एक भन्नाट क्रांतीकारी तंत्रज्ञान

– डॉ. अरविंद सि. कुलकर्णी

जीवशास्त्रांतील आजपर्यंतच्या संकल्पना समजुतीना पूर्णपणे बदलणारे एक क्रांतिकारी संशोधन उदयाला आले आहे. आजवर अशक्य असणारी कल्पना या संशोधनाने प्रत्यक्षात साकारली आहे. हे संशोधन म्हणजे जीवनसृष्टीच्या नैसर्गिक क्रमात बदल घडवून त्यावर संपूर्ण नियंत्रण करणारे ‘जनुकीय आराखड्यात बदल घडवून आणणारे’ ‘क्रिस्पर तंत्रज्ञान. हे तंत्रज्ञान गेम चेंजिंग ठरणार असल्याची ग्वाही जगभरातील शास्त्रज्ञांनी दिली आहे. काय आहे हे तंत्रज्ञान?

एकविसावे शतक हे ज्ञान-विज्ञानाचे शतक म्हणून ओळखले जाते. या शतकातरोबोटिक्स, स्वयंंचलीत (ड्रायव्हर विना) वाहने, नॅनो टेक्नॉलॉजी, प्राण्याशिवाय मांस, स्टेम सेलच्या आधारे औषधोपचार आणि थ्रीडी प्रिटींग अशा कितीतरी क्षेत्रात शास्त्रज्ञ प्रयत्न करीत आहेत. असेच एक ‘क्रांतिकारी-ऐतिहासिक’ सर्वमान्य संशोधन या शतकात साकारले आहे. जीवशास्त्रांतील आजपर्यंतच्या संकल्पना समजुतीना पूर्णपणे बदलणारे. आजवर अशक्य असणारी कल्पना या संशोधनाने प्रत्यक्षात साकारली आहे. हे संशोधन म्हणजे जीवनसृष्टीच्या नैसर्गिक क्रमात बदल घडवून त्यावर संपूर्ण नियंत्रण करणारे ‘जनुकीय आराखड्यात बदल घडवून आणणारे’ हे ‘क्रिस्पर/कॅस9’ तंत्रज्ञान. हे तंत्रज्ञान गेम चेंजिंग ठरणार असल्याची ग्वाही जगभरातील शास्त्रज्ञांनी दिली आहे.

क्रिस्पर/कॅस 9 हे तंत्रज्ञान जगभरात कुतुहलाचा चर्चेचा विषय ठरले आहे. या तंत्रज्ञानाद्वारे बॅक्टेरियासारख्या सूक्ष्म जीवाणूत आढळणारी रोगप्रतिकारक शक्ती नियंत्रित करण्यासाठी क्रिस्पर प्रथिनाबरोबर कॅस 9 या जनुकीय घटकाचा संयुग करून सजीव सृष्टीचे नियंत्रण करणार्‍या ‘डीएनए’ रेणूत बदल घडवून आणला जातो. या तंत्रज्ञानामुळे सदोष जनुकांचं ‘एडिटिंग’ करून गर्भातील जनुकीय संरचनेत बदल घडवून आणता येईल. साधारण वर्षभरापूर्वी चायनीज शास्त्रज्ञाने ‘मानवी जनुकात बदल करणे शक्य आहे’ हे नोंदवून जगभर चर्चेला नविन विषय दिला आणि आता फेंग झैन जनिफर डोडना या अमेरिकन शास्त्रज्ञाबरोबर ईमन्युएल कारपेन्टर या जर्मन शास्त्रज्ञाने ‘क्रिस्पर/कॅस9’ वा जीन एडिटिंग हे तंत्रज्ञान विकसित केले आहे.

क्रिस्पर जनुकीय क्षेत्रात आमूलाग्र क्रांती घडविणारे शास्त्र ठरणार आहे. तसे गेल्या काही वर्षापासून जगभरातील संशोधनक्षेत्रातील प्रयोगशाळात अशाच प्रकारचे तंत्रज्ञान वापरात आहे. अशा तंत्रज्ञानाच्या साहाय्याने जनुकीय गुणधर्मात (डीएनए)बदल केले जात. असे बदल मानव, प्राणी वृक्ष यांच्यावरील प्रयोगात केले गेले. जीन एडिटिंगद्वारे फलित गर्भातील पेशीमध्ये उपकरणांच्या साहाय्याने बदल घडवून आणले जातात. पूर्वी डीएनएत बदल करण्यासाठीचे तंत्रज्ञान वा पद्धती किचकट, अवघड, क्लिष्ट होती. पूर्वीच्या तंत्रज्ञानाच्या तुलनेत क्रिस्पर आधिक जलद सोपी आहे. प्रयोग करण्यास सुलभ आहे. या तंत्रज्ञानाच्या आधारे प्राथमिक संशोधनाला दिशा मिळते. याशिवाय संशोधनासाठी विचार कसा करावा, मांडणी कशी करावी, रोगावरील उपचारासंबंधी रुपरेखा आणि आखणी कशी असावी, यासंबंधी क्रिस्पर तंत्रज्ञान मार्गदर्शन करू शकेल.

क्रिस्पर हा शब्द क्लस्टर्ड रेग्युलरली इंटरस्पेसड् शॉर्ट पॅलिन्ड्रॉमिक रिपिटस्’ या शब्दाचा शॉर्ट फॉर्म आहे. म्हणजे निरनिराळ्या पेशीसमुहांचे ठराविक अंतरावर उलट-सुलट सारखेच असणारा समुह. क्रिस्पर नांवाप्रमाणे सूक्ष्म, अपुरा, उलट-सुलट क्रमाने परत परत डीएनएच्या अतिसूक्ष्म (बॅक्टेरिया ) जंतूत आढळणारा तसा निरुपद्रवी क्रम. हा ‘क्रिस्पर क्रम’ दररोजच्या जीवनक्रमातील प्रक्रियेचा निर्णय घटक आहे. ही निर्भय(इम्युन) प्रक्रिया अवयवयुक्त परिपूर्ण जीवाचे आरोग्य सुखदायी करून त्याचे संरक्षण करते. ज्यावेळी सूक्ष्म पेशीवर रोगाचा फैलाव करणारे, साथी पसरविणारे विषाणू आक्रमण करून विषबाधा निर्माण करतात, जीवाणू पेशींना आव्हान देतात अशावेळी क्रिस्पर प्रक्रिया हल्ल्याला विरोध करण्याचा निर्णय घेते आणि हल्ला परतवून लावताना विषारी जीवाणूंचा पूर्णत: नाश करते. अतिसूक्ष्म जीवाणूंच्याद्वारे क्रिस्पर फैलावणार्‍या विषाणूंच्या नाशासाठी संरक्षण फळी उभारते. या तंत्रज्ञानामुळे शास्त्रज्ञांना गर्भातील जनुकीय दोष शोधणे, सुधारणा करणे, वा त्यात बदल करणे सहज शक्य होणार आहे. म्हणूनच शास्त्रज्ञांच्या मते हे संशोधन ‘गेम चेंजिंग’ ठरणार आहे.

त्याचबरोबर हे तंत्रज्ञान निसर्गालाच आव्हान देणारे ठरत असल्याने वादग्रस्त ठरले आहे. ‘डिझाइनर बेबी’ची निर्मिती करु शकणारं हे तंत्रज्ञान नैतिकतेबाबत अनेक प्रश्न, चर्चा उपस्थित करणारे ठरले आहे. याचा गैरवापर होण्याची शक्यता असल्याची भीती सर्वत्र व्यक्त होत आहे. टीकाकारांनी या प्रयोगावर टिपणी करताना अशा तर्‍हेने जनुकीय आराखड्यात बदल करण्याने नको त्या गोष्टी घडतील असा इशारा दिला आहे. उदा. ‘डिझायनर बेबी’ प्रयोगाअंतर्गत पालक फक्त अनुवंशिक रोग टाळण्याबरोबर उंच, सुदृढ, चलाख, ठराविक रंग, रुप असण्याचीही मागणी करतील, अशी भीतीवजा शक्यता आहे. या क्षेत्रांत असणारे नियम कायदे यात जगभर सुसंगता नसल्याने अशा संशोधनाला परवानगी द्यावी का? संशोधनाच्या अटी काय असाव्यात? अमेरिकेतील नॅशनल इन्स्टिट्यूट ऑफ हेल्थ अशा संशोधनाला आर्थिक साहाय्य देत नाही. मात्र खाजगी संस्था, फंड यांची आर्थिक मदत मिळत आहे.

लंडनमधील फ्रान्सिस क्रिक इन्स्टिटयूटमध्ये मूळ पेशी तंत्रज्ञानावर संशोधन करणार्‍या शास्त्रज्ञ कॅथी नायकन यांनी मानवी गर्भावर नव्या जनुक सुधारणा तंत्रज्ञानाचा वापर करण्याची परवानगी मागितली होती. ‘दि ह्युमन फर्टिलायझेशन अँड एम्ब्रियॉलॉजी ऑथॉरेटी’ने (एचएएफईए) या अर्जाला खालील अटीवर परवानगी दिली.

1. हा प्रयोग फक्त संशोधनासाठी असेल. म्हणजे व्यावहारिक उपयोग करता येणार नाही.

2. या प्रयोगाअंतर्गत फलित गर्भाची पहिल्या सात दिवसाची वाढ अभ्यासली जाईल. अभ्यासात एका पेशीचे विभाजन होऊन त्यांची संख्या सुमारे 250 वर जाईपर्यंतचा टप्पा अभ्यासला जाईल.

3. उपचार म्हणून असे गर्भ विकसित करण्यास किंवा कोणा महिलेच्या गर्भाशयात या गर्भाचे रोपण करण्यास परवानगी दिलेली नाही.

4. क्रिस्पर कॅस नाईन या तंत्रज्ञानाचा वापर जनुकीय सुधारित गर्भ विकसित करण्यासाठीच केला जाईल.

5. आरोग्यपूर्ण निरोगी मानवी गर्भाची वाढ नेमकी कशी होते, वाढीचे टप्पे कोणते, याचा सखोल अभ्यास करणे, प्रयोगामुळे शक्य होणार आहे.

इंग्लंडमध्ये शास्त्रीय प्रयोगात दिलेल्या परवानगीवर उलट-सुलट प्रतिक्रिया शास्त्रीय जगताकडून येत आहेत. काहींच्या मते हा निर्णय म्हणजे अत्यंत विचाराने घेतलेला निर्णय आहे, तर इतरांच्या मते, ‘घबराट निर्माण करणारा, धक्का देणारा, भविष्यात जीएम बेबीज’ची निर्मितीस चालना देणारा ठरु शकतो.

प्रा. क्रुस व्हाईटलॉ-स्कॉटलंडमधील एडिंबरो इन्स्टिट्यूट ऑफ बायोटेक्नॉलॉजी यांच्या मते, ‘ या प्रकल्पाद्वारे वा संशोधनाने प्राथमिक अवस्थेत मानवी गर्भाची वाढ कशी होते आणि त्याचबरोबर वाढीचे प्राथमिक शास्त्रीय ज्ञान मिळाल्याने संतती नसणार्‍या कुटुंबाचे दु:ख, यातना कमी करता येतील, गर्भभात टाळता येतील’.

थोडक्यात या तंत्रज्ञानाच्या साहाय्याने

1. शास्त्रज्ञांना गर्भातील जनुकीय दोष शोधणे, त्यात सुधारणा वा बदल करणे सहज शक्य होणार आहे.

2. आरोग्यपूर्ण निरोगी मानवी गर्भाची वाढ अभ्यासून निरोगी बेबीपर्यंत वाटचाल करता येईल.

3. वंध्यत्वासारख्या (निपुत्रिक)कमतरतांवर उपाय करण्यासाठी सध्या आयव्हीएफ तंत्रज्ञानाचा वापर केला जातो. क्रिस्परच्या आधारे ही पद्धती अधिक सहज, सोपी आणि निर्णयक्षम करता येईल.

4. गर्भपाताची कारणे शोधून ती रोखण्यसाठी उपाय शोधता येतील.

5. शास्त्रज्ञांच्या मते, मानवी फलित गर्भावरील संशोधनातून भविष्यात एचआयव्ही अशा जीवघेणी रोगावर परिणाकारक औषधोपचार करता येतील.

क्रिस्परची कार्यपद्धती

रोगाच्या फैलावाला कारणीभूत असणारे जीवाणू अतिसूक्ष्म जंतूवर हल्ला करतात. हल्लेखोर सूक्ष्म डीएनएवर प्रक्रिया करून सूक्ष्म – अतिसूक्ष्म असे तुकडे करून ते क्रिस्पर चेन क्रमात नविन स्पेसर(मोकळी जागा) विषारी जीवाणूपासून तयार करतात आणि क्रिस्पर मालिकाच तयार होते.

क्रिस्पर आरएनएची निर्मिती

क्रिस्पर परत परत कार्यरत होते. त्यामुळे मालिकेची नक्कल होऊन डीएनएचे आरएनएमध्ये रुपांतर केले जाते. होलेक्स द्विस्तरीय मालिकेऐवजी आरएनएची एकस्तरीय कण मोलिक्यू मालिकेचे तुकडे करून त्यास क्रिस्पर आरएनए असे संबोधले जाते.

लक्ष्याकडे वाटचाल

क्रिस्पर आरएनए कणांचा सुक्ष्मतम समुह विषारी जंतुकणांना नाहीसे करण्यास मार्गदर्शन करतात. क्रिस्पर आरएनए मालिका ही दूषित जीएनए मालिकेची हुबेहुब नक्कल असतात. क्रिस्पर रोग मुक्त पद्धती रोग जंतूवर हल्ला करून त्यांचा नाश करते. ही पद्धती बॅक्टेरिआसाठी(सूक्ष्म जीवाणू) नुसती उपयोगी नाही तर सर्जनशील, मूलभूत आणि परिणामकार संरक्षण पद्धती आहे. यामुळे ही पद्धती उद्योग, संशोधन, औषध निर्मिती अनेक क्षेत्रात वापरता येणार आहे.

उद्योगक्षेत्र :

उद्योगक्षेत्रात ज्या ज्या ठिकाणी बॅक्टेरिअल(सूक्ष्मतम)पद्धतीचा वापर केला जातो अशा टिकाणी क्रिस्पर निर्भय प्रक्रियेमुळे दूषित सूक्ष्म जीवाणू पासून संरक्षण केल्याने गुणवत्ता वाढवता येईल. दोष टाळता येईल. नुकसान कमी करता येईल. उदा. अन्नपदार्थ प्रक्रिया उद्योग.

प्रयोगशाळा संशोधन

फळे, मासे, उंदिर, वृक्ष आणि मानवी पेशीतील जनुके ठराविक क्रमानेच ओळखली जातात आणि हा क्रम पेशी निर्मितीत आणि अखंडतेत राखला जातो. क्रिस्परच्या आधारे संशोधक ठराविक जीवाणूत बदल करतात वा इतर जीवाणूंचे बदलाद्वारे संरक्षण करतात आणि सूक्ष्म जीवाणू व घटकातील संलग्नताही राखतात. शास्त्रज्ञांनी सूक्ष्म आरएनएचा आराखडा मांडून त्यानुसार घटक एकत्र आणून कृत्रिम सूक्ष्म क्रिस्पर आरएनएच ही यशस्वी निर्मिती केली आहे. हा क्रिस्पर आरएनए चेनमध्ये तंतोतंत बसतो. उदा. मानवी पेशीतील बदल.

औषध निर्मिती क्षेत्र :

प्रयोगशाळेत क्रिस्पर तंत्रज्ञानाला मिळालेल्या यशामुळे औषधनिर्मिती क्षेतात्र या तंत्रज्ञानाची उपयोगिता तपासली जात आहे. जीवंत प्राण्यातील जन्मत: विषाणूद्वारे आलेले दोष दूर करणे वा त्यावर नियंत्रण करणे यावर प्रयोग सुरु आहेत. यकृतातील दोष दूर करण्यास यश आले आहे. त्याचप्रमाणे पांढर्‍या पेशींची निर्मितीही यशस्वी झाली. पांढर्‍या पेशी एचआयव्ही रोग लागणीला विरोध करतात. साथीच्या रोगावर प्रतिबंधक लस तयार करण्यासाठी प्रयोग सुरु आहेत.

क्रिस्परचे भवितव्य

कोणतेही तंत्रज्ञान परिपूण होऊन वापरात येण्यास वेळ लागतो आणि क्रिस्पर तसे नवे आहे. क्रिस्पर तंत्रज्ञानात विशिष्ट आरएनए हा लक्ष्य जनुकाशी तंतोतंत जुहणारा असेल तरच उद्दिष्टपूर्ती होईल. या पद्धतीचा वापर काळजीपूर्वक होणे गरजेचे आहे. क्रिस्पर पद्धती प्रयोग रोगनिवारण्यासाठी प्रथम मानवी प्रसृतीवर करणे टाळावे. प्राण्यांवरील प्रयोग यशस्वी झाल्यानंतर मानवी शरीर आणि त्यानंतर ही पद्धती औशघ निर्मितीसाठी वापरावी. क्रिस्पर बहुगुणी संशोधनासाठी मौल्यवान ठरत असले तरी या तंत्रज्ञानात बरेच काही अज्ञान आहे हे ध्यानांत ठेवूनच उपयोगात आणणे गरजेचे आहे.