जैव प्रौद्योगिकी और उसके उपयोग: नोट्स और प्रश्न

जैव प्रौद्योगिकी जीवित जीवों, कोशिकाओं या उनके अंगों तथा एंजाइमों के उपयोग से मनुष्य के लिए उपयोगी उत्पाद और प्रक्रियाएँ बनाने का विज्ञान है। शराब बनाना, रोटी फुलाना और दही जमाना उसके पुराने रूप हैं; आधुनिक विषय सत्तर के दशक में शुरू हुआ, जब वैज्ञानिकों ने एक जीव से जीन काटकर दूसरे जीव के डीएनए से जोड़ना सीखा। यही तकनीक, जिसे पुनर्योगज डीएनए प्रौद्योगिकी या आनुवंशिक अभियांत्रिकी कहते हैं, जीवाणु से बनी इंसुलिन, कीट प्रतिरोधी फसलें, पूरे विषाणु के बिना बने टीके और ऊतक के अंश से व्यक्ति की पहचान करने वाली जाँच दे चुकी है। परीक्षक इस अध्याय से उसके उपकरण, नामित उत्पाद और नियंत्रक संस्थाएँ पूछते हैं।

पुनर्योगज डीएनए प्रौद्योगिकी के उपकरण

उत्पाद कोई भी हो, काम के चरण एक ही रहते हैं - डीएनए अलग करना, प्रतिबंधन एंजाइम से काटना, जीन को संवाहक से जोड़ना, रचना को परपोषी में डालना, जिन कोशिकाओं ने उसे लिया उनका चयन करना, बायोरिएक्टर में उन्हें उगाना और अंत में उत्पाद को शुद्ध करना, जिसे अनुप्रवाह संसाधन कहते हैं।

कृषि में उपयोग

• बीटी कपास में मृदा जीवाणु बैसिलस थुरिंजिएंसिस से लिए गए क्राई जीन होते हैं, जिनका प्रोटीन सुंडी की क्षारीय आहारनाल में विषैला होकर उसे मार देता है, जबकि पौधे में वह निष्क्रिय क्रिस्टल बना रहता है।
• गोल्डन राइस में बीटा कैरोटीन बनाने की क्षमता डाली गई है, जो विटामिन ए का पूर्वगामी है, जिससे उसकी कमी से होने वाले अंधत्व को घटाया जा सके।
• कीट प्रतिरोध आरएनए हस्तक्षेप से भी पैदा किया गया है, जो तंबाकू की जड़ पर आक्रमण करने वाले सूत्रकृमि के एक जीन को मौन कर देता है।
• ऊतक संवर्धन से छोटे अपरोपण से हजारों समरूप पौधे, जिन्हें सोमाक्लोन कहते हैं, तैयार किए जाते हैं, क्योंकि पादप कोशिका पूर्णशक्त होती है; यह सूक्ष्म प्रवर्धन केला, गन्ना और ऑर्किड में होता है, तथा विभज्योतक संवर्धन विषाणुमुक्त रोपण सामग्री देता है।
• कायिक संकरण दो पौधों के जीवद्रव्यक को संगलित करता है, जिसका उदाहरण आलू और टमाटर से बना पोमैटो है।
• राइजोबियम, एजोटोबैक्टर, नील हरित शैवाल तथा माइकोराइजा जैसे जैव उर्वरक और बैसिलस थुरिंजिएंसिस तथा ट्राइकोडर्मा जैसे जैव कीटनाशक रसायनों की आवश्यकता घटाते हैं।

चिकित्सा में उपयोग

मानव इंसुलिन इस प्रकार की पहली दवा थी। शरीर में इंसुलिन प्रोइंसुलिन के रूप में बनती है, जिसमें एक अतिरिक्त सी पेप्टाइड होता है; 1983 में अमेरिकी कंपनी एली लिली ने ए तथा बी श्रृंखलाओं के अनुक्रम एश्चेरिकिया कोलाई में डाले, उन्हें अलग-अलग बनाया और जोड़कर पहली पुनर्योगज मानव इंसुलिन तैयार की, जो ह्यूमुलिन नाम से बिकी। जीन चिकित्सा, यानी दोषपूर्ण जीन के स्थान पर सही जीन देना, पहली बार 1990 में उस बालिका पर आजमाई गई जिसमें एडीनोसीन डीएमिनेज एंजाइम नहीं था। आण्विक निदान में पॉलिमरेज श्रृंखला अभिक्रिया से लक्षण उभरने से पहले रोगजनक पकड़ा जाता है और एलाइजा जाँच से प्रतिजन या प्रतिरक्षी, जैसा मानव प्रतिरक्षा न्यूनता विषाणु की जाँच में होता है। पुनर्योगज टीके, जैसे हेपेटाइटिस बी का टीका, पूरे जीव के स्थान पर विषाणु का एक प्रोटीन उपयोग करते हैं, इसलिए वे रोग नहीं कर सकते। पारजीवी पशु मानव जीन धारण करने के लिए पाले जाते हैं, और 1996 में स्कॉटलैंड के रॉसलिन संस्थान में शरीर कोशिका के केंद्रक को अंडाणु में डालकर बनाई गई डॉली भेड़ वयस्क कायिक कोशिका से क्लोन किया गया पहला स्तनधारी थी। क्रिस्पर तथा कैस नाइन प्रणाली से जीन संपादन अब अनुक्रम को उसके स्थान पर ही बदल देता है, जिसके लिए 2020 का रसायन का नोबेल पुरस्कार इमैनुएल शारपौंतिए और जेनिफर डाउडना को मिला।

पहचान, पेटेंट और नियंत्रण

डीएनए अंगुलिछापी, जिसे एलेक जेफ्रीज ने 1984 में विकसित किया, उन पुनरावृत्त अनुक्रमों की तुलना करती है जो हर व्यक्ति में भिन्न होते हैं, और उसका उपयोग आपराधिक अनुसंधान, पितृत्व विवाद तथा आपदा में मृतकों की पहचान में होता है; भारत में यह काम हैदराबाद का डीएनए अंगुलिछापी एवं निदान केंद्र करता है। किसी समुदाय के परंपरागत ज्ञान पर पेटेंट लेना जैव चोरी कहलाता है, और भारत ने हल्दी, नीम तथा बासमती चावल पर ऐसे दावों के विरुद्ध लड़ाई लड़ी। भारत में जैव प्रौद्योगिकी को 1986 में बना जैव प्रौद्योगिकी विभाग बढ़ावा देता है, और आनुवंशिक रूप से रूपांतरित जीव को छोड़ने की अनुमति पर्यावरण, वन और जलवायु परिवर्तन मंत्रालय के अधीन आनुवंशिक अभियांत्रिकी मूल्यांकन समिति देती है, जबकि इस सदी के आरंभिक वर्षों में पूरी हुई मानव जीनोम परियोजना ने वह नक्शा दिया जिस पर आज का बहुत काम आधारित है।