रूण अंडे के नहीं, बल्कि पहले से ही गठित जीव की कई कोशिकाओं के जीनोम को बदलना आवश्यक है। ऐसा करने के लिए, वायरल कणों को वेक्टर के रूप में उपयोग करने का प्रस्ताव है। वायरल कण वयस्क मानव कोशिकाओं के एक महत्वपूर्ण प्रतिशत में प्रवेश करने में सक्षम हैं, जिससे उनकी वंशानुगत जानकारी उनमें समाहित हो जाती है; शरीर में वायरल कणों का नियंत्रित प्रजनन संभव है। साथ ही, दुष्प्रभावों को कम करने के लिए, वैज्ञानिक आनुवंशिक रूप से इंजीनियर डीएनए को जननांग अंगों की कोशिकाओं में डालने से बचने की कोशिश करते हैं, जिससे रोगी के भविष्य के वंशजों पर प्रभाव से बचा जा सके। मीडिया में इस तकनीक की महत्वपूर्ण आलोचना भी ध्यान देने योग्य है: आनुवंशिक रूप से इंजीनियर किए गए वायरस के विकास को कई लोगों द्वारा पूरी मानवता के लिए खतरा माना जाता है।

जीन थेरेपी की मदद से भविष्य में मानव जीनोम में बदलाव संभव है। वर्तमान में, मानव जीनोम को संशोधित करने के प्रभावी तरीके विकास और प्राइमेट्स पर परीक्षण के चरण में हैं। लंबे समय तक, बंदरों की आनुवंशिक इंजीनियरिंग को गंभीर कठिनाइयों का सामना करना पड़ा, लेकिन 2009 में प्रयोगों को सफलता मिली: एक वयस्क नर बंदर को रंग अंधापन से ठीक करने के लिए आनुवंशिक रूप से इंजीनियर वायरल वैक्टर के सफल उपयोग के बारे में नेचर पत्रिका में एक प्रकाशन छपा। उसी वर्ष, पहले आनुवंशिक रूप से संशोधित प्राइमेट (संशोधित अंडे से विकसित) ने संतान को जन्म दिया - सामान्य मर्मोसेट।

हालाँकि छोटे पैमाने पर, कुछ प्रकार की बांझपन वाली महिलाओं को एक स्वस्थ महिला के अंडों का उपयोग करके गर्भवती होने का मौका देने के लिए जेनेटिक इंजीनियरिंग का उपयोग पहले से ही किया जा रहा है। परिणामस्वरूप, बच्चे को एक पिता और दो माताओं से जीनोटाइप विरासत में मिलता है।

हालाँकि, मानव जीनोम में अधिक महत्वपूर्ण परिवर्तन करने की संभावना कई गंभीर नैतिक समस्याओं का सामना करती है।

निष्कर्ष

आनुवंशिक इंजीनियरिंग विधियों के गहन विकास के परिणामस्वरूप, राइबोसोमल, ट्रांसपोर्ट और 5एस आरएनए, हिस्टोन, माउस, खरगोश, मानव ग्लोबिन, कोलेजन, ओवलब्यूमिन, मानव इंसुलिन और अन्य पेप्टाइड हार्मोन, मानव इंटरफेरॉन, आदि के लिए कई जीनों के क्लोन तैयार किए गए हैं। प्राप्त किया गया.

इससे बैक्टीरिया के ऐसे उपभेद बनाना संभव हो गया जो दवा, कृषि और सूक्ष्मजीवविज्ञानी उद्योग में उपयोग किए जाने वाले कई जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों का उत्पादन करते हैं।

जेनेटिक इंजीनियरिंग के आधार पर, फार्मास्युटिकल उद्योग की एक शाखा उभरी, जिसे "डीएनए उद्योग" कहा जाता है। यह जैव प्रौद्योगिकी की आधुनिक शाखाओं में से एक है।

recDNA का उपयोग करके प्राप्त मानव इंसुलिन (ह्यूमुलिन) को चिकित्सीय उपयोग के लिए अनुमोदित किया गया है। इसके अलावा, उनके अध्ययन के दौरान प्राप्त व्यक्तिगत जीनों के लिए कई उत्परिवर्ती के आधार पर, कार्सिनोजेनिक यौगिकों की पहचान सहित पर्यावरणीय कारकों की आनुवंशिक गतिविधि की पहचान करने के लिए अत्यधिक प्रभावी परीक्षण प्रणालियाँ बनाई गई हैं।

प्रयुक्त सन्दर्भ:

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4)biotechnolog.ru

योजना:

परिचय।

1. जेनेटिक इंजीनियरिंग का सार.

1.1. जेनेटिक इंजीनियरिंग का इतिहास

1.2. जेनेटिक इंजीनियरिंग की अवधारणा

1.3. जेनेटिक इंजीनियरिंग के लक्ष्य और उद्देश्य

2. आनुवंशिक रूप से संशोधित कार्यक्रम के साथ जीव बनाने के चरण।

2.1. आवश्यक जानकारी युक्त जीन (प्राकृतिक या संश्लेषित) का अलगाव।

2.2. प्राप्तकर्ता कोशिका में स्वतंत्र प्रतिकृति में सक्षम वैक्टर (वायरस, प्लास्मिड) का चयन।

2.3. पुनः संयोजक डीएनए की तैयारी.

2.4. प्राप्तकर्ता कोशिका में पुनः संयोजक डीएनए का परिचय।

3.चिकित्सा में आनुवंशिक इंजीनियरिंग प्रौद्योगिकियों का अनुप्रयोग।

आर्थिक महत्व

जेनेटिक इंजीनियरिंग एक परिवर्तनशील या आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव के वांछित गुणों को प्राप्त करने का कार्य करती है। पारंपरिक चयन के विपरीत, जिसके दौरान जीनोटाइप केवल अप्रत्यक्ष रूप से परिवर्तनों के अधीन होता है, आनुवंशिक इंजीनियरिंग आणविक क्लोनिंग की तकनीक का उपयोग करके आनुवंशिक तंत्र में प्रत्यक्ष हस्तक्षेप की अनुमति देती है। जेनेटिक इंजीनियरिंग के अनुप्रयोग के उदाहरण हैं अनाज फसलों की नई आनुवंशिक रूप से संशोधित किस्मों का उत्पादन, आनुवंशिक रूप से संशोधित बैक्टीरिया का उपयोग करके मानव इंसुलिन का उत्पादन, सेल कल्चर में एरिथ्रोपोइटिन का उत्पादन या वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए प्रयोगात्मक चूहों की नई नस्लें।

सूक्ष्मजैविक, जैवसंश्लेषक उद्योग का आधार जीवाणु कोशिका है। औद्योगिक उत्पादन के लिए आवश्यक कोशिकाओं को कुछ विशेषताओं के अनुसार चुना जाता है, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण है अधिकतम संभव मात्रा में एक निश्चित यौगिक - एक अमीनो एसिड या एक एंटीबायोटिक, एक स्टेरॉयड हार्मोन या एक कार्बनिक एसिड का उत्पादन, संश्लेषण करने की क्षमता। . कभी-कभी आपको एक सूक्ष्मजीव की आवश्यकता होती है जो, उदाहरण के लिए, तेल या अपशिष्ट जल को "भोजन" के रूप में उपयोग कर सकता है और इसे बायोमास या यहां तक ​​कि फ़ीड एडिटिव्स के लिए उपयुक्त प्रोटीन में संसाधित कर सकता है। कभी-कभी हमें ऐसे जीवों की आवश्यकता होती है जो ऊंचे तापमान पर या ऐसे पदार्थों की उपस्थिति में विकसित हो सकें जो निश्चित रूप से अन्य प्रकार के सूक्ष्मजीवों के लिए घातक हों।

ऐसे औद्योगिक उपभेदों को प्राप्त करने का कार्य बहुत महत्वपूर्ण है; उनके संशोधन और चयन के लिए, कोशिका को सक्रिय रूप से प्रभावित करने के कई तरीके विकसित किए गए हैं - शक्तिशाली जहरों से उपचार से लेकर रेडियोधर्मी विकिरण तक। इन तकनीकों का लक्ष्य एक है - कोशिका के वंशानुगत, आनुवंशिक तंत्र में परिवर्तन प्राप्त करना। उनका परिणाम असंख्य उत्परिवर्ती रोगाणुओं का उत्पादन होता है, जिनमें से सैकड़ों और हजारों में से वैज्ञानिक किसी विशेष उद्देश्य के लिए सबसे उपयुक्त का चयन करने का प्रयास करते हैं। रासायनिक या विकिरण उत्परिवर्तन के तरीकों का निर्माण जीव विज्ञान की एक उत्कृष्ट उपलब्धि थी और आधुनिक में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है जैव प्रौद्योगिकी.

लेकिन उनकी क्षमताएं स्वयं सूक्ष्मजीवों की प्रकृति द्वारा सीमित हैं। वे पौधों में जमा होने वाले कई मूल्यवान पदार्थों को संश्लेषित करने में सक्षम नहीं हैं, मुख्य रूप से औषधीय और आवश्यक तेल पौधों में। वे उन पदार्थों को संश्लेषित नहीं कर सकते हैं जो जानवरों और मनुष्यों के जीवन के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं, कई एंजाइम, पेप्टाइड हार्मोन, प्रतिरक्षा प्रोटीन, इंटरफेरॉन और कई सरल यौगिक जो जानवरों और मनुष्यों के शरीर में संश्लेषित होते हैं। निःसंदेह, सूक्ष्मजीवों की संभावनाएँ समाप्त होने से बहुत दूर हैं। सूक्ष्मजीवों की संपूर्ण प्रचुरता में से केवल एक छोटा सा अंश ही विज्ञान और विशेषकर उद्योग द्वारा उपयोग किया गया है। सूक्ष्मजीवों के चयन के उद्देश्य से, बहुत रुचि के हैं, उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में रहने में सक्षम अवायवीय बैक्टीरिया, प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करने वाले फोटोट्रॉफ़ जैसे पौधे, कीमोआटोट्रॉफ़, तापमान पर रहने में सक्षम थर्मोफिलिक बैक्टीरिया, जैसा कि हाल ही में खोजा गया है, के बारे में 110 डिग्री सेल्सियस, आदि।

और फिर भी "प्राकृतिक सामग्री" की सीमाएँ स्पष्ट हैं। उन्होंने पौधों और जानवरों की कोशिका और ऊतक संस्कृतियों की मदद से प्रतिबंधों से बचने की कोशिश की है और कर रहे हैं। यह एक अत्यंत महत्वपूर्ण एवं आशाजनक मार्ग है, जिस पर अमल भी किया जा रहा है जैव प्रौद्योगिकी. पिछले कुछ दशकों में, वैज्ञानिकों ने ऐसी विधियाँ विकसित की हैं जिनके द्वारा किसी पौधे या जानवर की व्यक्तिगत ऊतक कोशिकाओं को बैक्टीरिया कोशिकाओं की तरह शरीर से अलग विकसित और पुन: उत्पन्न किया जा सकता है। यह एक महत्वपूर्ण उपलब्धि थी - परिणामी कोशिका संस्कृतियों का उपयोग प्रयोगों के लिए और कुछ पदार्थों के औद्योगिक उत्पादन के लिए किया जाता है जिन्हें जीवाणु संस्कृतियों का उपयोग करके प्राप्त नहीं किया जा सकता है।

विकास का इतिहास और प्रौद्योगिकी का प्राप्त स्तर

20वीं सदी के उत्तरार्ध में, कई महत्वपूर्ण खोजें और आविष्कार किए गए जेनेटिक इंजीनियरिंग. जीन में "लिखी" जैविक जानकारी को "पढ़ने" के कई वर्षों के प्रयास सफलतापूर्वक पूरे हो गए हैं। यह कार्य अंग्रेजी वैज्ञानिक एफ. सेंगर और अमेरिकी वैज्ञानिक डब्ल्यू. गिल्बर्ट (रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार) द्वारा शुरू किया गया था। जैसा कि ज्ञात है, जीन में शरीर में एंजाइम सहित आरएनए अणुओं और प्रोटीन के संश्लेषण के लिए सूचना-निर्देश होते हैं। किसी कोशिका को उसके लिए असामान्य नए पदार्थों को संश्लेषित करने के लिए मजबूर करने के लिए, यह आवश्यक है कि इसमें एंजाइमों के संबंधित सेट को संश्लेषित किया जाए। और इसके लिए या तो इसमें स्थित जीन को जानबूझकर बदलना आवश्यक है, या इसमें नए, पहले से अनुपस्थित जीन को शामिल करना आवश्यक है। जीवित कोशिकाओं में जीन में परिवर्तन उत्परिवर्तन हैं। वे प्रभाव में होते हैं, उदाहरण के लिए, उत्परिवर्तजन - रासायनिक जहर या विकिरण। लेकिन ऐसे परिवर्तनों को नियंत्रित या निर्देशित नहीं किया जा सकता। इसलिए, वैज्ञानिकों ने अपने प्रयासों को मनुष्यों के लिए आवश्यक नए, बहुत विशिष्ट जीनों को कोशिकाओं में शामिल करने के तरीकों को विकसित करने पर केंद्रित किया है।

आनुवंशिक इंजीनियरिंग समस्या को हल करने के मुख्य चरण इस प्रकार हैं:

1. एक पृथक जीन प्राप्त करना। 2. शरीर में स्थानांतरण के लिए एक वेक्टर में जीन का परिचय। 3. संशोधित जीव में जीन के साथ वेक्टर का स्थानांतरण।

जीन संश्लेषण की प्रक्रिया अब बहुत अच्छी तरह से विकसित हो गई है और काफी हद तक स्वचालित भी हो गई है। कंप्यूटर से सुसज्जित विशेष उपकरण होते हैं, जिनकी मेमोरी में विभिन्न न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों के संश्लेषण के लिए प्रोग्राम संग्रहीत होते हैं। ऐसा उपकरण लंबाई में 100-120 नाइट्रोजन बेस (ओलिगोन्यूक्लियोटाइड्स) तक डीएनए खंडों को संश्लेषित करता है। एक तकनीक व्यापक हो गई है जो उत्परिवर्ती डीएनए सहित डीएनए के संश्लेषण के लिए पोलीमरेज़ श्रृंखला प्रतिक्रिया का उपयोग करना संभव बनाती है। टेम्पलेट डीएनए संश्लेषण के लिए इसमें एक थर्मोस्टेबल एंजाइम, डीएनए पोलीमरेज़ का उपयोग किया जाता है, जिसके लिए कृत्रिम रूप से संश्लेषित न्यूक्लिक एसिड के टुकड़े - ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स - का उपयोग बीज के रूप में किया जाता है। एंजाइम रिवर्स ट्रांसक्रिपटेस, ऐसे प्राइमरों का उपयोग करके, कोशिकाओं से पृथक आरएनए के एक टेम्पलेट पर डीएनए को संश्लेषित करने की अनुमति देता है। इस प्रकार संश्लेषित डीएनए को पूरक डीएनए (आरएनए) या सीडीएनए कहा जाता है। फ़ेज़ लाइब्रेरी से एक पृथक, "रासायनिक रूप से शुद्ध" जीन भी प्राप्त किया जा सकता है। यह एक बैक्टीरियोफेज तैयारी का नाम है, जिसके जीनोम में जीनोम या सीडीएनए से यादृच्छिक टुकड़े बनाए जाते हैं, जो इसके सभी डीएनए के साथ फेज द्वारा पुन: उत्पन्न होते हैं।

बैक्टीरिया में जीन डालने की तकनीक फ्रेडरिक ग्रिफ़िथ द्वारा बैक्टीरिया परिवर्तन की घटना की खोज के बाद विकसित की गई थी। यह घटना एक आदिम यौन प्रक्रिया पर आधारित है, जो बैक्टीरिया में गैर-क्रोमोसोमल डीएनए, प्लास्मिड के छोटे टुकड़ों के आदान-प्रदान के साथ होती है। प्लास्मिड प्रौद्योगिकियों ने जीवाणु कोशिकाओं में कृत्रिम जीन की शुरूआत का आधार बनाया।

पौधों और जानवरों की कोशिकाओं के वंशानुगत तंत्र में तैयार जीन की शुरूआत के साथ महत्वपूर्ण कठिनाइयाँ जुड़ी हुई थीं। हालाँकि, प्रकृति में ऐसे मामले होते हैं जब विदेशी डीएनए (वायरस या बैक्टीरियोफेज का) कोशिका के आनुवंशिक तंत्र में शामिल हो जाता है और, इसके चयापचय तंत्र की मदद से, "इसके" प्रोटीन को संश्लेषित करना शुरू कर देता है। वैज्ञानिकों ने विदेशी डीएनए की शुरूआत की विशेषताओं का अध्ययन किया और इसे कोशिका में आनुवंशिक सामग्री पेश करने के सिद्धांत के रूप में उपयोग किया। इस प्रक्रिया को अभिकर्मक कहा जाता है।

यदि एककोशिकीय जीव या बहुकोशिकीय कोशिका संवर्धन संशोधन के अधीन हैं, तो इस चरण में क्लोनिंग शुरू होती है, अर्थात उन जीवों और उनके वंशजों (क्लोन) का चयन किया जाता है जिनमें संशोधन हुआ है। जब कार्य बहुकोशिकीय जीवों को प्राप्त करना होता है, तो परिवर्तित जीनोटाइप वाली कोशिकाओं का उपयोग पौधों के वानस्पतिक प्रसार के लिए किया जाता है या जब जानवरों की बात आती है तो सरोगेट मां के ब्लास्टोसिस्ट में पेश किया जाता है। परिणामस्वरूप, शावक एक परिवर्तित या अपरिवर्तित जीनोटाइप के साथ पैदा होते हैं, जिनमें से केवल वे ही चुने जाते हैं जो अपेक्षित परिवर्तन प्रदर्शित करते हैं और एक दूसरे के साथ पार किए जाते हैं।

वैज्ञानिक अनुसंधान में अनुप्रयोग

हालाँकि छोटे पैमाने पर, कुछ प्रकार की बांझपन वाली महिलाओं को गर्भवती होने का मौका देने के लिए जेनेटिक इंजीनियरिंग का उपयोग पहले से ही किया जा रहा है। इस उद्देश्य के लिए, एक स्वस्थ महिला के अंडे का उपयोग किया जाता है। परिणामस्वरूप, बच्चे को एक पिता और दो माताओं से जीनोटाइप विरासत में मिलता है।

हालाँकि, मानव जीनोम में अधिक महत्वपूर्ण परिवर्तन करने की संभावना कई गंभीर नैतिक समस्याओं का सामना करती है।