27 June Thursday

സിൻ 61 ; സിന്തറ്റിക് ബയോളജിയിൽ വിസ്മയനേട്ടം

സീമ ശ്രീലയംUpdated: Thursday May 23, 2019

ഇന്നോളം സാധ്യമായതിൽവച്ച്ഏറ്റവുംവലിയ കൃത്രിമജീൻ സഞ്ചയം (ജീനോം) അടങ്ങുന്ന സിന്തറ്റിക്ബാക്റ്റീരിയയെ സൃഷ്ടിച്ച്‌ ഗവേഷകർ. കേംബ്രിഡ്ജിലെ മെഡിക്കൽ റിസർച്ച് കൗൺസിൽസ് ലബോറട്ടറി ഓഫ് മോളിക്കുലാർ  ബയോളജിയിലെ ഗവേഷകരാണ്   സിന്തറ്റിക്ബയോളജിരംഗത്ത് ഈ വിസ്മയനേട്ടം  കൈയെത്തിപ്പിടിച്ചിരിക്കുന്നത്. മണ്ണിലും മനുഷ്യന്റെ കുടലിലുമൊക്കെ കാണപ്പെടുന്ന ഇകോളി (എസ്കരീഷ്യകോളി) ബാക്റ്റീരിയയുടെ ഡിഎൻഎ പൂർണ്ണമായും കൃത്രിമമായി രൂപകല്പനചെയ്യുകയായിരുന്നു ശാസ്ത്രജ്ഞർ. ഒപ്പം അതിൽ ചിലമാറ്റങ്ങളുംവരുത്തി. ജാസൺ ചിൻ എന്ന സിന്തറ്റിക് ബയോളജി വിദഗ്ധനാണ് ഗവേഷണത്തിനു നേതൃത്വം നൽകിയത്. സിൻ 61 എന്നാണീ കൃത്രിമ ബാക്റ്റീരിയയെ വിളിക്കുന്നത്.

സ്വാഭാവിക ഇകോളി ബാക്റ്റീരിയയോട്  സാമ്യമുണ്ടെങ്കിലും അതിനെക്കാൾ കുറഞ്ഞ ജനിതകനിർദ്ദേശങ്ങൾകൊണ്ടുതന്നെ അതിജീവിക്കാൻ കഴിവുണ്ട്തി പുതിയ കൃത്രിമബാക്റ്റീരിയയ്ക്ക്. നിയന്ത്രിതജനിതകകോഡുകളാലും ജീവൻ സാധ്യമാണ്  എന്നതിന്റെ തെളിവാണ്  ഈ സിന്തറ്റിക്ബാക്റ്റീരിയ എന്ന്ശാസ്ത്രജ്ഞർ അവകാശപ്പെടുന്നു. സിന്തറ്റിക്ബാക്റ്റീരിയയുടെ കൃത്രിമജീനോമിൽ 40 ലക്ഷംബേസ്ജോടികളുണ്ട്.  ജി, എ, ടി, സി എന്നീ അക്ഷരങ്ങൾ കൊണ്ടാണ്‌  ഡിഎൻഎയിലെ ബേസുകളെ സൂചിപ്പിക്കുന്നത്എന്നറിയാമല്ലോ. 970 എ4 ഷീറ്റിൽ അച്ചടിക്കാനുള്ളത്രയും വലുതാണ് സിൻ 61 ന്റെ ജനിതകകോഡുകൾ  . എന്നുവച്ചാൽ മനുഷ്യൻ ഇന്നോളം സാധ്യമാക്കിയതിൽ വച്ച് ഏറ്റവും വലിയകൃത്രിമജീനോംനിർമ്മിതിയാണ്ഇപ്പോൾ സാധ്യമായിരിക്കുന്നത്എന്നർത്ഥം.

ജീവന്റെചുരുളുകൾ എന്നും ജീവന്റെബ്ലൂപ്രിന്റ്‌ എന്നുമാണ്‌ ഡിഎൻഎയെ വിശേഷിപ്പിക്കുന്നത്. ഇതിലെ ജനിതക വിവരങ്ങളുടെ പകർത്തലും വിവർത്തനവുമാണ്  തന്മാത്രാജീവശാസ്ത്രത്തിലെ കേന്ദ്രതത്വം. ഡിഎൻഎയിൽ നിന്നും മെസ്സഞ്ചർ ആർഎൻഎയിലൂടെ പ്രോട്ടീനിലേക്കാണ്ജനിതകവിവരങ്ങളുടെഒഴുക്ക്. എന്നുവച്ചാൽ ഡിഎൻഎയിലെ വിവരങ്ങൾ മെസ്സഞ്ചർ ആർഎൻഎയിലേക്ക് പകർത്തപ്പെടുകയും ആ വിവരങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച്പ്രോട്ടീൻ നിർമ്മാണം നടക്കുകയുംചെയ്യുന്നതിലൂടെയാണ്ജീനുകളുടെപ്രവർത്തനംസാധ്യമാവുന്നത്. ജീനിന്റെഭാഷയിൽ A (അഡിനിൻ)  , T(തൈമിൻ)  , C (സൈറ്റോസിൻ)  , G  (ഗ്വാനിൻ)എന്നീനാലക്ഷരങ്ങൾ കൊണ്ടാണ്ജനിതകവിവരങ്ങൾ ആലേഖനംചെയ്തിരിക്കുന്നത്.

ടിസിജി, ടിസിഎ പോലെ  മൂന്നക്ഷരങ്ങൾ ഉള്ള കോഡോണുകൾ ആയിട്ടാണ്‌  ഡിഎൻഎയിലെ അക്ഷരങ്ങൾ വായിക്കപ്പെടുന്നത്. സാധാരണയായി 64 കോഡോണുകൾ ആണ്‌ മിക്കജീവികളിലും ഉള്ളത്. ഇതിൽ 61 കോഡോണുകൾ ആണ്ഇരുപത്സ്വാഭാവികഅമിനോആസിഡുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിനുപിന്നിൽ. ഈ അമിനോ അമ്ലങ്ങൾകൂടിച്ചേർന്നാണ് പ്രോട്ടീൻ നിർമ്മാണംസാധ്യമാവുന്നത്.ഈപ്രക്രിയപൂർത്തിയായിക്കഴിഞ്ഞാൽ മൂന്നുകോഡോണുകൾ അതിനു ഫുൾസ്റ്റോപ്പിടാനുള്ള നിർദ്ദേശമാണുനൽകുക. എന്നാൽ പുതിയസിന്തറ്റിക് ഇകോളിബാക്റ്റീരിയയിൽ 61 കോഡോണുകളേഉള്ളൂ.

ഗവേഷണ വഴികൾ
കേംബ്രിഡ്ജ്ഗവേഷകർ സ്വാഭാവിക ഇകോളിയുടെജനിതകഘടനഅതേപടിഅനുകരിക്കുകയല്ലചെയ്തത്. കമ്പ്യൂട്ടർ സഹായത്തോടെ ഇവയിലെ ജനിതകഅക്ഷരങ്ങളും അവയുടെ ധർമ്മങ്ങളും കൃത്യമായിമനസ്സിലാക്കി.ചില കോഡോണുകൾ ഒരേ ധർമ്മം നിർവ്വഹിക്കുന്നവയാണെന്നുതിരിച്ചറിഞ്ഞതോടെ ചില ഒഴിവാക്കലുകൾ നടത്തി ജനിതകസാരംപുനർ രൂപകല്പനചെയ്തു. ഉദാഹരണത്തിന് ടിസിജി എന്ന കോഡോൺ സെറിൻ എന്ന അമിനോ ആസിഡാണു നിർമ്മിക്കുക. ഇതിനെഅവർ എജിസി എന്നു തിരുത്തിയെഴുതി. ഈ കോഡോൺ ചെയ്യുന്നതും അതേജോലിതന്നെ. ഇതേപോലെ വേറെ രണ്ടു കോഡോണുകൾ കൂടിഒഴിവാക്കുകയും തിരുത്തിയെഴുത്തു നടത്തുകയുംചെയ്തു. അങ്ങനെ 61 കോഡോണുകൾ ഉള്ള ജീനോം സാധ്യമാക്കി. പതിനെട്ടായിരത്തിലധികം എഡിറ്റുകളാണ് ഈ റീഡിസൈനിങ്ങിൽ ആവശ്യമായിവന്നത്. അങ്ങനെപുനർ രൂപകല്പനചെയ്ത ജനിതകഘടന രാസവസ്തുക്കൾ ഉപയോഗിച്ച്പൂർണ്ണമായും കൃത്രിമമായിനിർമ്മിച്ചു. ഇകോളിയുടെ സ്വാഭാവിക ജനിതകഘടകങ്ങൾ നീക്കിയതിനുശേഷം കൃത്രിമജനിതകഘടകങ്ങൾ ബാക്റ്റീരിയയിൽ  ഘട്ടം ഘട്ടമായി സന്നിവേശിപ്പിച്ചു. പൂർണ്ണമായും കൃത്രിമവുംചിലമാറ്റങ്ങൾ വരുത്തിയതുമായ ബാക്റ്റീരിയജീനോം ആണ്ഇതിലൂടെ സാധ്യമായത്. സിൻ 61 എന്ന ഈ സിന്തറ്റിക്ബാക്റ്റീരിയയ്ക്ക്സ്വാഭാവിക ബാക്റ്റീരിയയെക്കാൾ അല്പം നീളക്കൂടുതലുണ്ട്. വളർച്ചയുംഅല്പംപതുക്കെയാണ്.

എങ്കിലും അതിജീവനത്തിനുള്ള കഴിവുണ്ട്. സ്വാഭാവികബാക്റ്റീരിയകളെപ്പോലെ അവ പെരുകുന്നുമുണ്ട്. ശാസ്ത്രകല്പിത കഥകളെയും വെല്ലുന്നതാണ് സിന്തറ്റിക്ജീവികളുടെ സാധ്യതകൾ. ഡിസൈനർ എൻസൈമുകളും സവിശേഷപ്രോട്ടീനുകളും നൂതനഔഷധങ്ങളും നാമിതുവരെ സങ്കല്പിക്കുകപോലുംചെയ്യാത്ത നൂതനപദാർഥങ്ങളുമൊക്കെ സംശ്ലേഷണംചെയ്യുന്ന കാര്യക്ഷമതയേറിയ ജൈവ ഫാക്റ്ററികളാക്കിസിന്തറ്റിക്ക്‌ സൂക്ഷ്മജീവികളെമാറ്റാൻ കഴിയും എന്നതാണ് ഇത്തരംഗവേഷണങ്ങളുടെവലിയൊരുസാധ്യത. വൈറസ്പ്രതിരോധശേഷിയുള്ള കൃത്രിമജീവരൂപങ്ങളുടെ സൃഷ്ടിയാണ്മറ്റൊരു സാധ്യതയെന്ന് ജാ സൺ ചിൻ പറയുന്നു. ഇപ്പോൾത്തന്നെ ബയോഫാർമസ്യൂട്ടിക്കൽ രംഗത്ത്ഇൻസുലിൻ നിർമ്മിക്കാനുംചില ഔഷധനിർമ്മാണത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന സംയുക്തങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാനുമൊക്കെ ഇകോളി ബാക്റ്റീരിയകളെ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നുണ്ട്. എന്നാൽ ഈ ബാക്റ്റീരിയാ ഫാക്റ്ററികൾ നേരിടുന്ന വലിയൊരു ഭീഷണിയാണ്‌ വൈറസുകളുടെയും മറ്റുസൂക്ഷ്മജീവികളുടെയുമൊക്കെ ആക്രമണം. ഇതിനുപരിഹാരമാണ്‌ വൈറസ്‌ പ്രതിരോധശേഷിയുള്ള സിന്തറ്റിക്ബാക്റ്റീരിയകൾ. സിന്തറ്റിക്‌ സൂക്ഷ്‌മജീവികളെ ഉപയോഗിച്ച്ഇന്ധനങ്ങളുടെപുതുതലമുറസാധ്യമാക്കൽ, മാരകരാസവസ്തുക്കളുംമാലിന്യങ്ങളുംനീക്കംചെയ്യൽ, ആഗോളതാപനത്തിനുകാരണമാവുന്നകാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ്അടക്കമുള്ള ഹരിതഗൃഹവാതകങ്ങളെഅന്തരീക്ഷത്തിൽ നിന്നുനീക്കംചെയ്യൽ എന്നിവയൊക്കെസാധ്യമാവുമെന്നാണ് ഈ രംഗത്തെ ഗവേഷകർ അവകാശപ്പെടുന്നത്.

 

സാധ്യതകൾ
അതിസൂക്ഷ്മതലത്തിൽ ജീവൻ എത്രമാത്രംസങ്കീർണ്ണമാണെന്നും ജീവന്റെ ഉല്പത്തിപരിണാമസമസ്യകൾ ഇനിയുമേറെ പൂരിപ്പിക്കാനുണ്ടെന്നും ഓർമ്മിപ്പിക്കുന്നു സിന്തറ്റിക്ബയോളജിയിലെ ഓരോകാൽവയ്പും.എട്ടക്ഷരങ്ങൾ ഉള്ള കൃത്രിമ ഡിഎൻഎഎന്നറിയപ്പെടുന്ന ഹാച്ചിമോജി ഡിഎൻഎകൂടി സാധ്യമായതോടെ അന്യഗ്രഹജീവൻ തിരയുന്ന ഗവേഷണങ്ങളിൽപ്പോലും പുതിയവഴിത്തിരിവാണ്‌ ഉണ്ടാവാൻ പോവുന്നത്. ജീവനെക്കുറിച്ചുള്ളധാരണകൾക്കുപോലുംപുതിയ തലങ്ങൾ ഉണ്ടായിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നു.

ഇതിനുമുമ്പും സിന്തറ്റിക്ബയോളജിയിലെ ഗവേഷണങ്ങൾ  വൻ ലോകശ്രദ്ധനേടിയിട്ടുണ്ട്. 2010 ൽ സിന്തറ്റിക്  ബ യോളജിയിലെ അതികായനായക്രെയ്ഗ്വെന്ററുടെ നേതൃത്വത്തിലുള്ള ഗവേഷകസംഘം ആണ്കൃത്രിമജനിതകഘടനയുള്ളഒരുബാക്റ്റീരിയയെ ആദ്യമായി സൃഷ്ടിച്ചു ചരിത്രംകുറിച്ചത്. മൈക്കോപ്ലാസ്മമൈക്കോയ്ഡ്സ്എന്ന ബാക്റ്റീരിയയുടെ ജനിതകസാരമാണ്അന്നു കൃത്രിമമായി നിർമ്മിച്ചത്. സിൻ 1.0 എന്നാണ്  ആ സിന്തറ്റിക്ബാക്റ്റീരിയ അറിയപ്പെട്ടത്. തുടർന്ന്മൂന്നുവർഷംമുമ്പ്മൈക്കോപ്ലാസ്മമൈക്കോയ്ഡ്സ്ബാക്റ്റീരിയയിലെപലജീനുകളുംഒഴിവാക്കി 473 കൃത്രിമജീൻ മാത്രം ഉള്ള സിന്തറ്റിക്ബാക്റ്റീരിയയെസൃഷ്ടിക്കുന്നതിൽ അവർ വിജയിച്ചു. സിൻ 3.0 എന്നാണീകൃത്രിമ ബാക്റ്റീരിയയെ വിളിച്ചത്. ഇത്‌ സ്വാഭാവിക ബാക്റ്റീരിയയെപ്പോലെ പെരുമാറുകയും വിഭജിച്ചു പെരുകുകയുംചെയ്തു. എന്നാൽ ഇകോളി ബാക്റ്റീരിയയെഅപേക്ഷിച്ച് ചെറിയ ജനിതകഘടനയാണ്ഇതിന്റേത്.

പരിമിതികൾ
നിലവിൽ ഏറ്റവുംവലിയ കൃത്രിമജീൻ സഞ്ചയനിർമ്മിതിയാണ്സാധ്യമായിരിക്കുന്നതെങ്കിലും ഇതിലുംവലിയ ഗവേഷണങ്ങൾ മുന്നേറിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നുണ്ട്. ലണ്ടനിൽ ഇംപീരിയൽ കോളേജ്‌ ഗവേഷകനായ ടോംഎല്ലിസിന്റെ നേതൃത്വത്തിലുള്ളഗവേഷകർ ബേക്കേർസ്‌ ഈസ്റ്റിന്റെ കൃത്രിമജനിതകഘടന യാഥാർഥ്യമാക്കാനുള്ളശ്രമത്തിലാണ്. ഹാർവാഡിലെ ശാസ്ത്രജ്ഞരാണെങ്കിൽ ബാക്റ്റീരിയയിലെജനിതകകോഡുകൾ വലിയതോതിൽ തിരുത്തിയെഴുതി വിസ്മയങ്ങൾ വിരിയിക്കാനുള്ള ശ്രമത്തിലാണ്.

ജീവന്റെ അതിസൂക്ഷ്മതലങ്ങളിലേക്ക്‌ വെളിച്ചംവീശാനും മനുഷ്യനുപകാരപ്പെടുന്ന സിന്തറ്റിക്‌ സൂക്ഷ്മജീവികളെ സൃഷ്ടിക്കാനുമാണ്ശ്രമിക്കുന്നതെന്ന്ഗവേഷകർ പറയുമ്പോഴും കൗതുകത്തിനും അനന്തസാധ്യതകൾക്കുമപ്പുറം വിവാദങ്ങളുംപുകയുന്നുണ്ട്. പ്രകൃതിയെ വെല്ലുവിളിച്ചുകൊണ്ട്പരീക്ഷണശാലയിൽ കൃത്രിമമായിജീവൻ നിർമ്മിക്കുന്നതിന്റെധാർമ്മിക നൈതികപ്രശ്നങ്ങൾ വലിയചർച്ചയായിക്കൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്. ഇപ്പോൾ ഇത്തരംഗവേഷണങ്ങൾ  സൂക്ഷ്മ ജീവികളിലേവിജയിച്ചിട്ടുള്ളൂ എങ്കിലും വിദൂരഭാവിയിൽ കുറച്ചുകൂടി വലിയജീവികളിലേക്ക്കടന്നേക്കാം എന്ന ആശങ്കയും ഉയരുന്നുണ്ട്. ക്രിസ്പർ സങ്കേതത്തിലൂടെ ജീനുകളിൽ ഏതുതരത്തിലുള്ളഎഡിറ്റിങ്ങും സാധ്യമാണെന്നിരിക്കെ ലാബിൽ സിന്തറ്റിക്ജീവികളെസൃഷ്ടിക്കേണ്ടആവശ്യമില്ലെന്ന്വാദിക്കുന്നശാസ്ത്രജ്ഞരുംഉണ്ട്.


പ്രധാന വാർത്തകൾ
 Top