लॉस एंजेल्स: पिछले दशक के दौरान CRISPR/Cas सिस्टम काफी उन्नत हुए हैं। इन सटीक जीनोम संपादन प्रौद्योगिकियों के कई उपयोग हैं, जो ट्रांसजेनिक फसल उत्पादन से लेकर जीन थेरेपी और उससे आगे तक फैले हुए हैं। सेंटर फॉर एडवांस्ड बायोएनर्जी एंड बायोप्रोडक्ट्स इनोवेशन (CABBI) के शोधकर्ताओं ने हाल ही में CRISPR-COPIES विकसित की है, जो …
लॉस एंजेल्स: पिछले दशक के दौरान CRISPR/Cas सिस्टम काफी उन्नत हुए हैं। इन सटीक जीनोम संपादन प्रौद्योगिकियों के कई उपयोग हैं, जो ट्रांसजेनिक फसल उत्पादन से लेकर जीन थेरेपी और उससे आगे तक फैले हुए हैं। सेंटर फॉर एडवांस्ड बायोएनर्जी एंड बायोप्रोडक्ट्स इनोवेशन (CABBI) के शोधकर्ताओं ने हाल ही में CRISPR-COPIES विकसित की है, जो CRISPR की बहुमुखी प्रतिभा और उपयोग में आसानी में काफी सुधार करती है।
इलिनोइस विश्वविद्यालय में केमिकल और बायोमोलेक्यूलर इंजीनियरिंग (सीएचबीई) के सीएबीबीआई कन्वर्जन थीम लीडर और स्टीवन एल. मिलर चेयर ह्युमिन झाओ ने कहा, "सीआरआईएसपीआर-कॉपीज़ एक उपकरण है जो किसी भी जीव में जेनेटिक इंजीनियरिंग के लिए उपयुक्त क्रोमोसोमल एकीकरण साइटों की तुरंत पहचान कर सकता है।" . "यह रसायनों और जैव ईंधन के लागत प्रभावी उत्पादन के लिए गैर-मॉडल यीस्ट की चयापचय इंजीनियरिंग में हमारे काम को गति देगा।
"जीन संपादन ने आनुवंशिक जानकारी को समझने और हेरफेर करने में वैज्ञानिकों की क्षमताओं में क्रांति ला दी है। आनुवंशिक इंजीनियरिंग का यह रूप शोधकर्ताओं को किसी जीव में नए लक्षण पेश करने की अनुमति देता है, जैसे कि कीटों के प्रति प्रतिरोध या मूल्यवान जैव रसायन का उत्पादन करने की क्षमता। सीआरआईएसपीआर/कैस सिस्टम के साथ, शोधकर्ता सटीक, लक्षित आनुवंशिक संपादन कर सकते हैं। हालाँकि, इन संपादनों के लिए जीनोम में इष्टतम एकीकरण साइटों का पता लगाना एक महत्वपूर्ण और काफी हद तक अनसुलझी समस्या रही है।
ऐतिहासिक रूप से, जब शोधकर्ताओं को यह निर्धारित करने की आवश्यकता होती है कि उनके संपादनों को कहां लक्षित किया जाए, तो वे आम तौर पर संभावित एकीकरण साइटों के लिए मैन्युअल रूप से स्क्रीनिंग करते थे, फिर अपनी सेलुलर फिटनेस और जीन अभिव्यक्ति के स्तर का आकलन करने के लिए एक रिपोर्टर जीन को एकीकृत करके साइट का परीक्षण करते थे। यह एक समय और संसाधन-गहन प्रक्रिया है। इस चुनौती का समाधान करने के लिए, CABBI टीम ने CRISPR-COPIES विकसित की, जो CRISPR/Cas-सुविधा युक्त एकीकरण साइटों की पहचान के लिए एक कम्प्यूटेशनल पाइपलाइन है।
यह उपकरण दो से तीन मिनट के भीतर अधिकांश जीवाणु और कवक जीनोम के लिए जीनोम-व्यापी तटस्थ एकीकरण साइटों की पहचान कर सकता है। इलिनोइस विश्वविद्यालय में सीएचबीई पीएचडी छात्र और अध्ययन के प्राथमिक लेखक आशुतोष बूब ने कहा, "जीनोम में मैन्युअल रूप से एकीकरण साइट ढूंढना भूसे के ढेर में सुई की खोज करने जैसा है।"
"हालांकि, CRISPR-COPIES के साथ, हम भूसे के ढेर को एक खोजने योग्य स्थान में बदल देते हैं, जिससे शोधकर्ताओं को अपने विशिष्ट मानदंडों के साथ संरेखित सभी सुइयों को कुशलतापूर्वक ढूंढने का अधिकार मिलता है।" न्यूक्लिक एसिड रिसर्च में प्रकाशित अपने पेपर में, शोधकर्ताओं ने तीन विविध प्रजातियों में एकीकरण साइटों को चिह्नित करके CRISPR-COPIES की बहुमुखी प्रतिभा और स्केलेबिलिटी का प्रदर्शन किया: क्यूप्रियाविडस नेकेटर, सैक्रोमाइसेस सेरेविसिया, और HEK 293T कोशिकाएं। उन्होंने 5-अमीनोलेवुलिनिक एसिड, एक मूल्यवान जैव रसायन जिसका कृषि और खाद्य उद्योग में अनुप्रयोग होता है, के उत्पादन में वृद्धि के साथ इंजीनियर कोशिकाओं के लिए CRISPR-COPIES द्वारा पाए गए एकीकरण साइटों का उपयोग किया। इसके अलावा, टीम ने CRISPR-COPIES के लिए एक उपयोगकर्ता-अनुकूल वेब इंटरफ़ेस बनाया है।
इस अविश्वसनीय रूप से सुलभ एप्लिकेशन का उपयोग शोधकर्ताओं द्वारा महत्वपूर्ण जैव सूचना विज्ञान विशेषज्ञता के बिना भी किया जा सकता है। CABBI का प्राथमिक उद्देश्य पौधों के बायोमास से रसायनों और ईंधन का उत्पादन करने के लिए गैर-मॉडल यीस्ट की इंजीनियरिंग करना है। हालाँकि, आनुवंशिक उपकरणों की कमी और पारंपरिक जीनोम-संपादन विधियों की बोझिल प्रकृति के कारण, बड़े पैमाने पर कम लागत वाले फीडस्टॉक से जैव ईंधन और जैव उत्पादों का आर्थिक रूप से उत्पादन करना एक चुनौती है।
शोधकर्ताओं को लक्षित जीन एकीकरण के लिए जीनोमिक लोकी को तेजी से पहचानने में सक्षम बनाकर, CRISPR-COPIES एक सुव्यवस्थित पाइपलाइन प्रदान करता है जो जीनोम में स्थिर एकीकरण साइटों की पहचान की सुविधा प्रदान करता है। यह सीआरआईएसपीआर/कैस-मध्यस्थता डीएनए एकीकरण के लिए घटकों को डिजाइन करने में शामिल मैन्युअल श्रम को भी समाप्त करता है।
फसल इंजीनियरिंग के लिए, उपकरण का उपयोग बायोमास पैदावार, कीट प्रतिरोध और/या पर्यावरणीय लचीलापन बढ़ाने के लिए किया जा सकता है। बायोमास को मूल्यवान रसायनों में परिवर्तित करने के लिए - उदाहरण के लिए, यीस्ट एस. सेरेविसिया का उपयोग करके - CRISPR-COPIES का उपयोग काफी अधिक पैदावार के साथ कोशिकाओं को इंजीनियर करने के लिए किया जा सकता है। यह बहुमुखी सॉफ़्टवेयर स्ट्रेन निर्माण प्रक्रिया को सरल और तेज़ करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिससे शोधकर्ताओं का समय और संसाधन दोनों बचते हैं।
दुनिया भर के अकादमिक और उद्योग दोनों क्षेत्र के शोधकर्ता जैव रासायनिक उत्पादन और ट्रांसजेनिक फसल विकास के लिए स्ट्रेन इंजीनियरिंग में इसकी उपयोगिता से लाभ उठा सकते हैं।
