अध्याय 12 जैव प्रौद्योगिकी और इसके अनुप्रयोग

जैसा कि आपने पिछले अध्याय से सीखा होगा, जैवप्रौद्योगिकी मूलतः जैव-औषधियों और जैविक पदार्थों का उद्योग-स्तरीय उत्पादन करती है जिसमें जीन-संशोधित सूक्ष्मजीव, कवक, पौधे और पशु प्रयोग में लाए जाते हैं। जैवप्रौद्योगिकी के अनुप्रयोगों में चिकित्सीय, निदानात्मक, कृषि के लिए जीन-संशोधित फसलें, प्रसंस्कृत खाद्य, जैव-शुद्धिकरण, अपशिष्ट उपचार और ऊर्जा उत्पादन शामिल हैं। जैवप्रौद्योगिकी के तीन महत्वपूर्ण अनुसंधान क्षेत्र हैं:

(i) सर्वोत्तम उत्प्रेरक—आमतौर पर एक बेहतर सूक्ष्मजीव या शुद्ध एंजाइम—प्रदान करना।

(ii) उत्प्रेरक को कार्य करने के लिए इंजीनियरिंग द्वारा इष्टतम परिस्थितियाँ बनाना, और

(iii) प्रोटीन/कार्बनिक यौगिक को शुद्ध करने के लिए डाउनस्ट्रीम प्रसंस्करण प्रौद्योगिकियाँ।

अब हम सीखते हैं कि मानवों ने मानव जीवन की गुणवत्ता बेहतर बनाने के लिए—विशेषकर खाद्य उत्पादन और स्वास्थ्य के क्षेत्र में—जैवप्रौद्योगिकी का उपयोग कैसे किया है।

12.1 कृषि में जैवप्रौद्योगिकीय अनुप्रयोग#

आइए तीन विकल्पों पर नज़र डालें जिनके बारे में खाद्य उत्पादन बढ़ाने के लिए सोचा जा सकता है:

(i) कृषि-रसायन आधारित कृषि;

(ii) जैविक कृषि; और

(iii) जीन-इंजीनियर्ड फसल-आधारित कृषि।

हरित क्रांति ने खाद्य आपूर्ति को तीन गुना करने में सफलता प्राप्त की, फिर भी यह बढ़ती मानव आबादी को खिलाने के लिए पर्याप्त नहीं थी। पैदावार में वृद्धि कुछ हद तक बेहतर फसल किस्मों के उपयोग से हुई है, लेकिन मुख्यतः बेहतर प्रबंधन प्रथाओं और रसायनिक उर्वरकों (खादों और कीटनाशकों) के उपयोग से हुई है। हालांकि, विकासशील दुनिया के किसानों के लिए रसायनिक उर्वरक अक्सर बहुत महंगे होते हैं, और मौजूदा किस्मों के साथ पारंपरिक प्रजनन द्वारा पैदावार में और वृद्धि संभव नहीं है। चूंकि पारंपरिक प्रजनन तकनीकें मांग की गति के साथ तालमेल नहीं बिठा पाईं और फसल सुधार के लिए पर्याप्त रूप से तेज़ और कुशल प्रणालियां प्रदान नहीं कर सकीं, इसलिए एक अन्य तकनीक जिसे ऊतक संवर्धन कहा जाता है, विकसित की गई। ऊतक संवर्धन का क्या अर्थ है? वैज्ञानिकों ने 1950 के दशक में सीखा कि पूरे पौधों को एक्सप्लांट से पुनः उत्पन्न किया जा सकता है, यानी किसी भी पौधे के हिस्से को बाहर निकालकर टेस्ट ट्यूब में, बिना रोगाणु वाली विशेष पोषक माध्यम में उगाया जा सकता है। किसी भी कोशिका/एक्सप्लांट से पूरा पौधा उत्पन्न करने की इस क्षमता को टोटीपोटेंसी कहा जाता है। आप उच्च कक्षाओं में इसे कैसे पूरा करेंगे, यह सीखेंगे। यहां यह जोर देकर कहना महत्वपूर्ण है कि पोषक माध्यम को सुक्रोज जैसा कार्बन स्रोत और साथ ही अकार्बनिक लवण, विटामिन, अमीनो अम्ल और ऑक्सिन, साइटोकाइनिन आदि जैसे वृद्धि नियामक प्रदान करने चाहिए। इन विधियों के अनुप्रयोग से बहुत कम समय में बड़ी संख्या में पौधों का प्रचार करना संभव है। ऊतक संवर्धन के माध्यम से हजारों पौधों का उत्पादन करने की इस विधि को सूक्ष्म प्रचार कहा जाता है। इनमें से प्रत्येक पौधा जिस मूल पौधे से उगाया गया था, उसके जेनेटिक रूप से समान होगा, यानी वे सोमाक्लोन हैं। टमाटर, केला, सेब आदि जैसे कई महत्वपूर्ण खाद्य पौधे इस विधि का उपयोग कर व्यावसायिक स्तर पर उत्पादित किए गए हैं। इस प्रक्रिया को बेहतर ढंग से समझने और सराहने के लिए अपने शिक्षक के साथ किसी ऊतक संवर्धन प्रयोगशाला का दौरा करने का प्रयास करें।

इस विधि का एक अन्य महत्वपूर्ण अनुप्रयोग रोगग्रस्त पौधों से स्वस्थ पौधों की पुनःप्राप्ति है। यदि पौधा वायरस से संक्रमित भी हो, तो मेरिस्टेम (शीर्ष और अक्षीय) वायरस से मुक्त होता है। इसलिए, कोई मेरिस्टेम को हटाकर उसे इन विट्रो में उगाकर वायरस-रहित पौधे प्राप्त कर सकता है। वैज्ञानिकों केला, गन्ना, आलू आदि के मेरिस्टेम को संवर्धित करने में सफल रहे हैं।

वैज्ञानिकों ने पौधों से एकल कोशिकाएँ भी पृथक की हैं और उनकी कोशिका भित्तियों को पचाकर नंगे प्रोटोप्लास्ट (प्लाज्मा झिल्ली से घिरे) को पृथक करने में सक्षम रहे हैं। दो भिन्न किस्मों के पौधों से पृथक प्रोटोप्लास्ट – जिनमें से प्रत्येक एक वांछनीय लक्षण रखता है – को संलयित कर हाइब्रिड प्रोटोप्लास्ट प्राप्त किए जा सकते हैं, जिन्हें आगे बढ़ाकर एक नया पौधा बनाया जा सकता है। इन हाइब्रिडों को सोमैटिक हाइब्रिड कहा जाता है जबकि इस प्रक्रिया को सोमैटिक संकरण कहा जाता है। कल्पना कीजिए जब टमाटर का प्रोटोप्लास्ट आलू के प्रोटोप्लास्ट से संलयित होता है, और फिर उन्हें बढ़ाकर टमाटर और आलू दोनों के लक्षणों वाला नया संकर पौधा बनाया जाता है। खैर, यह प्राप्त कर लिया गया है – जिससे पोमेटो का निर्माण हुआ; दुर्भाग्य से इस पौधे में व्यावसायिक उपयोग के लिए सभी वांछनीय लक्षणों का संयोजन नहीं था।

क्या कोई वैकल्पिक मार्ग है जो आनुवंशिकी की हमारी समझ दिखा सके ताकि किसान अपने खेतों से अधिकतम उपज प्राप्त कर सकें? क्या कोई तरीका है जिससे उर्वरकों और रसायनों के उपयोग को कम किया जा सके ताकि पर्यावरण पर उनके हानिकारक प्रभाव घटें? आनुवंशिक रूप से संशोधित फसलों का उपयोग एक संभावित समाधान है।

पौधे, जीवाणु, कवक और जानवर जिनके जीनों में हेर-फेर करके बदलाव किया गया है, उन्हें जेनेटिकली मॉडिफाइड ऑर्गनिज्म (GMO) कहा जाता है। GM पौधे कई तरह से उपयोगी सिद्ध हुए हैं। जेनेटिक संशोधन ने:

(i) फसलों को अजैविक तनावों (सर्दी, सूखा, नमक, गर्मी) के प्रति अधिक सहनशील बनाया है।

(ii) रासायनिक कीटनाशकों की निर्भरता को कम किया है (कीट-प्रतिरोधी फसलें)।

(iii) फसल कटाई के बाद होने वाले नुकसान को कम करने में मदद की है।

(iv) पौधों द्वारा खनिजों के उपयोग की दक्षता बढ़ाई है (इससे मिट्टी की उपजाऊपन की शीघ्र समाप्ति रुकती है)।

(v) भोजन की पोषण संबंधी मूल्य को बढ़ाया है, उदाहरण के लिए गोल्डन राइस, अर्थात् विटामिन ‘A’ से समृद्ध चावल।

इन उपयोगों के अतिरिक्त, GM का उपयोग टेलर-मेड पौधे बनाने के लिए किया गया है ताकि उद्योगों को वैकल्पिक संसाधन जैसे स्टार्च, ईंधन और फार्मास्यूटिकल्स उपलब्ध कराए जा सकें।

कृषि में जैवप्रौद्योगिकी के कुछ अनुप्रयोग जिनका आप विस्तार से अध्ययन करेंगे, वे हैं कीट-प्रतिरोधी पौधों का उत्पादन, जिससे कीटनाशकों की मात्रा घट सकती है। Bt विष एक जीवाणु द्वारा उत्पन्न किया जाता है जिसे Bacillus thuringiensis (संक्षेप में Bt) कहा जाता है। Bt विष जीन को जीवाणु से क्लोन किया गया है और पौधों में व्यक्त किया गया है ताकि कीटनाशकों की आवश्यकता के बिना कीटों से सुरक्षा मिल सके; प्रभावतः एक जैव-कीटनाशक बनाया गया है। उदाहरण हैं Bt कपास, Bt मक्का, चावल, टमाटर, आलू और सोयाबीन आदि।

बीटी कॉटन: बैसिलस थुरिंजिएंसिस के कुछ उपभेद ऐसे प्रोटीन बनाते हैं जो कुछ विशिष्ट कीटों—जैसे लेपिडोप्टेरन्स (तम्बाकु बडवर्म, आर्मीवर्म), कोलियोप्टेरन्स (भृंग) और डिप्टेरन्स (मक्खी, मच्छर)—को मारते हैं। बी. थुरिंजिएंसिस अपनी वृद्धि के एक विशिष्ट चरण में प्रोटीन क्रिस्टल बनाता है। ये क्रिस्टल एक विषैले कीटनाशी प्रोटीन को समाहित करते हैं। यह विष बैसिलस को क्यों नहीं मारता? दरअसल, बीटी विष प्रोटीन निष्क्रिय प्रोटॉक्सिन के रूप में होता है, पर जैसे ही कोई कीट इस निष्क्रिय विष को निगलता है, कीट के आंतरिक भाग की क्षारीय pH के कारण यह सक्रिय विष में बदल जाता है जो क्रिस्टल को विलेय बना देती है। सक्रिय विष मध्यांत्र एपिथीलियल कोशिकाओं की सतह से जुड़ जाता है और छिद्र बना देता है जिससे कोशिकाएं फूलकर लाइसिस हो जाती हैं और अंततः कीट की मृत्यु हो जाती है।

विशिष्ट बीटी विष जीनों को बैसिलस थुरिंजिएंसिस से पृथक किया गया और कई फसलों—जैसे कपास (चित्र 12.1)—में सम्मिलित किया गया। जीनों का चयन फसल और लक्षित कीट के आधार पर होता है, क्योंकि अधिकांश बीटी विष कीट-समूह विशिष्ट होते हैं। यह विष cryIAc नामक cry जीन द्वारा कोडित होता है। ऐसे कई जीन हैं, उदाहरणस्वरूप, cryIAc और cryIIAb जीन द्वारा कोडित प्रोटीन कॉटन बॉलवर्म को नियंत्रित करते हैं, जबकि cryIAb जीन कॉन बोरर को नियंत्रित करता है।

आकृति 12.1 कपास का फल: (a) बोलवर्म द्वारा नष्ट किया गया; (b) पूरी तरह से परिपक्व कपास का फल

कीट प्रतिरोधी पौधे: अनेक नेमाटोड विविध प्रकार के पौधों और जानवरों, मनुष्यों सहित, परजीविता करते हैं। एक नेमाटोड Meloidegyne incognitia तम्बाकू के पौधों की जड़ों को संक्रमित करता है और उत्पादन में भारी कमी का कारण बनता है। इस संक्रमण को रोकने के लिए एक नवीन रणनीति अपनाई गई जो RNA हस्तक्षेप (RNAi) की प्रक्रिया पर आधारित थी। RNAi सभी यूकैरियोटिक जीवों में कोशिकीय रक्षा की एक विधि के रूप में होता है। यह विधि एक विशिष्ट mRNA को चुप करने (silencing) को सम्मिलित करती है क्योंकि एक पूरक dsRNA अणु उस mRNA से बंध जाता है और उसके अनुवाद को रोक देता है (चुप करना)। इस पूरक RNA का स्रोत RNA जीनोम वाले वायरस या ऐसे चलनशील आनुवंशिक तत्व (ट्रांसपोज़ॉन्स) हो सकते हैं जो RNA मध्यवर्ती के माध्यम से प्रतिकृत होते हैं।

Agrobacterium वेक्टरों का प्रयोग करके, नेमाटोड-विशिष्ट जीनों को मेज़बान पौधे में प्रस्तुत किया गया (आकृति 12.2)। DNA का प्रस्तुतिकरण इस प्रकार था कि यह मेज़बान कोशिकाओं में दोनों सेंस और एंटी-सेंस RNA उत्पन्न करता था। ये दोनों RNA एक-दूसरे के पूरक होने के कारण एक द्विकुंडलित (dsRNA) बनाते थे जिसने RNAi प्रारंभ किया और इस प्रकार नेमाटोड के विशिष्ट mRNA को चुप कर दिया। परिणाम यह हुआ कि परजीवी उस ट्रांसजेनिक मेज़बान में जीवित नहीं रह सका जो विशिष्ट हस्तक्षेप करने वाले RNA को अभिव्यक्त करता था। ट्रांसजेनिक पौधा इस प्रकार परजीवी से स्वयं की रक्षा करता था (आकृति 12.2)।

आकृति 12.2 मेज़बान पौधे-उत्पन्न dsRNA नेमाटोड संक्रमण के विरुद्ध सुरक्षा को ट्रिगर करता है: (a) एक विशिष्ट नियंत्रण पौधे की जड़ें; (b) पांच दिन बाद जानबूझकर नेमाटोड संक्रमण के बाद भी एक नवीन तंत्र द्वारा सुरक्षित ट्रांसजेनिक पौधे की जड़ें।

12.2 चिकित्सा में जैवप्रौद्योगिकीय अनुप्रयोग#

पुनःसंयोजक डीएनए प्रौद्योगिकीय प्रक्रियाओं ने सुरक्षित और अधिक प्रभावी चिकित्सीय औषधियों के बड़े पैमाने पर उत्पादन को सक्षम करके स्वास्थ्य-सेवा के क्षेत्र में व्यापक प्रभाव डाला है। इसके अतिरिक्त, पुनःसंयोजक चिकित्सीय पदार्थ अवांछित प्रतिरक्षीय प्रतिक्रियाएँ उत्पन्न नहीं करते, जैसा कि गैर-मानव स्रोतों से पृथक समान उत्पादों के मामले में सामान्य है। वर्तमान में, लगभग 30 पुनःसंयोजक चिकित्सीय पदार्थों को विश्वभर में मानव-उपयोग के लिए अनुमोदित किया गया है। भारत में, इनमें से 12 वर्तमान में बाज़ार में उपलब्ध हैं।

12.2.1 आनुवंशिक रूप से इंजीनियर इंसुलिन#

वयस्क-प्रारंभ मधुमेह का प्रबंधन नियमित समय अंतराल पर इंसुलिन लेने से संभव है। यदि पर्याप्त मानव-इंसुलिन उपलब्ध न हो तो एक मधुमेह रोगी क्या करेगा? यदि आप इस पर चर्चा करें, तो आप जल्दी ही समझ जाएंगे कि अन्य जानवरों से इंसुलिन को अलग करके उपयोग करना पड़ेगा। क्या अन्य जानवरों से अलग किया गया इंसुलिन उतना ही प्रभावी होगा जितना कि मानव शरीर स्वयं स्रावित करता है और क्या यह मानव शरीर में प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया नहीं उत्पन्न करेगा? अब कल्पना कीजिए कि यदि कोई जीवाणु उपलब्ध हो जो मानव इंसुलिन बना सके। अचानक पूरी प्रक्रिया इतनी सरल हो जाती है। आप आसानी से बड़ी मात्रा में जीवाणु उगा सकते हैं और जितना इंसुलिन चाहिए उतना बना सकते हैं।
सोचिए कि क्या मधुमेह रोगियों को इंसुलिन मौखिक रूप से दिया जा सकता है या नहीं। क्यों?

मधुमेह के लिए प्रयुक्त इंसुलिन पहले वध किए गए मवेशियों और सूअरों के अग्न्याशय से निकाला जाता था। पशु स्रोत से प्राप्त इंसुलिन, यद्यपि कुछ रोगियों में विदेशी प्रोटीन के प्रति एलर्जी या अन्य प्रकार की प्रतिक्रियाएं उत्पन्न करता था। इंसुलिन में दो छोटी पॉलिपेप्टाइड श्रृंखलाएं होती हैं: श्रृंखला A और श्रृंखला B, जो डाइसल्फाइड पुलों द्वारा जुड़ी होती हैं (चित्र 12.3)।

चित्र 12.3 प्रो-इंसुलिन का इंसुलिन में परिपक्वन (सरल रूप में)

स्तनधारियों में, मनुष्यों सहित, इंसुलिन एक प्रो-हार्मोन के रूप में संश्लेषित होता है (जैसे एक प्रो-एंजाइम, प्रो-हार्मोन को भी पूरी तरह से परिपक्व और कार्यात्मक हार्मोन बनने से पहले प्रोसेस किया जाना चाहिए) जिसमें एक अतिरिक्त हिस्सा होता है जिसे C पेप्टाइड कहा जाता है। यह C पेप्टाइड परिपक्व इंसुलिन में मौजूद नहीं होता है और इंसुलिन में परिपक्व होने के दौरान हटा दिया जाता है। आरडीएनए तकनीकों का उपयोग करके इंसुलिन के उत्पादन की मुख्य चुनौती इंसुलिन को परिपक्र रूप में इकट्ठा करना था। 1983 में, Eli Lilly नामक एक अमेरिकी कंपनी ने मानव इंसुलिन की A और B श्रृंखलाओं के अनुरूप दो डीएनए अनुक्रम तैयार किए और उन्हें इंसुलिन श्रृंखलाओं का उत्पादन करने के लिए E. coli के प्लाज्मिडों में पेश किया। श्रृंखला A और B को अलग-अलग उत्पादित किया गया, निकाला गया और डाइसल्फाइड बॉन्ड बनाकर मानव इंसुलिन बनाने के लिए संयुक्त किया गया।

12.2.2 जीन थेरेपी#

यदि कोई व्यक्ति एक वंशानुगत रोग के साथ पैदा होता है, तो क्या ऐसे रोग के लिए एक सुधारात्मक चिकित्सा ली जा सकती है? जीन थेरेपी इसका प्रयास है। जीन थेरेपी विधियों का एक समूह है जो किसी बच्चे/भ्रूण में निदान किए गए जीन दोष को सुधारने की अनुमति देता है। यहां जीनों को किसी व्यक्ति की कोशिकाओं और ऊतकों में डाला जाता है ताकि किसी रोग का इलाज किया जा सके। एक आनुवंशिक दोष को सुधारने में एक सामान्य जीन को व्यक्ति या भ्रूण में डिलीवर करना शामिल होता है ताकि वह गैर-कार्यात्मक जीन का स्थान ले सके और उसकी भरपाई कर सके।

पहला नैदानिक जीन थेरेपी 1990 में एक 4 वर्षीय बच्ची को दिया गया था जिसे एडेनोसीन डिएमिनेज (ADA) की कमी थी। यह एंजाइम प्रतिरक्षा प्रणाली के कार्य के लिए अत्यंत आवश्यक है। यह विकार एडेनोसीन डिएमिनेज के जीन के विलोपन के कारण होता है। कुछ बच्चों में ADA की कमी का इलाज अस्थि मज्जा प्रत्यारोपण द्वारा किया जा सकता है; अन्य में इसे एंजाइम प्रतिस्थापन चिकित्सा द्वारा इलाज किया जा सकता है, जिसमें कार्यात्मक ADA को इंजेक्शन द्वारा रोगी को दिया जाता है। लेकिन इन दोनों उपायों की समस्या यह है कि ये पूरी तरह से उपचारात्मक नहीं हैं। जीन थेरेपी की ओर पहला कदम के रूप में, रोगी के रक्त से लिम्फोसाइट्स को शरीर के बाहर एक संवर्धन में उगाया जाता है। फिर एक कार्यात्मक ADA cDNA (रेट्रोवायरल वेक्टर का उपयोग करके) को इन लिम्फोसाइट्स में पेश किया जाता है, जिन्हें बाद में रोगी को वापस दिया जाता है। हालांकि, चूंकि ये कोशिकाएं अमर नहीं होती हैं, रोगी को ऐसी आनुवंशिक रूप से इंजीनियर्ड लिम्फोसाइट्स का आवधिक इन्फ्यूजन आवश्यक होता है। हालांकि, यदि ADA उत्पादित करने वाली मज्जा कोशिकाओं से अलग किया गया जीन प्रारंभिक भ्रूणीय चरणों में कोशिकाओं में पेश किया जाए, तो यह एक स्थायी उपचार हो सकता है।

12.2.3 आण्विक निदान#

आप जानते हैं कि किसी रोग के प्रभावी उपचार के लिए प्रारंभिक निदान और उसके रोग-क्रिया-विज्ञान को समझना अत्यंत आवश्यक है। पारंपरिक निदान विधियों (सीरम और मूत्र विश्लेषण आदि) से प्रारंभिक पहचान संभव नहीं है। पुनर्संयोजी डीएनए प्रौद्योगिकी, पॉलिमरेज़ चेन रिएक्शन (पीसीआर) और एंजाइम लिंक्ड इम्यूनो-सॉर्बेंट ऐसे (एलाइज़ा) कुछ ऐसी तकनीकें हैं जो प्रारंभिक निदान के उद्देश्य को पूरा करती हैं।

किसी रोगजनक (जीवाणु, वायरस आदि) की उपस्थिति का सामान्यतः तभी संदेह होता है जब वह रोग लक्षण उत्पन्न कर चुका होता है। इस समय तक शरीर में रोगजनक की सांद्रता पहले ही बहुत अधिक हो चुकी होती है। यद्यपि, जीवाणु या वायरस की बहुत कम सांद्रता (उस समय जब रोग के लक्षण अभी दिखाई नहीं दे रहे) को उनके न्यूक्लिक अम्ल के पीसीआर द्वारा प्रवर्धन करके पहचाना जा सकता है। क्या आप बता सकते हैं कि पीसीआर बहुत कम मात्रा में डीएनए को कैसे पकड़ सकता है? पीसीआर अब संदिग्ध एड्स रोगियों में एचआईवी का पता लगाने के लिए नियमित रूप से प्रयुक्त होता है। यह संदिग्ध कैंसर रोगियों में जीनों में उत्परिवर्तन का पता लगाने के लिए भी प्रयोग किया जा रहा है। यह अनेक अन्य आनुवंशिक विकारों की पहचान करने की एक शक्तिशाली तकनीक है।

एकल-सूत्री डीएनए या आरएनए को एक रेडियोधर्मी अणु (प्रोब) से टैग करके कोशिकाओं के क्लोन में उसके पूरक डीएनए से संकरित होने दिया जाता है और तत्पश्चात् ऑटोरेडियोग्राफी द्वारा पता लगाया जाता है। उत्परिवर्तित जीन वाला क्लोन इसलिए फोटोग्राफिक फिल्म पर प्रकट नहीं होगा, क्योंकि प्रोब का उत्परिवर्तित जीन के साथ पूरकता नहीं होगी।

ELISA एंटीजन-एंटीबॉडी इंटरैक्शन के सिद्धांत पर आधारित है। पैथोजन द्वारा संक्रमण की उपस्थिति को एंटीजन (प्रोटीन, ग्लाइकोप्रोटीन आदि) की मौजूदगी से या पैथोजन के खिलाफ संश्लेषित एंटीबॉडीज को पहचान करके पता लगाया जा सकता है।

12.3 ट्रांसजेनिक जानवर#

जानवर जिनके डीएनए में हेरफेर कर उन्हें एक अतिरिक्त (विदेशी) जीन को धारण करने और व्यक्त करने के लिए बनाया गया है, ट्रांसजेनिक जानवर कहलाते हैं। ट्रांसजेनिक चूहे, खरगोश, सूअर, भेड़, गाय और मछलियां उत्पन्न की गई हैं, यद्यपि मौजूदा ट्रांसजेनिक जानवरों में से 95 प्रतिशत से अधिक चूहे हैं। इन जानवरों को क्यों उत्पन्न किया जा रहा है? मनुष्य ऐसे संशोधनों से कैसे लाभ उठा सकता है? आइए कुछ सामान्य कारणों की खोज करने का प्रयास करें:

(i) सामान्य शरीर क्रिया और विकास: ट्रांसजेनिक जानवरों को विशेष रूप से इस प्रकार डिज़ाइन किया जा सकता है ताकि यह पता लगाया जा सके कि जीन कैसे नियंत्रित होते हैं और वे शरीर की सामान्य कार्यप्रणाली और इसके विकास को कैसे प्रभावित करते हैं, उदाहरण के लिए, वृद्धि में शामिल जटिल कारकों जैसे इंसुलिन-जैसे ग्रोथ फैक्टर का अध्ययन। अन्य प्रजातियों से ऐसे जीन पेश करके जो इस फैक्टर के निर्माण को बदलते हैं और परिणामस्वरूप उत्पन्न होने वाले जैविक प्रभावों का अध्ययन करके, शरीर में इस फैक्टर की जैविक भूमिका के बारे में जानकारी प्राप्त की जाती है।

(ii) रोग का अध्ययन: कई ट्रांसजेनिक जानवरों को यह समझने के लिए डिज़ाइन किया गया है कि जीन रोगों के विकास में कैसे योगदान देते हैं। ये विशेष रूप से मानव रोगों के मॉडल के रूप में बनाए जाते हैं ताकि रोगों के नए उपचारों की जांच संभव हो सके। आज कैंसर, सिस्टिक फाइब्रोसिस, रुमेटॉयड आर्थराइटिस और अल्जाइमर जैसे कई मानव रोगों के लिए ट्रांसजेनिक मॉडल मौजूद हैं।

(iii) जैविक उत्पाद: कुछ मानव रोगों के उपचार के लिए आवश्यक दवाओं में जैविक उत्पाद हो सकते हैं, लेकिन ऐसे उत्पादों को बनाना अक्सर महंगा होता है। उपयोगी जैविक उत्पादों का उत्पादन करने वाले ट्रांसजेनिक जानवरों को DNA के उस हिस्से (या जीनों) के परिचय द्वारा बनाया जा सकता है जो किसी विशेष उत्पाद जैसे मानव प्रोटीन (α-1-एंटीट्रिप्सिन) के लिए कोड करता है, जिसका उपयोग एम्फीसेमा के उपचार में होता है। फेनिलकेटोनूरिया (PKU) और सिस्टिक फाइब्रोसिस के उपचार के लिए भी इसी तरह के प्रयास किए जा रहे हैं। 1997 में, पहली ट्रांसजेनिक गाय, रोज़ी, ने मानव प्रोटीन से समृद्ध दूध (प्रति लीटर 2.4 ग्राम) उत्पन्न किया। इस दूध में मानव अल्फा-लैक्टाल्बुमिन था और यह पोषण की दृष्टि से मानव शिशुओं के लिए प्राकृतिक गाय के दूध की तुलना में अधिक संतुलित उत्पाद था।

(iv) वैक्सीन सुरक्षा: ट्रांसजेनिक माउस को मनुष्यों पर उपयोग से पहले वैक्सीन की सुरक्षा की जांच के लिए विकसित किया जा रहा है। ट्रांसजेनिक माउस का उपयोग पोलियो वैक्सीन की सुरक्षा की जांच के लिए किया जा रहा है। यदि सफल और विश्वसनीय पाए जाते हैं, तो वे वैक्सीन की बैचों की सुरक्षा की जांच के लिए बंदरों के उपयोग को प्रतिस्थापित कर सकते हैं।

(v) रासायनिक सुरक्षा परीक्षण: इसे विषाक्तता/सुरक्षा परीक्षण के रूप में जाना जाता है। प्रक्रिया वही है जो दवाओं की विषाक्तता की जाँच के लिए प्रयोग की जाती है। ट्रांसजेनिक जानवर बनाए जाते हैं जो ऐसे जीन ले जाते हैं जो उन्हें गैर-ट्रांसजेनिक जानवरों की तुलना में विषाक्त पदार्थों के प्रति अधिक संवेदनशील बनाते हैं। फिर उन्हें इन विषाक्त पदार्थों के संपर्क में लाया जाता है और प्रभावों का अध्ययन किया जाता है। ऐसे जानवरों में विषाक्तता परीक्षण करने से हमें कम समय में परिणाम प्राप्त करने में मदद मिलेगी।

12.4 नैतिक मुद्दे#

जीवित जीवों के साथ मानव जाति द्वारा हस्तक्षेप को बिना विनियमन के आगे नहीं बढ़ाया जा सकता। कुछ नैतिक मानकों की आवश्यकता है ताकि सभी मानव गतिविधियों की नैतिकता का मूल्यांकन किया जा सके जो जीवित जीवों की सहायता या हानि कर सकती हैं।

इस तरह के मुद्दों की नैतिकता से आगे बढ़ते हुए, ऐसी चीजों की जैविक महत्त्वता भी महत्वपूर्ण है। जीवों की आनुवंशिक संशोधन से अप्रत्याशित परिणाम हो सकते हैं जब ऐसे जीव पारिस्थितिक तंत्र में पेश किए जाते हैं।

इसलिए, भारत सरकार ने GEAC (Genetic Engineering Approval Committee) जैसे संगठन स्थापित किए हैं, जो GM अनुसंधान की वैधता और GM-जीवों को सार्वजनिक सेवाओं में पेश करने की सुरक्षा के बारे में निर्णय लेंगे।

सार्वजनिक सेवाओं के लिए जीवित जीवों के संशोधन/उपयोग (उदाहरण के लिए भोजन और औषधि स्रोतों के रूप में) ने भी इसी के लिए दिए गए पेटेंट्स के साथ समस्याएँ पैदा की हैं।

इस बात को लेकर जनता में बढ़ता हुआ गुस्सा है कि कुछ कंपनियों को ऐसे उत्पादों और तकनीकों के लिए पेटेंट दिए जा रहे हैं जो आनुवंशिक सामग्रियों, पौधों और अन्य जैविक संसाधनों का उपयोग करते हैं, जिन्हें किसानों और किसी विशिष्ट क्षेत्र/देश के आदिवासी लोगों ने लंबे समय से पहचाना, विकसित और उपयोग किया है।

चावल एक महत्वपूर्ण खाद्यान्न है, जकी उपस्थिति एशिया के कृषि इतिहास में हजारों वर्षों पीछे जाती है। केवल भारत में ही चावल के लगभग 200,000 प्रकारों का अनुमान है। भारत में चावल की विविधता दुनिया की सबसे समृद्ध विविधताओं में से एक है। बासमती चावल अपनी विशिष्ट सुगंध और स्वाद के लिए अलग है और भारत में उगाई जाने वाली बासमती की 27 दस्तावेज़ी किस्में हैं। प्राचीन ग्रंथों, लोककथाओं और कविताओं में बासमती का उल्लेख है, क्योंकि इसे सदियों से उगाया जाता रहा है। 1997 में, एक अमेरिकी कंपनी ने बासमती चावल पर अमेरिकी पेटेंट और ट्रेडमार्क कार्यालय के माध्यम से पेटेंट अधिकार प्राप्त किए। इससे कंपनी को अमेरिका और विदेशों में ‘नई’ किस्म की बासमती बेचने की अनुमति मिली। यह ‘नई’ किस्म की बासमती वास्तव में भारतीय किसानों की किस्मों से व्युत्पन्न की गई थी। भारतीय बासमती को अर्ध-बौनी किस्मों के साथ पार किया गया और इसे एक आविष्कार या नवीनता के रूप में दावा किया गया। पेटेंट कार्यात्मक समतुल्य तक फैला है, जिसका अर्थ है कि अन्य लोगों को बासमती चावल बेचने पर पेटेंट द्वारा प्रतिबंधित किया जा सकता है। भारतीय पारंपरिक जड़ी-बूटी औषधियों, जैसे हल्दी नीम, पर आधारित उपयोगों, उत्पादों और प्रक्रियाओं को पेटेंट करने के कई प्रयास भी किए गए हैं। यदि हम सतर्क नहीं हैं और हम इन पेटेंट आवेदनों को तुरंत प्रतिवाद नहीं करते हैं, तो अन्य देश/व्यक्ति हमारी समृद्ध विरासत का लाभ उठा सकते हैं और हम इस बारे में कुछ भी नहीं कर पाएंगे।

बायोपायरेसी (Biopiracy) वह शब्द है जिसका उपयोग बहुराष्ट्रीय कंपनियों और अन्य संगठनों द्वारा उन देशों और लोगों से उचित अधिकृत अनुमति और क्षतिपूर्ति भुगतान के बिना जैव-संसाधनों के उपयोग को संदर्भित करने के लिए किया जाता है।

अधिकांश औद्योगिक राष्ट्र वित्तीय रूप से समृद्ध हैं लेकिन जैव विविधता और पारंपरिक ज्ञान में गरीब हैं। इसके विपरीत, विकासशील और अविकसित विश्व जैव-संसाधनों और उनसे संबंधित पारंपरिक ज्ञान में समृद्ध है। जैव-संसाधनों से संबंधित पारंपरिक ज्ञान का उपयोग आधुनिक अनुप्रयोगों को विकसित करने के लिए किया जा सकता है और उनके वाणिज्यीकरण के दौरान समय, प्रयास और व्यय को बचाने के लिए भी उपयोग किया जा सकता है।

विकसित और विकासशील देशों के बीच अन्याय, अपर्याप्त मुआवजे और लाभ साझाकरण की बढ़ती समझ हो रही है। इसलिए, कुछ राष्ट्र अपने जैव-संसाधनों और पारंपरिक ज्ञान के ऐसे अनधिकृत शोषण को रोकने के लिए कानून विकसित कर रहे हैं।

भारतीय संसद ने हाल ही में भारतीय पेटेंट विधेयक के दूसरे संशोधन को मंजूरी दी है, जो ऐसे मुद्दों को ध्यान में रखता है, जिसमें पेटेंट शब्द, आपातकालीन प्रावधान और अनुसंधान एवं विकास पहल शामिल हैं।

सारांश#

जैवप्रौद्योगिकी ने मनुष्यों को सूक्ष्मजीवों, पौधों, पशुओं और उनकी उपापचयी मशीनरी का उपयोग करके कई उपयोगी उत्पाद दिए हैं। पुनःसंयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी ने सूक्ष्मजीवों, पौधों और पशुओं को ऐसे इंजीनियर करना संभव बना दिया है कि उनमें नवीन क्षमताएँ हो सकें। आनुवंशिक रूप से संशोधित जीवों (Genetically Modified Organisms) का सृजन प्राकृतिक विधियों के अतिरिक्त अन्य तरीकों से किया गया है, जिसमें एक या अधिक जीनों को एक जीव से दूसरे जीव में स्थानांतरित किया जाता है, आमतौर पर पुनःसंयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी जैसी तकनीकों का उपयोग करके।

जीएम पौधे फसल की पैदावार बढ़ाने, कटाई के बाद के नुकसान को कम करने और फसलों को तनावों के प्रति अधिक सहनशील बनाने में उपयोगी रहे हैं। कई जीएम फसलें ऐसी हैं जिनसे खाद्य पदार्थों की पोषण संबंधी गुणवत्ता में सुधार हुआ है और रासायनिक कीटनाशकों की निर्भरता घटी है (कीट-प्रतिरोधी फसलें)।

पुनःसंयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी की प्रक्रियाओं ने स्वास्थ्य सेवा के क्षेत्र में अपार प्रभाव डाला है क्योंकि इससे सुरक्षित और अधिक प्रभावी चिकित्सीय पदार्थों का बड़े पैमाने पर उत्पादन संभव हुआ है। चूँकि पुनःसंयोजक चिकित्सीय पदार्थ मानव प्रोटीनों के समान होते हैं, वे अवांछित प्रतिरक्षीय प्रतिक्रियाएँ उत्पन्न नहीं करते और गैर-मानव स्रोतों से प्राप्त समान उत्पादों में देखे गए संक्रमण के जोखिम से मुक्त होते हैं। मानव इंसुलिन जीवाणुओं में बनाया जाता है फिर भी इसकी संरचना पूरी तरह से प्राकृतिक अणु के समान है।

ट्रांसजेनिक पशुओं का उपयोग यह समझने के लिए भी किया जाता है कि जीन किस प्रकार किसी रोग के विकास में योगदान देते हैं, क्योंकि वे मानव रोगों—जैसे कैंसर, सिस्टिक फाइब्रोसिस, रूमेटॉइड आर्थ्राइटिस और अल्जाइमर—के मॉडल के रूप में कार्य करते हैं।

जीन थेरेपी किसी व्यक्ति की कोशिकाओं और ऊतकों में जीनों को डालने की प्रक्रिया है ताकि रोगों, विशेष रूप से आनुवंशिक रोगों, का इलाज किया जा सके। यह दोषपूर्ण उत्परिवर्तित एलील को कार्यात्मक एलील से प्रतिस्थापित करके या जीन लक्ष्यीकरण (जिसमें जीन प्रवर्धन शामिल है) के माध्यम से ऐसा करता है। वायरस, जो अपने मेज़बानों पर आक्रमण करते हैं और अपना आनुवंशिक पदार्थ मेज़बान कोशिका में डालते हैं जैसा कि उनके प्रतिकृतिक चक्र का हिस्सा होता है, उन्हें स्वस्थ जीनों या हाल ही में जीनों के अंशों को स्थानांतरित करने के लिए वेक्टर के रूप में उपयोग किया जाता है।

सूक्ष्मजीवों, पौधों और जानवरों में हस्तक्षेप की वर्तमान रुचि ने गंभीर नैतिक प्रश्न खड़े किए हैं।