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क्रैस्पेज़: एक नया सुरक्षित "सीआरआईएसपीआर - कैस सिस्टम" जो जीन और प्रोटीन दोनों को संपादित करता है  

बैक्टीरिया और वायरस में "सीआरआईएसपीआर-कैस सिस्टम" हमलावर वायरल अनुक्रमों की पहचान करता है और उन्हें नष्ट कर देता है। यह वायरल संक्रमण से सुरक्षा के लिए बैक्टीरिया और पुरातन प्रतिरक्षा प्रणाली है। 2012 में, CRISPR-Cas प्रणाली को मान्यता दी गई थी जीनोम संपादन उपकरण. तब से, CRISPR-Cas प्रणालियों की विस्तृत श्रृंखला विकसित की गई है और जीन थेरेपी, निदान, अनुसंधान और फसल सुधार जैसे क्षेत्रों में इसका अनुप्रयोग पाया गया है। हालाँकि, वर्तमान में उपलब्ध CRISPR-Cas सिस्टम का ऑफ-टारगेट एडिटिंग, अप्रत्याशित डीएनए उत्परिवर्तन और अंतर्निहित समस्याओं के कारण सीमित नैदानिक ​​​​उपयोग है। शोधकर्ताओं ने हाल ही में एक नवीन सीआरआईएसपीआर-कैस प्रणाली की सूचना दी है जो एमआरएनए को लक्षित और नष्ट कर सकती है प्रोटीन लक्ष्य से परे प्रभाव और वंशानुगत समस्याओं के बिना विभिन्न आनुवांशिक बीमारियों से अधिक सटीक रूप से जुड़ा हुआ है। क्रैस्पेज़ नाम से, यह पहला CRISPR-Cas सिस्टम है जो दिखाता है प्रोटीन संपादन समारोह. यह पहली प्रणाली भी है जो आरएनए और दोनों को संपादित कर सकती है प्रोटीन. क्योंकि क्रैस्पेज़ मौजूदा सीआरआईएसपीआर-कैस सिस्टम की कई सीमाओं को पार कर जाता है, इसमें जीन थेरेपी, डायग्नोस्टिक्स और मॉनिटरिंग, बायोमेडिकल रिसर्च और फसल सुधार में क्रांति लाने की क्षमता है। 

"सीआरआईएसपीआर-कैस प्रणाली" वायरल संक्रमण के खिलाफ बैक्टीरिया और आर्किया की प्राकृतिक प्रतिरक्षा प्रणाली है जो सुरक्षा के लिए वायरल जीन में अनुक्रमों की पहचान करती है, उन्हें बांधती है और नष्ट करती है। इसमें दो भाग होते हैं - पहले संक्रमण के बाद जीवाणु जीनोम में शामिल वायरल जीन से प्रतिलेखित जीवाणु आरएनए (जिसे सीआरआईएसपीआर कहा जाता है, यह हमलावर वायरल जीन के लक्ष्य अनुक्रम की पहचान करता है) और एक संबंधित विध्वंसक प्रोटीन "CRISPR संबद्ध" कहा जाता है प्रोटीन (कैस)" जो बैक्टीरिया को वायरस से बचाने के लिए वायरल जीन में पहचाने गए अनुक्रमों को बांधता है और ख़राब करता है।  

क्रिस्पी इसका मतलब है "क्लस्टर नियमित रूप से इंटरस्पेस्ड शॉर्ट पैलिंड्रोमिक रिपीट"। यह प्रतिलेखित जीवाणु आरएनए है जिसकी विशेषता पैलिंड्रोमिक दोहराव है।  

पैलिंड्रोमिक रिपीट (CRISPRs) की खोज सबसे पहले किसके क्रम में की गई थी ई. कोलाई 1987 में। 1995 में, फ्रांसिस्को मोजिका ने आर्किया में समान संरचनाएं देखीं, और यह वह था जिसने पहली बार इन्हें बैक्टीरिया और आर्किया की प्रतिरक्षा प्रणाली के एक भाग के रूप में सोचा था। 2008 में, पहली बार प्रयोगात्मक रूप से यह प्रदर्शित किया गया कि बैक्टीरिया और आर्किया की प्रतिरक्षा प्रणाली का लक्ष्य विदेशी डीएनए था, न कि एमआरएनए। वायरल अनुक्रमों की पहचान और गिरावट के तंत्र ने सुझाव दिया कि ऐसी प्रणालियों को एक उपकरण के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है जीनोम संपादन. 2012 में जीनोम एडिटिंग टूल के रूप में अपनी पहचान के बाद से, CRISPR-Cas प्रणाली ने एक मजबूती से स्थापित मानक के रूप में बहुत लंबा सफर तय किया है। जीन संपादन प्रणाली और क्लिनिकल जीन थेरेपी सहित बायोमेडिसिन, कृषि, फार्मास्युटिकल उद्योगों में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला पाई गई है1,2.  

की एक विस्तृत श्रृंखला CRISPR-सीएएस सिस्टम पहले से ही पहचाने गए हैं और वर्तमान में अनुसंधान, दवा स्क्रीनिंग, निदान और उपचार के लिए डीएनए/आरएनए अनुक्रमों की निगरानी और संपादन के लिए उपलब्ध हैं। वर्तमान CRISPR/Cas सिस्टम को 2 वर्गों (कक्षा 1 और 2) और छह प्रकारों (प्रकार I से XI) में विभाजित किया गया है। क्लास 1 सिस्टम में कई Cas होते हैं प्रोटीन जिन्हें अपने लक्ष्यों को बांधने और उन पर कार्य करने के लिए एक कार्यात्मक परिसर बनाने की आवश्यकता है। दूसरी ओर, क्लास 2 सिस्टम में केवल एक बड़ा कैस होता है प्रोटीन लक्ष्य अनुक्रमों को बाइंडिंग और डीग्रेड करने के लिए जो क्लास 2 सिस्टम का उपयोग करना आसान बनाता है। आमतौर पर उपयोग की जाने वाली क्लास 2 प्रणालियाँ Cas 9 टाइप II, Cas13 टाइप VI और Cas12 टाइप V हैं। इन प्रणालियों में अवांछित संपार्श्विक प्रभाव हो सकते हैं, यानी, लक्ष्य से बाहर प्रभाव और साइटोटॉक्सिसिटी।3,5.  

जीन थेरेपी वर्तमान सीआरआईएसपीआर पर आधारित - ऑफ-टारगेट एडिटिंग, अप्रत्याशित डीएनए उत्परिवर्तन, जिसमें बड़े डीएनए टुकड़े विलोपन और ऑन-टारगेट और ऑफ-टार्गेट दोनों साइटों पर बड़े डीएनए संरचनात्मक वेरिएंट शामिल हैं, के कारण कैस सिस्टम का नैदानिक ​​​​उपयोग सीमित है, जो कोशिका मृत्यु का कारण बनता है। और अन्य अंतर्निहित समस्याएं।  

क्रैस्पेज़ (या सीआरआईएसपीआर-निर्देशित कैस्पेज़)  

शोधकर्ताओं ने हाल ही में एक नवीन क्रिस्पर-कैस प्रणाली की सूचना दी है जो एक क्लास 2 टाइप III-ई कैस7-11 प्रणाली है जो कैस्पेज़-जैसी से जुड़ी है प्रोटीन इसलिए नाम दिया गया क्रैस्पेज़ या सीआरआईएसपीआर-निर्देशित कैस्पेज़ 5 (कैस्पेज़ सिस्टीन प्रोटीज़ हैं जो सेलुलर संरचनाओं को तोड़ने में एपोप्टोसिस में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं)। जीन थेरेपी और डायग्नोस्टिक्स जैसे क्षेत्रों में इसके संभावित अनुप्रयोग हैं। क्रैस्पेज़ आरएनए-निर्देशित और आरएनए-लक्षित है और डीएनए अनुक्रमों में शामिल नहीं होता है। यह एमआरएनए को लक्षित और नष्ट कर सकता है प्रोटीन लक्ष्य से परे प्रभाव के बिना अधिक सटीक रूप से विभिन्न आनुवांशिक बीमारियों से जुड़ा हुआ है। इस प्रकार, एमआरएनए या प्रोटीन स्तर पर दरार द्वारा रोगों से जुड़े जीन का उन्मूलन संभव है। इसके अलावा, जब विशिष्ट एंजाइम के साथ जोड़ा जाता है, तो क्रैस्पेज़ का उपयोग प्रोटीन के कार्यों को संशोधित करने के लिए भी किया जा सकता है। जब इसके RNase और प्रोटीज़ फ़ंक्शन हटा दिए जाते हैं, तो Craspase निष्क्रिय हो जाता है (dCraspase)। इसका कोई काटने का कार्य नहीं है लेकिन यह आरएनए और प्रोटीन अनुक्रमों से बंधता है। इसलिए, रोगों या वायरस की निगरानी और निदान के लिए निदान और इमेजिंग में dCraspase का उपयोग किया जा सकता है।  

क्रैस्पेज़ पहला CRISPR-Cas सिस्टम है जो प्रोटीन संपादन कार्य दिखाता है। यह पहली प्रणाली भी है जो आरएनए और प्रोटीन दोनों को संपादित कर सकती है। इसका जीन संपादन फ़ंक्शन न्यूनतम ऑफ-टार्गेट प्रभाव पर आता है और कोई अंतर्निहित समस्या नहीं होती है। इसलिए, वर्तमान में उपलब्ध अन्य सीआरआईएसपीआर-कैस प्रणालियों की तुलना में क्रैस्पेज़ नैदानिक ​​​​उपयोग और चिकित्सीय में अधिक सुरक्षित होने की संभावना है। 4,5.    

क्योंकि क्रैस्पेज़ मौजूदा सीआरआईएसपीआर-कैस सिस्टम की कई सीमाओं को पार कर जाता है, इसमें जीन थेरेपी, डायग्नोस्टिक्स और मॉनिटरिंग, बायोमेडिकल रिसर्च और फसल सुधार में क्रांति लाने की क्षमता है। नैदानिक ​​​​परीक्षणों में सुरक्षा और प्रभावकारिता साबित करने से पहले कोशिकाओं में रोग पैदा करने वाले जीन को सटीक रूप से लक्षित करने के लिए विश्वसनीय वितरण प्रणाली विकसित करने के लिए अधिक शोध की आवश्यकता है।   

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सन्दर्भ:  

  1. गोस्टिम्स्काया, आई. CRISPR-Cas9: इसकी खोज का इतिहास और जीनोम संपादन में इसके उपयोग के नैतिक विचार। बायोकैमिस्ट्री मॉस्को 87, 777-788 (2022)। https://doi.org/10.1134/S0006297922080090  
  1. चाओ ली एट अल 2022. सीआरआईएसपीआर/कैस जीनोम संपादन के लिए कम्प्यूटेशनल उपकरण और संसाधन। जीनोमिक्स, प्रोटिओमिक्स और जैव सूचना विज्ञान। 24 मार्च 2022 से ऑनलाइन उपलब्ध। डीओआई: https://doi.org/10.1016/j.gpb.2022.02.006 
  1. वैन बेलजौव, एसपीबी, सैंडर्स, जे., रोड्रिग्ज-मोलिना, ए. एट अल। आरएनए-लक्षित सीआरआईएसपीआर-कैस सिस्टम। नेट रेव माइक्रोबायोल 21, 21-34 (2023)। https://doi.org/10.1038/s41579-022-00793-y 
  1. चुनयी हू एट अल 2022. क्रैस्पेज़ एक सीआरआईएसपीआर आरएनए-निर्देशित, आरएनए-सक्रिय प्रोटीज़ है। विज्ञान। 25 अगस्त 2022। खंड 377, अंक 6612. पीपी. 1278-1285। डीओआई: https://doi.org/10.1126/science.add5064  
  1. हुओ, जी., शेफर्ड, जे. और पैन, एक्स. क्रैस्पेज़: एक उपन्यास सीआरआईएसपीआर/कैस डुअल जीन संपादक। कार्यात्मक और एकीकृत जीनोमिक्स 23, 98 (2023)। प्रकाशित: 23 मार्च 2023। डीओआई: https://doi.org/10.1007/s10142-023-01024-0 

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उमेश प्रसाद
उमेश प्रसाद
विज्ञान पत्रकार | संस्थापक संपादक, साइंटिफिक यूरोपियन पत्रिका

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