జయహో.. జన్యు సవరణ!

అత్యద్భుతమైన ఘటనలు శాస్త్రరంగంలో ఎప్పుడో గానీ జరగవు. దశాబ్దం క్రితం.. 2012లో అలాంటిదే సంభవించింది. శాస్త్రవేత్తలు జెన్నిఫర్‌ డౌడ్నా, ఎమాన్యుయేల్‌ షార్‌పాంటియర్‌ సంయుక్తంగా బ్యాక్టీరియా రోగనిరోధక వ్యవస్థ మీద పరిశోధన చేస్తున్నప్పుడు ఓ ఆసక్తికరమైన విషయం బయటపడింది. నోబెల్‌ బహుమతి దక్కేంత గొప్ప ఆవిష్కరణకు దారితీసింది. శాస్త్రరంగంలో గొప్ప మేలిమలుపుగా గుర్తింపు పొందింది. అదే జన్యు సవరణకు వీలు కల్పించే క్రిస్ప్‌ఆర్‌ (క్లస్టర్డ్‌ రెగ్యులర్లీ ఇంటర్‌స్పేస్డ్‌ షార్ట్‌ పాలిండ్రోమిక్‌ రిపీట్స్‌) పరిజ్ఞానం.

వైద్యం, వ్యవసాయం, పర్యావరణం, బయోటెక్‌.. ఇలా ఒక్కటేమిటి? అన్నిరంగాల్లోనూ క్రిస్ప్‌ఆర్‌ విప్లవాత్మక మార్పులకు శ్రీకారం చుడుతోంది. నైతిక విలువల మాటెలా ఉన్నా కలలు గన్న సంతానాన్ని కనటానికీ పునాది వేస్తోంది. అంతరించిన జీవులను తిరిగి కళ్ల ముందు నిలబెట్టే దిశగానూ అడుగులు వేస్తోంది. అనువంశిక లక్షణ కారక జీవపదార్థ అంశమైన జన్యు లోపాలను సరిదిద్ది వాటిని తిరిగి గాడిన పెట్టే దీని కథ మొదటి నుంచీ ఆసక్తికరమే.

ఆవిష్కరణ ఎలా?

క్రిస్ప్‌ఆర్‌ను అతిసూక్ష్మ జన్యు కత్తెర అనుకోవచ్చు. దీని సమాచారాన్ని విశ్లేషించటానికి పరిశోధకులు 80ల నుంచే ప్రయత్నాలు ఆరంభించారు. ఇది జీవుల్లో సహజసిద్ధంగా ఉన్నదే. బ్యాక్టీరియా తమ లోపలికి చొచ్చుకొచ్చే వైరస్‌లను గుర్తించి, వాటిని నిర్మూలించటానికి దీన్నే వాడుకుంటుంది. బ్యాక్టీరియా ఇన్‌ఫెక్షన్‌కు గురైనప్పుడు వైరస్‌ డీఎన్‌ఏలో ఒక భాగాన్ని క్రిస్ప్‌ఆర్‌ కత్తిరిస్తుంది. దాన్ని బ్యాక్టీరియా జన్యు చట్రానికి అతికిస్తుంది. ఇది వైరస్‌ డీఎన్‌ఏను గుర్తించేలా, దాన్ని నిర్మూలించేలా బ్యాక్టీరియాలోని నిరోధక వ్యవస్థకు శిక్షణ ఇస్తుంది. ఈ జన్యు కత్తెరలో ప్రధాన భూమిక పోషించే ప్రత్యేక ఎంజైమ్‌లు, ఆర్‌ఎన్‌ఏలను శాస్త్రవేత్తలు గుర్తించటమే కీలక మలుపుగా మారింది. దీన్ని ప్రయోగశాలలో పునఃసృష్టించి, జన్యు సవరణ పరికరంగా రూపొందించారు. ఇది జీవశాస్త్ర పరిశోధన రంగాన్ని చాలా వేగవంతం చేసింది. ఎలాంటి జీవుల జన్యుచట్రాన్ని అయినా తేలికగా సవరించే పద్దతిగా మారి పోయింది.

అంతరించిన జీవులను తిరిగి సృష్టిస్తుందా?

అంతరించిన జీవులను క్రిస్ప్‌ఆర్‌ తిరిగి పుట్టించినా ఆశ్చర్యపోనవసరం లేదు. ఇది అంతరించిన జీవుల్లో ఇంకా మనుగడలో ఉన్న డీఎన్‌ఏను తీసుకొని, వాటి కోవకు చెందిన ప్రాణుల జన్యుచట్రంతో పోల్చి చూడగలదు మరి. దీని ఆధారంగా ప్రస్తుత జీవుల్లో జన్యుచట్రంలో మార్పులు చేసే అవకాశమూ ఉంది. ఇలా అంతర్ధానమైన జీవులను తిరిగి సృష్టించొచ్చని శాస్త్రవేత్తలు భావిస్తున్నారు. లేదూ కొంత డీఎన్‌ఏను పంచుకునే సంకర జీవులనూ పుట్టించొచ్చు. దీనికి మంచి ఉదాహరణ- వూలీ మమ్మోత్‌. ఈ భారీ ఏనుగు 10వేల ఏళ్ల క్రితం మరణించింది. దీని నమూనాలు మంచులో సురక్షితంగా ఉన్నాయి. వీటిల్లోంచి శాస్త్రవేత్తలు ఏనుగు డీఎన్‌ఏను సంగ్రహించటమే కాదు.. మొత్తం జన్యుచట్రాన్నీ రూపొందించారు. ఇప్పుడు వూలీ మమ్మోత్‌ను తిరిగి పుట్టించటానికీ ప్రయత్నిస్తున్నారు. కొలోజన్‌ అనే అంకుర సంస్థ ఆసియా ఏనుగుల జన్యుచట్రాలను క్రిస్ప్‌ఆర్‌తో సవరించి, వాటికి మంచును తట్టుకునే గుణాలు కల్పించాలని చూస్తోంది. వచ్చే ఐదేళ్లలో తొలి ఏనుగును సృష్టించగలమని ఈ సంస్థ భావిస్తోంది. ఇటీవల అంతర్ధానమైన థైలాసైన్‌, పాసెంజర్‌ పావురాలనూ పునః సృష్టించనున్నారు.

వాతావరణ మార్పుల నుంచీ రక్షణ

* పంటల దిగుబడిపై వాతావరణ మార్పు ఇప్పటికే ప్రభావం చూపుతోంది. జన్యుమార్పిడి పంటలు అందరికీ నచ్చకపోవచ్చు గానీ శాస్త్రవేత్తలు క్రిస్ప్‌ఆర్‌ సాయంతో కరవు కాటకాలు, వేడిని, వరదలను తట్టుకునే పంటలను రూపొందించటానికి ప్రయత్నిస్తున్నారు.

* స్వచ్ఛ ఇంధనాన్ని విసృత్తంగా అందుబాటులోకి తేవటంలో జన్యు సవరణతో కూడిన జీవ ఇంధనాలు కీలక పాత్ర పోషించొచ్చు. ఆల్గే నుంచి రెండింతలు ఎక్కువ జీవ ఇంధనాన్ని తయారుచేయొచ్చని క్రిస్ప్‌ఆర్‌ ఇప్పటికే నిరూపించింది.

* వాతావరణం నుంచి కార్బన్‌ డయాక్సైడ్‌ను తొలగించే మొక్కలను పుట్టించటానికి కాలిఫోర్నియా శాస్త్రవేత్తలు క్రిస్ప్‌ఆర్‌ను ఉపయోగించుకుంటున్నారు. దీంతో మొక్కల్లో కిరణజన్య సంయోగక్రియ మెరుగవ్వటమే కాదు.. వేళ్లు చాలా లోతుల్లో కార్బన్‌ డయాక్సైడ్‌ను నిక్షిప్తం చేయటమూ సాధ్యమవుతుంది. వాతావరణం నుంచి ఇంకాస్త ఎక్కువగా కార్బన్‌ డయాక్సైడ్‌ను సంగ్రహించేలా సూక్ష్మక్రిములను, మట్టిని క్రిస్ప్‌ఆర్‌తో మార్చొచ్చనీ జెన్నిఫర్‌ డౌడ్నా చెబుతున్నారు.

* పగడాల్లో వేడిని తట్టుకోవటానికి తోడ్పడేలా జన్యువుల మీద అమెరికా శాస్త్రవేత్తలు పరిశోధన చేస్తున్నారు. వీటిని క్రిస్ప్‌ఆర్‌తో మార్చటం ద్వారా పెరుగుతున్న సముద్ర జలాల ఉష్ణోగ్రతకు, మహాసముద్రాల ఆమ్ల ప్రభావాలకు పగడపు దీవులు దెబ్బతినకుండా చూసుకోవచ్చని భావిస్తున్నారు.

* వరిని పండించే సమయంలో వాతావరణంలోకి మీథేన్‌ విడుదలవుతుంది. గ్రీన్‌హౌజ్‌ గ్యాస్‌ ఉద్గారాల్లో 2 శాతం ఇదే. అందుకే క్రిస్ప్‌ఆర్‌ సాయంతో తక్కువ మీథేన్‌ను విడుదల చేసే పంటలు, పశువులను సృష్టిస్తున్నారు.

వైద్యరంగ సంచలనం

చాలారకాల జన్యు సమస్యలు ఒక జన్యువులో మార్పులు తలెత్తటంతోనే సంభవిస్తుంటాయి. ఒకప్పుడైతే వీటికి చికిత్సలే లేవు. కానీ క్రిస్ప్‌ఆర్‌ విప్లవాత్మక మార్పులకు శ్రీకారం చుడుతోంది. మానవ జన్యుచట్రం నుంచి జన్యుమార్పులను తొలగించి జన్యు సమస్యలను నయం చేయటానికిది వీలు కల్పిస్తుంది. సికిల్‌ సెల్‌ డిసీజ్‌, థలసీమియా వంటి రక్త సమస్యలకు క్రిస్ప్‌ఆర్‌ చికిత్సలు చాలా వేగంగా ప్రయోగ పరీక్షల దశకు చేరుకున్నాయి కూడా. తొలి ఫలితాలు ఆశాజనకంగానూ ఉండటం విశేషం. కేవలం పదేళ్లలోనే ఎంతోమంది ప్రాణాలను నిలబెట్టింది. రక్త సమస్యల చికిత్సలకు త్వరలోనే క్రిస్ప్‌ఆర్‌ను ఆమోదించే అవకాశముంది. జన్యులోపాలతో ముడిపడిన ఎలాంటి సమస్యకైనా ఇది పరిష్కారం చూపగలదు. అంధత్వం, క్యాన్సర్‌, మధుమేహం, హెచ్‌ఐవీ/ఎయిడ్స్‌, గుండెజబ్బు, డిమెన్షియా వంటి సమస్యల చికిత్సల విషయంలోనూ దీన్ని పరీక్షిస్తున్నారు. జబ్బులకు కారణమయ్యే జన్యువులను అధ్యయనం చేయటమే కాదు.. మానవ జన్యుచట్రంలో రక్షణ కల్పించే డీఎన్‌ఏను ప్రవేశపెట్టే మార్గాలనూ శాస్త్రవేత్తలు అన్వేషిస్తున్నారు మరి.

డిజైనర్‌ శిశువులూ..

ప్రపంచంలో తొలిసారిగా చైనాలో 2018లో జన్యు సవరణతో కవల పిల్లలు జన్మించారు. వీరిని క్రిస్ప్‌ఆర్‌ పిల్లలనీ పిలుచుకుంటున్నారు. హి జియాంక్యూ అనే జీవ శాస్త్రవేత్త మానవ పిండాల్లో జన్యులోపాలను సవరించి, వాటిని ఒక మహిళ గర్భంలో ప్రవేశపెట్టారు. హెచ్‌ఐవీ నుంచి రక్షణ కల్పించేలా ప్రత్యేక జన్యువును తొలగించానని ఆయన పేర్కొన్నారు. జన్యు చికిత్సలో నైతిక విలువలను అతిక్రమించటంతో ఆయనను జైలులో వేశారు. శాస్త్రవేత్తలూ ఆయన చేసిన పనిని ఖండించారు. ఎందుకంటే ఆయన చేసిన జన్యుమార్పులు పెద్దయ్యాక ఆ పిల్లలకు పుట్టే సంతానానికీ సంక్రమించే అవకాశముంది. ఏదేమైనా క్రిస్ప్‌ఆర్‌తో ‘డిజైనర్‌ బేబీ’లను సృష్టించే అవకాశం లేకపోలేదనే వాదనకు ఇది తెరతీసింది. మున్ముందు తల్లిదండ్రులు తమ పిల్లల కళ్ల రంగు, చర్మం రంగు, బుద్ధి కుశలత వంటి వాటిని ముందే నిర్ణయించుకొని సంతానాన్ని కనొచ్చనీ విమర్శకులు హెచ్చరిస్తున్నారు. జన్యు సవరణ గలవారు, జన్యు సవరణ లేనివారు.. ఇలా ప్రపంచం రెండుగా చీలిపోవచ్చనీ భయపడుతున్నారు.

వ్యవసాయ, ఆహార రంగంలో..

టమోటాలు కారంగా ఉంటే? అలర్జీకి కారణమయ్యే కొన్నిరకాల గింజపప్పులను తిన్నా సురక్షితంగా ఉంటే? ఇలాంటి ఆశ్చర్యకరమైన గుణాలతో ఆహార పదార్థాలను ఉత్పత్తి చేయటానికీ శాస్త్రవేత్తలు క్రిస్ప్‌ఆర్‌ మీద దృష్టి సారించారు. దీని సాయంతో చీడ పీడలను, కరవును తట్టుకునే పంటలను సృష్టిస్తున్నారు. ఎదుగుదలను అడ్డుకునే జన్యువు పనిచేయకుండా చూడటం ద్వారా ఎక్కువ దిగుబడిని ఇచ్చే పంటలను రూపొందిస్తున్నారు. బయోటెక్‌ సంస్థలు ఆరోగ్యకరమైన, సురక్షితమైన ఆహార పదార్థాలనూ రూపొందిస్తున్నాయి. గింజపప్పులు, గోధుమలు వంటి వాటి జన్యువులను సవరించి, అలర్జీ కారకాలను తొలగిస్తున్నాయి క్రిస్ప్‌ఆర్‌తో సవరించిన టమోటాలు ఇప్పటికే జపాన్‌లో విక్రయిస్తున్నారు కూడా. ప్రయోగశాలలో మాంసాన్ని వృద్ధి చేయటానికీ క్రిస్ప్‌ఆర్‌ ఉపయోగపడుతోంది. ఇది కోతుల్లో రెండు వారాల్లోనే ఎల్‌డీఎల్‌ కొలెస్ట్రాల్‌ను 70% వరకు తగ్గిస్తున్నట్టు పరిశోధకులు నిరూపించారు. మున్ముందు దీంతో కొలెస్ట్రాల్‌ మోతాదులను పెంచని మాంసం అందుబాటులోకి వస్తుందన్నా అతిశయోక్తి కాదు.

సవాళ్లు లేకపోలేదు

క్రిస్ప్‌ఆర్‌ను చాలాసార్లు సరళమైందని వర్ణిస్తుంటారు. కానీ జన్యుచట్రాన్ని సవరించటమనేది సంక్లిష్ట ప్రక్రియే. అతి ఖరీదైనది కూడా. ముఖ్యంగా జబ్బులను నయం చేయటానికి బాగా ఖర్చవుతుంది. క్రిస్ప్‌ఆర్‌ను మరింత సమర్థంగా తీర్చిదిద్దటానికి పరిశోధకులు ప్రయత్నిస్తున్నారు కూడా. కాస్‌9 కన్నా ఎక్కువ సమర్థమైన ఎంజైమ్‌ల కోసం అన్వేషిస్తున్నారు. అలాగే డీఎన్‌ఏ సవరణ మూలంగా ఇతర జన్యువుల పనితీరు అస్తవ్యస్తం కాకుండా చూసే మార్గాలనూ వెతుకుతున్నారు. అన్నింటికన్నా ముఖ్యమైన సవాలు నైతికత. జన్యు సవరణ ప్రకృతి విరుద్ధమని, ఇది ‘దేవుడి’ మాదిరిగా వ్యవహరిస్తుందనే వాదనా ఉంది. ఇది ఆరోగ్య అసమానతలకూ దారితీయొచ్చు. విశిష్టమైన చికిత్సలు ధనవంతులకే అందుబాటులో ఉండొచ్చు. సవరించిన జన్యువులు తర్వాతి తరానికీ సంక్రమిస్తాయా? అనేదీ మరో ప్రశ్న. క్రిస్ప్‌ఆర్‌ చికిత్స చవకగా అందుబాటులోకి వస్తే దీన్ని నియంత్రించటమూ కష్టం కావొచ్చు.

క్రిస్ప్‌ఆర్‌ ఎలా పనిచేస్తుంది?

* ముందుగా లోపాలు గల జన్యువులోని డీఎన్‌ఏకు సరిపోలిన ఆర్‌ఎన్‌ఏ పోచ మాలిక్యుల్‌ను సృష్టిస్తారు.

* ఆర్‌ఎన్‌ఏకు కాస్‌9 ఎంజైమ్‌ను జోడిస్తారు. దీన్ని చికిత్స అవసరమైన మొక్క, జంతువు, మనుషుల్లో ప్రవేశపెడతారు.

* సవరణ అవసరమైన చోటుకు కాస్‌9 చేరుకునేలా ఆర్‌ఎన్‌ఏ మార్గాన్ని చూపిస్తుంది. అనంతరం డీఎన్‌ఏ పోచలను కాస్‌9 కత్తిరించి, అనవసర జన్యు పదార్థాన్ని తొలగిస్తుంది.  

* తొలగించిన భాగంలో ఆరోగ్యకరమైన డీఎన్‌ఏను ప్రవేశపెడతారు.

ఇదీ ప్రస్థానం..

1987: పరిశోధన పత్రాల్లో తొలిసారి క్రిస్ప్‌ఆర్‌ వర్ణన.

2000-2002: బ్యాక్టీరియా, ఆరకీయాన్స్‌లో మరిన్ని డీఎన్‌ఏ క్లస్టర్డ్‌ రిపీట్ల గుర్తింపు. కాస్‌9 పదం సృష్టి.

2005-2008: క్రిస్ప్‌ఆర్‌, కాస్‌9లు బ్యాక్టీరియాను వైరస్‌ల నుంచి ఎలా కాపాడుతున్నాయో తెలియటం.

2012: జన్యు సవరణ పరికరంగా క్రిస్ప్‌ఆర్‌-కాస్‌9 తోడ్పడగలదంటూ ఎమాన్యుయేల్‌ షార్‌పాంటియర్‌, జెన్నిఫర్‌ డౌడ్నా.. వారి బృందం విశిష్టమైన పరిశోధన పత్రాన్ని ప్రచురించింది.

2016: ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్‌తో బాధపడుతున్న ఒకరికి క్రిస్ప్‌ఆర్‌తో తొలిసారి చికిత్స చేశారు.

2018: హి జియాంక్యూ అనే జీవ శాస్త్రవేత్త క్రిస్ప్‌ఆర్‌ శిశువులను సృష్టించానని ప్రకటించారు.

2020: క్రిస్ప్‌ఆర్‌ మీద కృషి చేసినందుకు గాను రసాయన శాస్త్రంలో ఎమాన్యుయేల్‌ షార్‌పాంటియర్‌, జెన్నిఫర్‌ డౌడ్నాకు నోబెల్‌ పురస్కారం.

2021: అమెరికా ఎఫ్‌డీఏ నుంచి సికిల్‌ సెల్‌కు  క్రిస్ప్‌ఆర్‌ చికిత్స చేయటానికి తొలిసారి ఆమోదం.