जेनेटिक और सेलुलर इंजीनियरिंग संक्षेप में। जेनेटिक और सेलुलर इंजीनियरिंग जैव प्रौद्योगिकी का वैज्ञानिक आधार है

6.1 जेनेटिक इंजीनियरिंग, सिद्धांत, संभावनाएँ। आनुवंशिक इंजीनियरिंग विधियों द्वारा प्राप्त जैविक एजेंटों के अनुप्रयोग के क्षेत्र

जीवित जीवों से जुड़ी किसी भी जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रिया का अनुकूलन करते समय, मुख्य प्रयासों का उद्देश्य आमतौर पर उनमें सुधार करना होता है आनुवंशिक गुण. परंपरागत रूप से, इन उद्देश्यों के लिए उत्परिवर्तन का उपयोग किया जाता था, इसके बाद स्क्रीनिंग और उपयुक्त वेरिएंट का चयन किया जाता था। आज इस क्षेत्र में भारी परिवर्तन हुए हैं। वर्तमान में, पुनः संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी पर आधारित मौलिक रूप से नई विधियाँ विकसित और लागू की जा रही हैं। आनुवंशिक सामग्री का संशोधन विभिन्न तरीकों से किया जाता है: एक जीवित जीव में (विवो में) और उसके बाहर (इन विट्रो में), ये दो दिशाएँ हैं - सेलुलर इंजीनियरिंग

रिया और जेनेटिक इंजीनियरिंग।

इन विधियों का उपयोग करके, मानव प्रोटीन और पेप्टाइड्स, एंटीजन, वायरस आदि के नए अत्यधिक उत्पादक उत्पादकों को प्राप्त करना संभव है। आनुवंशिक और सेलुलर इंजीनियरिंग का विकास इस तथ्य की ओर ले जाता है कि जैव प्रौद्योगिकी उद्योग तेजी से उत्पादन के नए क्षेत्रों पर विजय प्राप्त कर रहा है। जैव प्रौद्योगिकी की नवीनतम विधियों के उद्भव की नींव आनुवंशिकी में खोजें थीं, आणविक जीव विज्ञान, जेनेटिक एंजाइमोलॉजी, वायरोलॉजी, माइक्रोबायोलॉजी और अन्य विषय।

व्यवहार में नवीनतम मौलिक प्रगति का तेजी से परिचय और जैव प्रौद्योगिकी में निहित सैद्धांतिक अनुसंधान के स्तर पर बाद के महत्वपूर्ण प्रभाव को आनुवंशिक इंजीनियरिंग के विकास द्वारा सबसे स्पष्ट रूप से प्रदर्शित किया गया है।

जैव प्रौद्योगिकी के विकास में सबसे महत्वपूर्ण चरण वर्तमान शताब्दी के मध्य में आणविक जीव विज्ञान को एक स्वतंत्र अनुशासन में अलग करना था। आणविक जीव विज्ञान का उद्भव आनुवंशिकी, भौतिकी, रसायन विज्ञान, जीव विज्ञान, गणित, आदि की परस्पर क्रिया के कारण संभव हुआ। ई. चारगॉफ़ और जेड. डी. हॉचकिस ने डीएनए (एडेनिन, गुआनिन, साइटोसिन, थाइमिन) में न्यूक्लियोटाइड आधारों के आणविक संबंधों का अध्ययन करके दिखाया कि विभिन्न जीवों में वे समान हैं। इस खोज ने डीएनए की संरचना स्थापित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। बैक्टीरिया और बैक्टीरियोफेज के आनुवंशिकी के क्षेत्र में प्रगति ने डीएनए की संरचना को समझने में प्रमुख भूमिका निभाई। यह स्थापित किया गया था (ए. हर्षे, एम. चेज़, जे. लेडरबर्ग, एन. ज़िंडर) जो ट्रांसडक्ट करता है-

tion (आनुवंशिक सामग्री का स्थानांतरण) बैक्टीरियोफेज की मदद से किया जा सकता है, और फेज डीएनए आनुवंशिकता के वाहक की भूमिका निभा सकता है। बी हेस ने बैक्टीरिया में यौन प्रक्रिया के पैटर्न को भी स्पष्ट किया(संयुग्मन) , जिसमें दाता कोशिकाओं से होते हैंएफ-कारक (प्रजनन क्षमता), आनुवंशिक सामग्री प्राप्तकर्ता को स्थानांतरित कर दी जाती है

ईएनटी कोशिकाएं. जे. वाटसन और एफ. क्रिक ने डीएनए की संरचना और इसकी प्रतिकृति के तंत्र का एक पूरक मॉडल प्रस्तावित किया; डीएनए की एक अनूठी संपत्ति की खोज की गई - स्व-प्रजनन (प्रतिकृति) की क्षमता।

60 के दशक की शुरुआत तक, आणविक जीव विज्ञान और सूक्ष्मजीवों के आनुवंशिकी पर आधारित। आणविक आनुवंशिकी का निर्माण हुआ। 1954 में जी. गामो ने इस परिकल्पना को सामने रखा कि प्रत्येक कोडन (एक अमीनो एसिड को एन्कोडिंग करने वाले न्यूक्लियोटाइड का एक क्रम) में तीन न्यूक्लियोटाइड शामिल होने चाहिए। 1961 में, यह प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की गई थी कि प्रोटीन की प्राथमिक संरचना डीएनए में न्यूक्लियोटाइड ट्रिपलेट्स (कोडन) के अनुक्रम के रूप में एन्कोड की गई है, जिनमें से प्रत्येक 20 अमीनो एसिड में से एक से मेल खाता है। 1966 तक, संरचना पर डेटा प्राप्त करना संभव हो गया था जेनेटिक कोड.

अगला सवाल यह था कि नाभिक में स्थित डीएनए से साइटोप्लाज्म तक जानकारी कैसे स्थानांतरित की जाती है, जहां राइबोसोम पर प्रोटीन संश्लेषण होता है। यह पाया गया कि डीएनए में संग्रहीत त्रिक कोडन का क्रम लिखित(पुनःलिखित) के अल्पकालिक अणुओं में-

फॉर्मेशनल आरएनए (एमआरएनए)। इस डीएनए → एमआरएनए चरण को ट्रांस- कहा जाता था

प्रतिलेखन, और एमआरएनए → प्रोटीन चरण - अनुवाद . अमीनो एसिड का स्थानांतरण और संश्लेषित प्रोटीन अणु में इसके स्थान का निर्धारण किसके द्वारा किया जाता हैस्थानांतरण आरएनए (टीआरएनए) . आरएनए को मैट्रिक्स के रूप में डीएनए पर संश्लेषित किया जाता है, और प्रोटीन को आरएनए पर संश्लेषित किया जाता है। कुछ वायरस में पहली कड़ी का अभाव होता है और आरएनए उनके लिए आनुवंशिकता की सामग्री के रूप में कार्य करता है।

जीन गतिविधि के नियंत्रण का तंत्र कब काअज्ञात रहा. बडा महत्वएफ. जैकब और जे. मोनोड का काम था, जिससे पता चला कि बैक्टीरिया के पास है संरचनात्मक जीन, कुछ प्रोटीनों के संश्लेषण के बारे में जानकारी प्रदान करना और नियामक जीनजो व्यक्तिगत जीन या उनके ब्लॉक को चालू या बंद करते हैं। आगे यह पता चला कि इस सिद्धांत के अनुसार जीन विनियमन अन्य जीवों में भी होता है। अन्य नियामक तंत्र भी हैं।

अगला महत्वपूर्ण कदम न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों को समझने पर काम करना था (अनुक्रमण), जो जीनोम क्षेत्र की प्राथमिक संरचना के बारे में जानकारी प्रदान करता है जो कुछ कार्य करता है। संरचना और कार्यों ने एक सामान्य आणविक जैविक अभिव्यक्ति प्राप्त कर ली है; इसका सार इस तथ्य में निहित है कि कार्यात्मक अवस्थाएं मैक्रोमोलेक्यूल्स और संघों में संरचनात्मक परिवर्तन व्यक्त करती हैं।

कोशिका में आनुवंशिक सामग्री के कामकाज के पैटर्न का अध्ययन करने से, शोधकर्ता जल्द ही आनुवंशिक हेरफेर की ओर बढ़ गए। एक नई प्रायोगिक तकनीक सामने आई है जिसमें कोशिकाओं में विदेशी जीन को शामिल करना शामिल है। "आनुवंशिक (या आनुवंशिक) इंजीनियरिंग" या "पुनः संयोजक डीएनए के साथ काम करना" नाम समकक्ष हैं। इस तकनीक का सार-

तर्क हैबाद में इन विट्रो में डीएनए टुकड़ों के पुनर्मिलन में

एक जीवित कोशिका में नई ("पुनः संयोजक") आनुवंशिक संरचनाओं का सामान्य परिचय।

1972 में, बर्ग और उनके सहयोगियों ने पहला पुनः संयोजक डीएनए अणु बनाया, जिसमें ओबी 40 वायरस का डीएनए टुकड़ा और एक बैक्टीरियोफेज शामिल था।

6. सेल्यूलर और जेनेटिक इंजीनियरिंग

6.1 जेनेटिक इंजीनियरिंग, सिद्धांत, संभावनाएँ। अनुप्रयोग क्षेत्र जैविक. आनुवंशिक तरीकों से प्राप्त एजेंट। अभियांत्रिकी

λ गैलेक्टोज ऑपेरॉन के साथ डीवीजीएएलई कोलाई। एंजाइमों के दो समूह आनुवंशिक डिजाइन के लिए उपकरण बन गए: प्रतिबंध एंडोन्यूक्लाइजेस (प्रतिबंध एंजाइम)और लिगेज। एक को प्राप्त करने के लिए सबसे पहले आवश्यक हैं

मूल डीएनए टुकड़े, दूसरा - उनके कनेक्शन के लिए। प्रतिबंध एंजाइम और लिगेज, अन्य एंजाइम (न्यूक्लियस, रिवर्स ट्रांसक्रिपटेस, डीएनए पोलीमरेज़, आदि) के साथ मिलकर, सभी आनुवंशिक इंजीनियरिंग हेरफेर सुनिश्चित करते हैं।

ई. कोली प्लास्मिड को डीएनए के दोनों हिस्सों में एक प्रतिबंध एंजाइम द्वारा विभाजित किया जाता है ताकि सिरों पर अयुग्मित न्यूक्लियोटाइड्स (टीटीएए या एएटीटी) बन सकें। जीन को समान प्रतिबंध एंजाइम का उपयोग करके सिरों पर अनुक्रम (एएटीटी और टीटीएए) के गठन के साथ विभाजित किया जाता है जो प्लास्मिड के पूरक होते हैं। डीएनए (जीन और प्लास्मिड) दोनों को लिगेज का उपयोग करके जोड़ा जाता है। हाइब्रिड प्लास्मिड को ई. कोली में पेश किया जाता है, जो प्रजनन पर एक क्लोन बनाता है, जिसकी सभी कोशिकाओं में पुनः संयोजक प्लास्मिड और विदेशी जीन होते हैं। जीन एक जीवाणु कोशिका में क्लोन किया जाता है और उसमें प्रोटीन संश्लेषण को प्रेरित करता है।

इन विट्रो जेनेटिक इंजीनियरिंग तकनीक में कई अनुक्रमिक प्रक्रियाएं शामिल हैं (स्लाइड):

- वांछित जीन प्राप्त करना;

- प्रतिकृति (वेक्टर) में सक्षम आनुवंशिक तत्व में इसका एकीकरण;

- वेक्टर में शामिल जीन का परिचयप्राप्तकर्ता जीव;

- उन कोशिकाओं की पहचान (स्क्रीनिंग) और चयन जिन्होंने वांछित जीन या जीन प्राप्त कर लिया है।

जीन प्राप्त करना.जीन को कई तरीकों से प्राप्त किया जा सकता है: डीएनए से अलगाव, रासायनिक-एंजाइमी संश्लेषण और एंजाइमेटिक संश्लेषण।

डीएनए से जीन को अलग करनाप्रतिबंध एंजाइमों का उपयोग करके किया जाता है जो उन क्षेत्रों में डीएनए के दरार को उत्प्रेरित करते हैं जिनमें कुछ न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम (4-7 न्यूक्लियोटाइड जोड़े) होते हैं। दरार को न्यूक्लियोटाइड जोड़े के एक पहचानने योग्य क्षेत्र के बीच में किया जा सकता है; इस मामले में, दोनों डीएनए स्ट्रैंड एक ही स्तर पर "काटे" जाते हैं। परिणामी डीएनए टुकड़ों में तथाकथित कुंद सिरे होते हैं। डीएनए दरार एक बदलाव के साथ संभव है, जिसमें से एक स्ट्रैंड कई न्यूक्लियोटाइड्स द्वारा फैला हुआ है। इस मामले में बनने वाले "चिपचिपे" सिरे, उनकी पूरकता के कारण परस्पर क्रिया करते हैं।

चिपचिपे सिरों वाला एक न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम एक वेक्टर से जोड़ा जा सकता है (उसी प्रतिबंध एंजाइम के साथ पूर्व-उपचारित) और लिगेज के साथ परस्पर पूरक सिरों के क्रॉस-लिंकिंग के परिणामस्वरूप एक गोलाकार अनुक्रम में परिवर्तित किया जा सकता है। विधि में महत्वपूर्ण कमियां हैं, क्योंकि वांछित जीन के सख्त अलगाव के लिए एंजाइमों की क्रिया का चयन करना काफी कठिन है। जीन के साथ, "अतिरिक्त" न्यूक्लियोटाइड को पकड़ लिया जाता है या, इसके विपरीत, एंजाइम जीन के हिस्से को काट देते हैं, इसे कार्यात्मक रूप से दोषपूर्ण में बदल देते हैं।

रासायनिक-एंजाइमीसंश्लेषण का उपयोग तब किया जाता है जब प्रोटीन या पेप्टाइड की प्राथमिक संरचना ज्ञात हो जिसके संश्लेषण को जीन एनकोड करता है। जीन के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम का पूरा ज्ञान आवश्यक है। यह विधि अनुमति देती है

6. सेल्यूलर और जेनेटिक इंजीनियरिंग

वांछित न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम को सटीक रूप से पुनः बनाएं, और इसमें प्रवेश भी करें

जीन, प्रतिबंध एंजाइमों के लिए पहचान स्थल, नियामक अनुक्रम, आदि। इस विधि में न्यूक्लियोटाइड्स, आमतौर पर 8-16 इकाइयों के बीच एस्टर बांड के चरण-दर-चरण गठन के कारण एकल-फंसे डीएनए टुकड़े (ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स) का रासायनिक संश्लेषण होता है। वर्तमान में, "जीन मशीनें" हैं, जो एक माइक्रोप्रोसेसर के नियंत्रण में, एकल-फंसे डीएनए के विशिष्ट लघु अनुक्रमों को बहुत तेज़ी से संश्लेषित करती हैं। स्लाइड कनाडाई कंपनी बायो लॉजिक्स द्वारा डिजाइन की गई ऐसी मशीन का आरेख दिखाती है। आधारों का वांछित क्रम कीपैड पर दर्ज किया जाता है। माइक्रोप्रोसेसर वाल्व खोलता है जिसके माध्यम से न्यूक्लियोटाइड, साथ ही आवश्यक अभिकर्मकों और सॉल्वैंट्स को एक पंप का उपयोग करके संश्लेषण स्तंभ में क्रमिक रूप से आपूर्ति की जाती है। स्तंभ सिलिकॉन मोतियों से भरा होता है जिस पर डीएनए अणु एकत्र होते हैं। यह उपकरण 30 मिनट में 1 न्यूक्लियोटाइड की दर से 40 न्यूक्लियोटाइड लंबाई तक की श्रृंखलाओं को संश्लेषित कर सकता है। परिणामी ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स को डबल-स्ट्रैंडेड न्यूक्लियोटाइड बनाने के लिए डीएनए लिगेज का उपयोग करके एक-दूसरे के साथ क्रॉस-लिंक किया जाता है। इस विधि का उपयोग करके, इंसुलिन, प्रोइंसुलिन, सोमैटोस्टैटिन आदि की ए- और बी-श्रृंखला के लिए जीन प्राप्त किए गए थे।

एंजाइमैटिक जीन संश्लेषण पृथक पर आधारित है संदेशवाहक आरएनए

(एमआरएनए) वर्तमान में सबसे आम तरीका है। सबसे पहले, मैसेंजर आरएनए को कोशिकाओं से अलग किया जाता है, जिसके बीच जीन द्वारा एन्कोड किया गया एमआरएनए होता है जिसे अलग करने की आवश्यकता होती है। फिर, चयनित शर्तों के तहत, सेल से अलग किए गए एमआरएनए पर, मैट्रिक्स की तरह, उपयोग किया जाता है रिवर्स ट्रांस्क्रिप्टेज़ (रिवर्टेज़)एमआरएनए (सीडीएनए) के पूरक डीएनए स्ट्रैंड को संश्लेषित किया जाता है। प्राप्त पूरक डीएनए(सीडीएनए) डीएनए पोलीमरेज़ या रिवर्सेज़ का उपयोग करके डीएनए के दूसरे स्ट्रैंड के संश्लेषण के लिए एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करता है। इस मामले में प्राइमर एमआरएनए के 3' सिरे का पूरक ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड है; मैग्नीशियम आयनों की उपस्थिति में डीऑक्सीन्यूक्लियोसाइड ट्राइफॉस्फेट से एक नया डीएनए स्ट्रैंड बनता है। 1979 में मानव विकास हार्मोन (सोमाटोट्रोपिन) के लिए जीन प्राप्त करने के लिए इस विधि का बड़ी सफलता के साथ उपयोग किया गया था।

किसी न किसी रूप में प्राप्त जीन में प्रोटीन की संरचना के बारे में जानकारी होती है, लेकिन वह इसे स्वयं लागू नहीं कर सकता है। इसलिए, जीन की क्रिया को नियंत्रित करने के लिए अतिरिक्त तंत्र की आवश्यकता होती है।

प्राप्तकर्ता कोशिका में आनुवंशिक जानकारी का स्थानांतरण एक वेक्टर के भाग के रूप में किया जाता है। एक वेक्टर, एक नियम के रूप में, एक गोलाकार डीएनए अणु है जो स्वतंत्र प्रतिकृति में सक्षम है। जीन वेक्टर के साथ मिलकर पुनः संयोजक डीएनए बनाता है।

पुनः संयोजक डीएनए का निर्माण. सामान्य प्रशासन के साथ

जीवाणु कोशिका डीएनए पर एंजाइमेटिक हमला होता है, जिसके परिणामस्वरूप यह नष्ट हो जाता है। ऐसा होने से रोकने के लिए, वेक्टर डीएनए अणुओं का उपयोग किया जाता है, जो एक कोशिका में पेश किए जाने पर, स्वायत्त रूप से मौजूद रह सकते हैं और कोशिका के विभाजित होने पर प्रतिकृति बना सकते हैं। वेक्टर में ट्रांसजेनिक जीवों की बाद की पहचान और चयन के लिए आवश्यक आनुवंशिक गुण भी शामिल हैं। एंटीबायोटिक प्रतिरोध जीन का उपयोग आमतौर पर मार्कर जीन के रूप में किया जाता है।

6. सेल्यूलर और जेनेटिक इंजीनियरिंग

पुनर्योगज डीएनए का निर्माण पृथक डीएनए के साथ इन विट्रो में प्रतिबंध एंडोन्यूक्लाइजेस का उपयोग करके किया जाता है, जो वेक्टर को एक साइट में विभाजित करता है, इसे इनपुट डीएनए के सिरों के पूरक चिपचिपे सिरों के गठन के साथ एक गोलाकार रूप से एक रैखिक रूप में परिवर्तित करता है। वेक्टर और प्रविष्ट जीन के पूरक सिरे लिगेज द्वारा जुड़े हुए हैं। परिणामी पुनः संयोजक डीएनए को एक गोलाकार अणु बनाने के लिए उसी डीएनए लिगेज का उपयोग करके बंद कर दिया जाता है।

प्लास्मिड और वायरस का उपयोग वैक्टर के रूप में किया जाता है। वायरस एक कोशिका से दूसरी कोशिका में स्थानांतरित होते हैं और कम समय में पूरे शरीर को तेजी से संक्रमित कर सकते हैं। उनका उपयोग करते समय एक महत्वपूर्ण समस्या क्षीणन (मेजबान के लिए रोगजनकता का कमजोर होना) है; इसलिए, यह स्पष्ट नहीं है कि वायरस से संक्रमित कोशिकाएं जीवित रहेंगी और परिवर्तित आनुवंशिक कार्यक्रम को अपनी संतानों तक पहुंचाने में सक्षम होंगी। सबसे आम वैक्टर 3-10 केबी के आणविक भार वाले मल्टीकॉपी प्लास्मिड हैं। पहले प्लास्मिड को बैक्टीरिया से अलग किया गया था, और बाद में आनुवंशिक इंजीनियरिंग विधियों का उपयोग करके उनका निर्माण किया जाने लगा।

सामान्य प्रयोजन वाले वैक्टरों का विधिपूर्वक उपयोग करना एक सरल कार्य है जिसके लिए विशेष उपकरण की आवश्यकता नहीं होती है। क्लोनिंग के लिए सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले प्लास्मिड वैक्टर ई. कोली प्लास्मिड (पीबीआर322, पीबीआर325, पीएसीवाईसी117, पीएसीवाईसी 184) हैं, साथ ही सीओआईईआई प्लास्मिड के आधार पर निर्मित भी हैं। क्लोरैम्फेनिकॉल की उपस्थिति में आधुनिक प्लास्मिड वैक्टर गुणसूत्र विभाजन की परवाह किए बिना प्रतिकृति बनाने में सक्षम हैं, प्लास्मिड प्रतियों की संख्या प्रति कोशिका 1-2.103 प्रतियों तक बढ़ सकती है;

पौधों और उच्चतर जानवरों से जीन की लाइब्रेरी प्राप्त करते समय, जिसमें कुल जीनोम की लंबाई 3109 या उससे अधिक होती है, वेक्टर की क्षमता अक्सर निर्णायक भूमिका निभाती है। इस मामले में, फ़ेज़ λ डीएनए का उपयोग वेक्टर के रूप में किया जाता है। विशेष तरीकों का उपयोग करके, पुनः संयोजक डीएनए को सीधे फ़ेज़ हेड में पेश किया जाता है। प्लास्मिड - कॉस्मिड (40 केबी तक) की क्षमता और भी अधिक होती है, जिसमें फेज λ जीनोम का कॉस टुकड़ा विकास के अंतिम चरण में फेज कण में डीएनए की पैकेजिंग में शामिल होता है। डीएनए पैकेजिंग के लिए, डीएनए में एक COS क्षेत्र होना चाहिए और फ़ेज़ जीनोम के आकार के लगभग समान होना चाहिए। कॉस्मिड्स का उपयोग करके डीएनए को फेज हेड में पैक करने की प्राप्त विधियाँ लगभग किसी भी जीव से जीन लाइब्रेरी प्राप्त करना संभव बनाती हैं।

प्राप्तकर्ता जीव की कोशिकाओं में जीन का स्थानांतरण। पुनः संयोजक का स्थानांतरण

नेन्ट डीएनए परिवर्तन या संयुग्मन द्वारा किया जाता है। परिवर्तन किसी कोशिका में विदेशी डीएनए के प्रवेश के परिणामस्वरूप उसके आनुवंशिक गुणों को बदलने की प्रक्रिया है। इसकी खोज सबसे पहले न्यूमोकोकी में एफ. गिफिथ द्वारा की गई थी, जिन्होंने दिखाया कि बैक्टीरिया के गैर-विषाणु उपभेदों की कुछ कोशिकाएं, जब वे विषाणु उपभेदों के साथ चूहों को संक्रमित करती हैं, तो रोगजनक गुण प्राप्त कर लेती हैं। आगे

6. सेल्यूलर और जेनेटिक इंजीनियरिंग

विभिन्न जीवाणु प्रजातियों में परिवर्तन का प्रदर्शन और अध्ययन किया गया है।

यह स्थापित किया गया है कि केवल कुछ, तथाकथित सक्षम कोशिकाएं (विदेशी डीएनए को शामिल करने और एक विशेष परिवर्तनकारी प्रोटीन को संश्लेषित करने में सक्षम) परिवर्तन करने में सक्षम हैं। किसी कोशिका की क्षमता पर्यावरणीय कारकों से भी निर्धारित होती है। पॉलीइथाइलीन ग्लाइकोल या कैल्शियम क्लोराइड से कोशिकाओं का उपचार करके इसे सुगम बनाया जा सकता है। कोशिका में प्रवेश के बाद, पुनः संयोजक डीएनए स्ट्रैंड में से एक का क्षरण होता है, और दूसरा, प्राप्तकर्ता डीएनए के एक समजात क्षेत्र के साथ पुनर्संयोजन के कारण, एक गुणसूत्र या एक्स्ट्राक्रोमोसोमल इकाई में शामिल किया जा सकता है। परिवर्तन आनुवंशिक जानकारी संचारित करने का सबसे सार्वभौमिक तरीका है और है उच्चतम मूल्यआनुवंशिक प्रौद्योगिकियों के लिए.

संयुग्मन आनुवंशिक सामग्री के आदान-प्रदान के तरीकों में से एक है, जिसमें दाता से प्राप्तकर्ता तक आनुवंशिक जानकारी का यूनिडायरेक्शनल स्थानांतरण होता है। यह स्थानांतरण विशेष संयुग्मी प्लास्मिड (प्रजनन कारक) के नियंत्रण में होता है। दाता कोशिका से प्राप्तकर्ता कोशिका तक सूचना का स्थानांतरण विशेष जननांग विली (पिली) के माध्यम से किया जाता है। सहायक प्लास्मिड की भागीदारी के साथ गैर-संयुग्मक प्लास्मिड का उपयोग करके जानकारी स्थानांतरित करना भी संभव है।

किसी वायरस या फ़ेज़ के जीन के पूरे सेट का स्थानांतरण, जिससे कोशिका में फ़ेज़ कणों का विकास होता है, ट्रांसफ़ेक्शन कहलाता है। तकनीक, जैसा कि जीवाणु कोशिकाओं पर लागू होता है, में स्फेरोप्लास्ट प्राप्त करना, न्यूक्लीज से ऊष्मायन माध्यम को शुद्ध करना और शुद्ध फ़ेज़ डीएनए जोड़ना शामिल है (प्रोटामाइन सल्फेट की उपस्थिति ट्रांसफ़ेक्शन की दक्षता को बढ़ाती है)। यह तकनीक विशेष शटल वायरल वैक्टर का उपयोग करके जानवरों और पौधों की कोशिकाओं पर लागू होती है।

पुनः संयोजक कोशिकाओं की स्क्रीनिंग और चयन। डिज़ाइन स्थानांतरित करने के बाद

रूएटेड डीएनए, एक नियम के रूप में, प्राप्तकर्ता कोशिकाओं का केवल एक छोटा सा हिस्सा ही आवश्यक जीन प्राप्त करता है। इसलिए, लक्ष्य जीन ले जाने वाली कोशिकाओं की पहचान एक बहुत ही महत्वपूर्ण कदम है।

पहले चरण में, वेक्टर ले जाने वाली कोशिकाओं की पहचान और चयन किया जाता है जिसके आधार पर डीएनए स्थानांतरण किया जाता है। चयन आनुवंशिक मार्करों का उपयोग करके किया जाता है जो वेक्टर को चिह्नित करते हैं। मुख्य मार्कर एंटीबायोटिक प्रतिरोध जीन हैं। इसलिए, चयन एक विशिष्ट एंटीबायोटिक युक्त मीडिया पर बीजारोपण कोशिकाओं द्वारा किया जाता है। इन मीडिया पर बीजारोपण के बाद, केवल वे कोशिकाएं जिनमें एंटीबायोटिक प्रतिरोध जीन वाले वेक्टर होते हैं, विकसित होती हैं।

दूसरे चरण में, वेक्टर और लक्ष्य जीन ले जाने वाली कोशिकाओं का चयन किया जाता है। इसके लिए, विधियों के दो समूहों का उपयोग किया जाता है: 1) प्राप्तकर्ता कोशिकाओं के डीएनए के प्रत्यक्ष विश्लेषण के आधार पर और 2) लक्ष्य जीन द्वारा एन्कोड किए गए लक्षण की पहचान के आधार पर। विधियों के पहले समूह का उपयोग करते समय, वेक्टर डीएनए को वांछित जीन वाली कोशिकाओं से अलग किया जाता है, और इस जीन को ले जाने वाले क्षेत्रों की खोज की जाती है। इसके बाद, जीन के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम का हिस्सा अनुक्रमित किया जाता है।

6. सेल्यूलर और जेनेटिक इंजीनियरिंग

एक अन्य विधि संभव है - एक जांच (वांछित जीन या उसके संबंधित एमआरएनए) के साथ कोशिकाओं से पृथक डीएनए का संकरण; पृथक डीएनए एकल-फंसे अवस्था में परिवर्तित हो जाता है और जांच के साथ इंटरैक्ट करता है। इसके बाद, डबल-स्ट्रैंडेड हाइब्रिड डीएनए अणुओं की उपस्थिति निर्धारित की जाती है। दूसरे विकल्प में, सीधे उन कोशिकाओं का चयन करना संभव है जो प्रोटीन को संश्लेषित करते हैं - लक्ष्य जीन के प्रतिलेखन और अनुवाद का उत्पाद। चयनात्मक मीडिया का भी उपयोग किया जाता है जो केवल उन कोशिकाओं के विकास का समर्थन करता है जिन्होंने जीन लक्ष्य प्राप्त कर लिया है।

आनुवंशिक इंजीनियरिंग विधियों का उपयोग करके, किसी दी गई योजना के अनुसार सूक्ष्मजीवों के नए रूपों का निर्माण करना संभव है, जो यूकेरियोटिक जीवों सहित विभिन्न प्रकार के उत्पादों को संश्लेषित करने में सक्षम हैं। पुनः संयोजक माइक्रोबियल कोशिकाएं नियंत्रित परिस्थितियों में तेजी से बढ़ती हैं और सस्ते सहित विभिन्न प्रकार के सबस्ट्रेट्स का उपयोग करने में सक्षम होती हैं।

आनुवंशिक हेरफेर के दौरान उत्पन्न होने वाली मुख्य समस्याएं इस प्रकार हैं: 1) परिवर्तन के दौरान, विदेशी वातावरण में प्रवेश करने वाले जीन प्रोटीज़ के संपर्क में आते हैं, इसलिए उन्हें संरक्षित किया जाना चाहिए; 2) एक नियम के रूप में, प्रत्यारोपित जीन का उत्पाद कोशिकाओं में जमा हो जाता है और पर्यावरण में जारी नहीं किया जाता है; 3) सर्वाधिक वांछनीय लक्षण किसी एक द्वारा नहीं, बल्कि जीनों के एक समूह द्वारा कूटबद्ध होते हैं। यह सब स्थानांतरण को महत्वपूर्ण रूप से जटिल बनाता है और प्रत्येक जीन के अनुक्रमिक प्रत्यारोपण के लिए प्रौद्योगिकी के विकास की आवश्यकता होती है।

आज तक, जेनेटिक इंजीनियरिंग ने सभी जीवित साम्राज्यों में महारत हासिल कर ली है। "विदेशी" जीन की फेनोटाइपिक अभिव्यक्ति (अभिव्यक्ति) बैक्टीरिया, यीस्ट, कवक, पौधों और जानवरों में प्राप्त की गई है। सबसे व्यापक रूप से अध्ययन किए गए सूक्ष्मजीवों की कोशिकाओं पर शानदार सफलताएँ हासिल की गई हैं। पौधों और उच्चतर जानवरों में पुनः संयोजक डीएनए का युग अभी शुरू हो रहा है। जानवरों की जेनेटिक इंजीनियरिंग के क्षेत्र में क्लोनिंग

माउस के जीन β-ग्लोबिन, फ़ेज λ। अफ़्रीकी हरे बंदर की किडनी कोशिकाओं के अलावा, मानव कोशिकाओं सहित नए प्रकार के पशु कोशिका संवर्धन का परीक्षण किया जा रहा है। उदाहरण के लिए, जिप्सी मॉथ कोशिकाओं में वायरल वेक्टर का उपयोग करके, मानव β-इंटरफेरॉन जीन की अभिव्यक्ति प्राप्त करना संभव था। इस जीन को स्तनधारी कोशिकाओं में भी क्लोन किया गया है। मानव आनुवंशिक इंजीनियरिंग में, पौधों की आनुवंशिक इंजीनियरिंग की तरह, ऊतक-विशिष्ट जीन अभिव्यक्ति अभी तक हासिल नहीं की गई है। इस समस्या का समाधान कुछ प्रमोटर नियामक क्षेत्रों को निर्मित वैक्टरों में पेश करके खोजा जाता है। पशुओं की कृषि नस्लों में सुधार की संभावना एक दूर का काम बनी हुई है। आज तक, प्रजनन क्षमता, दूध की उपज और वसा की मात्रा, रोगों के प्रति बढ़ी हुई प्रतिरोधक क्षमता आदि जैसे लक्षणों के आनुवंशिकी के बारे में व्यावहारिक रूप से कोई जानकारी नहीं है। इससे इस क्षेत्र में आनुवंशिक हेरफेर के प्रयासों में बाधा आती है।

जेनेटिक इंजीनियरिंग न केवल मूल्यवान यौगिकों के नए उत्पादकों को जैव प्रौद्योगिकीविदों के हाथों में सौंपती है, बल्कि पहले से ही पारंपरिक रूप से उपयोग किए जाने वाले जीवों के मूल्यवान गुणों की दक्षता में भी सुधार और वृद्धि करती है। सामान्य

6. सेल्यूलर और जेनेटिक इंजीनियरिंग

उपयोगी उत्पाद की उपज बढ़ाने के सर्वोत्तम तरीकों में से एक प्रवर्धन है

tion - जीन प्रतियों की संख्या में वृद्धि . कई लक्षित समर्थकों की शिक्षा-

उत्पादों (अमीनो एसिड, विटामिन, एंटीबायोटिक्स, आदि) को एक लंबे जैव रासायनिक संश्लेषण मार्ग की विशेषता होती है, जिसे एक नहीं, बल्कि दर्जनों जीनों द्वारा नियंत्रित किया जाता है। इन जीनों को अलग करना और प्रवर्धन का उपयोग करके क्लोनिंग करना एक कठिन, लेकिन कुछ मामलों में संभव कार्य है। स्थानीय उपयोग से उपयोगी उत्पाद की उपज में भी वृद्धि होती है

इन विट्रो में लाइज्ड (साइट-विशिष्ट) उत्परिवर्तन : रासायनिक उत्परिवर्तन का उपयोग करके, कोशिका के संपूर्ण जीनोम को संसाधित नहीं किया जाता है, बल्कि प्रतिबंध के माध्यम से इसके टुकड़े को प्राप्त किया जाता है।

6.2 इन विट्रो में जीवों के आनुवंशिक डिजाइन के लिए प्रौद्योगिकियां। जीन क्लोनिंग के लिए डीएनए के स्रोत (प्रतिबंध, एंजाइमैटिक और रासायनिक-एंजाइमेटिक जीन संश्लेषण)।

पुनः संयोजक डीएनए में जीन की अभिव्यक्ति के लिए तरीके। इंसुलिन, सोमाटोट्रोपिन, इंटरफेरॉन के औद्योगिक रूप से महत्वपूर्ण उत्पादकों की जेनेटिक इंजीनियरिंग

पुनः संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी के विकास से यूकेरियोटिक जीन को अलग करना और उन्हें विषम प्रणालियों में व्यक्त करना संभव हो गया है। वर्तमान में, आनुवंशिक इंजीनियरिंग विधियाँ प्रोकैरियोटिक और यूकेरियोटिक कोशिकाओं में कार्य करने में सक्षम आनुवंशिक प्रणालियों का निर्माण करना संभव बनाती हैं। इन क्षमताओं का उपयोग नए मूल्यवान गुणों वाले जीवों को बनाने के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए, यूकेरियोटिक प्रोटीन को संश्लेषित करने में सक्षम जीवाणु उपभेद।

प्रोटीन उत्पादों में हार्मोन जैसे जैविक रूप से सक्रिय पदार्थ बहुत रुचि रखते हैं। इनमें प्रोटीन और पेप्टाइड हार्मोन महत्वपूर्ण स्थान रखते हैं। ये हार्मोन, जिनमें से कई की चिकित्सा में तत्काल आवश्यकता है, हाल तक जानवरों के ऊतकों से निष्कर्षण द्वारा प्राप्त किए गए थे, बशर्ते कि हार्मोन में स्पष्ट प्रजाति विशिष्टता न हो। रासायनिक संश्लेषण द्वारा अपेक्षाकृत कम पेप्टाइड हार्मोन प्राप्त करने का प्रयास किया गया। लेकिन उत्पादन की यह विधि कई दर्जन इकाइयों से बने अणुओं के लिए भी लाभहीन साबित हुई। अत्यधिक स्पष्ट प्रजाति विशिष्टता (विकास हार्मोन सोमाटोट्रोपिन) वाले हार्मोन का एकमात्र स्रोत मृत लोगों के अंग थे।

जेनेटिक इंजीनियरिंग में प्रगति ने माइक्रोबियल कोशिकाओं में कई हार्मोनों के संश्लेषण के लिए जीन की क्लोनिंग की संभावना की उम्मीदें बढ़ा दी हैं। ये उम्मीदें काफी हद तक उचित थीं, सबसे पहले, पेप्टाइड हार्मोन के सूक्ष्मजीवविज्ञानी संश्लेषण के उदाहरण से।

14-मेर पेप्टाइड हार्मोन सोमाटोस्टैटिन (सोमाटोट्रोपिन प्रतिपक्षी) को एन्कोड करने वाले रासायनिक रूप से संश्लेषित डीएनए न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम की अभिव्यक्ति पर पहला सफल परिणाम 1977 में जेनेटेक कंपनी द्वारा संयुक्त राज्य अमेरिका में प्राप्त किया गया था। विनाश प्रक्रिया को रोकने के लिए

6. सेल्यूलर और जेनेटिक इंजीनियरिंग

पेप्टिडेज़ के प्रभाव में जीवाणु कोशिकाओं में हार्मोन का अध्ययन करने के लिए, लेखकों ने एक दृष्टिकोण का उपयोग किया जिसे बाद में अन्य पेप्टाइड हार्मोन प्राप्त करने के लिए सफलतापूर्वक उपयोग किया गया। एक हाइब्रिड जीन का निर्माण किया गया था, जिसका एक हिस्सा एस्चेरिचिया कोली के β-गैलेक्टोसिडेज़ एंजाइम के लिए जीन से लिया गया था, और शेष सोमैटोस्टैटिन को एन्कोड करने वाला एक टुकड़ा था (टुकड़े को रासायनिक रूप से संश्लेषित किया गया था)। में दाखिल हुए जीवाणु कोशिकाएंहाइब्रिड जीन ने चिमेरा प्रोटीन के संश्लेषण को निर्देशित किया जिसमें β-गैलेक्टोसिडेज़ के 90% से अधिक अमीनो एसिड अनुक्रम शामिल थे। बाकी सोमैटोस्टैटिन था। दो मूल जीनों के क्षेत्र के जंक्शन पर अमीनो एसिड मेथिओनिन के लिए एक कोडन था। उत्तरार्द्ध ने सायनोजेन ब्रोमाइड के साथ हाइब्रिड प्रोटीन का इलाज करना संभव बना दिया, जो मेथियोनीन द्वारा गठित पेप्टाइड बंधन को तोड़ देता है; ब्रेकडाउन उत्पादों में सोमैटोस्टैटिन पाया गया। इस दृष्टिकोण का उपयोग कई पेप्टाइड हार्मोन (इंसुलिन की ए- और बी-श्रृंखला, न्यूरोपेप्टाइड लेहेनकेफेलिन, ब्रैडीकाइनिन, एंजियोटेंसिन, आदि) प्राप्त करने के लिए किया गया है।

आनुवंशिक इंजीनियरिंग विधियों का उपयोग करके, कम समय में सुपर-उत्पादक सूक्ष्मजीवों का निर्माण किया गया है, जिससे उच्च पैदावार में कई वायरल और पशु प्रोटीन प्राप्त करना संभव हो गया है। ऐसे स्ट्रेन बनाए गए हैं जिनमें 20% तक सेलुलर प्रोटीन आनुवंशिक रूप से इंजीनियर किए गए उत्पादों से बना है, उदाहरण के लिए, हेपेटाइटिस बी वायरस का गाय एंटीजन, पैर और मुंह रोग वायरस का मुख्य कैप्सिड एंटीजन, बछड़ा रेनिन, सतह एंटीजन हेपेटाइटिस बी वायरस, आदि।

पुनः संयोजक इंसुलिन की तैयारी. हार्मोन इंसुलिन दो पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं, ए और बी, क्रमशः 20 और 30 अमीनो एसिड से निर्मित होता है। सर्किट का क्रम 1955 में सेंगर द्वारा स्थापित किया गया था। 170 रासायनिक प्रतिक्रियाओं सहित दोनों श्रृंखलाओं का संश्लेषण 1963 में संयुक्त राज्य अमेरिका, जर्मनी और चीन में महसूस किया गया था। लेकिन इतनी जटिल प्रक्रिया को उद्योग में स्थानांतरित करना असंभव हो गया। 1980 तक, इंसुलिन को अग्न्याशय से अलग करके प्राप्त किया जाता था (गाय के अग्न्याशय का वजन होता है) 200–250 जी, और 100 ग्राम क्रिस्टलीय इंसुलिन प्राप्त करने के लिए 1 किलो तक कच्चे माल की आवश्यकता होती है)। इसलिए, इसकी ज़रूरतें पूरी तरह से संतुष्ट नहीं थीं। इस प्रकार, 1979 में, मधुमेह के 6 मिलियन पंजीकृत रोगियों में से केवल 4 मिलियन लोगों को इंसुलिन प्राप्त हुआ। 1980 में, डेनिश कंपनी नोवो इंडस्ट्री ने एलेनिन अवशेषों के एंजाइमेटिक प्रतिस्थापन द्वारा सुअर इंसुलिन को मानव इंसुलिन में परिवर्तित करने की एक विधि विकसित की, जो है 30 वीं श्रृंखला बी में अमीनो एसिड, थ्रेओनीन अवशेष तक। परिणामस्वरूप, एकल-घटक मानव इंसुलिन 99 प्राप्त हुआ% स्वच्छता। जानवर के शरीर में, दो पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएं शुरू में 109 अमीनो एसिड लंबे एक प्रोटीन अणु के हिस्से होती हैं - यह प्रीप्रोइन्सुलिन है। जब अग्नाशयी कोशिकाओं में संश्लेषित किया जाता है, तो पहले 23 अमीनो एसिड कोशिका झिल्ली में अणु के परिवहन के लिए एक संकेत के रूप में काम करते हैं। ये अमीनो एसिड विभाजित होकर प्रोइन्सुलिन बनाते हैं, जो 86 अमीनो एसिड लंबा होता है।

1980 में, गिल्बर्ट और उनके सहयोगियों ने चूहे के अग्न्याशय β-सेल ट्यूमर से इंसुलिन एमआरएनए को अलग कर दिया (उस समय हेरफेर की अनुमति नहीं थी)।

6. सेल्यूलर और जेनेटिक इंजीनियरिंग

6.2 जीवों के आनुवंशिक डिजाइन के लिए प्रौद्योगिकियां एनविट्रो। जीन क्लोनिंग के लिए डीएनए के स्रोत। डीएनए प्रस्तुत करने की विधियाँ...

मानव जीन से प्रभावित होना)। एमआरएनए की परिणामी डीएनए कॉपी को पीबीआर 322 प्लास्मिड में डाला गया था मध्य भागपेनिसिलिनेज़ जीन (एंजाइम सामान्यतः कोशिका से निकलता है), जिसे जीवाणु में ले जाया गया था। निर्मित प्लास्मिड में प्रोइन्सुलिन की संरचना के बारे में जानकारी शामिल थी, न कि प्रीप्रोइन्सुलिन में। ई. कोली कोशिकाओं में एमआरएनए के अनुवाद के दौरान, पेनिसिलिनेज और प्रोइंसुलिन अनुक्रम युक्त एक संकर प्रोटीन को संश्लेषित किया गया था। इस प्रोटीन से हार्मोन ट्रिप्सिन के साथ टूट गया था। यह साबित हो चुका है कि इस तरह से प्राप्त प्रोटीन अग्न्याशय हार्मोन के समान ही चीनी चयापचय को प्रभावित करता है। 1979 में, संयुक्त राज्य अमेरिका में, इंसुलिन की ए- और बी-श्रृंखलाओं को एन्कोड करने वाले जीन को तीन महीने के भीतर संश्लेषित किया गया था; जीनों को क्रमशः 18 और 11 ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स से इकट्ठा किया गया था। इसके बाद, जीन को एस्चेरिचिया कोली के β-गैलेक्टोसिडेज़ जीन के अंत में एक प्लास्मिड में डाला गया, जैसे कि सोमैटोस्टैटिन के उत्पादन में।

ई. कोली कोशिकाओं में, प्रोइन्सुलिन को भी संश्लेषित किया जाता है, न कि केवल इसकी व्यक्तिगत श्रृंखलाओं में। एक डीएनए कॉपी को पृथक टेम्पलेट एमआरएनए से संश्लेषित किया गया था। प्रोइन्सुलिन के संश्लेषण के कुछ फायदे हैं, क्योंकि हार्मोन के निष्कर्षण और शुद्धिकरण की प्रक्रियाएं न्यूनतम हैं।

विभिन्न तकनीकों (प्लास्मिड प्रवर्धन, प्रविष्ट पुनः संयोजक डीएनए का एनकैप्सुलेशन, प्राप्तकर्ता कोशिकाओं की प्रोटीयोलाइटिक गतिविधि का दमन) का उपयोग करके आनुवंशिक रूप से इंजीनियर उत्पादक उपभेदों को प्राप्त करने की तकनीक में सुधार करने से 200 मिलीग्राम/लीटर संस्कृति तक हार्मोन की उच्च पैदावार प्राप्त करना संभव हो गया है। . आनुवंशिक रूप से इंजीनियर प्रोटीन के चिकित्सा, जैविक और नैदानिक परीक्षणों ने दवा की उपयुक्तता को दिखाया और 1982 में इसे कई देशों में उत्पादन के लिए मंजूरी दे दी गई।

सोमाटोट्रोपिन का जैवसंश्लेषण।सोमाटोट्रोपिन (पिट्यूटरी वृद्धि हार्मोन) को पहली बार 1963 में शव सामग्री से अलग किया गया था। तैयार फार्मास्युटिकल तैयारी के संदर्भ में एक पिट्यूटरी ग्रंथि से हार्मोन का उत्पादन लगभग 4-6 मिलीग्राम था। बौनेपन के इलाज के लिए आवश्यक खुराक एक वर्ष के लिए प्रति सप्ताह 6 मिलीग्राम है। द्रव्यमान की कमी के अलावा, निष्कर्षण द्वारा प्राप्त दवा विषम थी; इसके खिलाफ एंटीबॉडी का उत्पादन किया गया, जिसने हार्मोन के प्रभाव को नकार दिया। इसके अलावा, यह खतरा भी था कि दवा लेने पर शरीर धीरे-धीरे विकसित होने वाले वायरस से संक्रमित हो सकता है। इसलिए, इस दवा को प्राप्त करने वाले बच्चों को कई वर्षों तक चिकित्सीय पर्यवेक्षण की आवश्यकता होती है।

आनुवंशिक रूप से इंजीनियर की गई दवा के निस्संदेह फायदे हैं: यह उपलब्ध है बड़ी मात्रा, सजातीय, इसमें वायरस नहीं होते हैं। सोमाटोट्रोपिन का संश्लेषण, जिसमें 191 अमीनो एसिड अवशेष शामिल हैं, संयुक्त राज्य अमेरिका में 1979 में गोएडेल और सहकर्मियों (जेनेंटेक कंपनी) द्वारा किया गया था।

रासायनिक-एंजाइमी डीएनए संश्लेषण एक सोमाटोट्रोपिन अग्रदूत को एन्कोडिंग करने वाला जीन उत्पन्न करता है, इसलिए एक विशेष क्लोनिंग मार्ग चुना गया था। पहले चरण में, एमआरएनए की एक डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए कॉपी क्लोन की गई थी और, प्रतिबंध पाचन द्वारा, पहले 23 अमीनो एसिड को छोड़कर, हार्मोन के पूरे अमीनो एसिड अनुक्रम को एन्कोडिंग करने वाला एक अनुक्रम प्राप्त किया गया था। इसके बाद, शुरुआत में एएनजी स्टार्ट कोडन के साथ इन 23 अमीनो एसिड से संबंधित एक सिंथेटिक पॉलीन्यूक्लियोटाइड क्लोन किया गया था। दो प्राप्त-

6. सेल्यूलर और जेनेटिक इंजीनियरिंग

इन टुकड़ों को लैक प्रमोटर्स और राइबोसोम बाइंडिंग साइट की एक जोड़ी से जोड़ा और समायोजित किया गया था। इंजीनियर्ड जीन को ई. कोली में प्रत्यारोपित किया गया। बैक्टीरिया में संश्लेषित हार्मोन में आवश्यक आणविक भार होता था और यह किसी प्रोटीन से जुड़ा नहीं था; इसकी उपज प्रति कोशिका लगभग 100,000 अणु थी। हालाँकि, हार्मोन में पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला के एन-टर्मिनस पर एक अतिरिक्त मेथियोनीन अवशेष होता था; जब बाद को हटा दिया गया, तो हार्मोन की उपज कम थी।

1980 में, साक्ष्य प्राप्त हुआ कि आनुवंशिक रूप से इंजीनियर सोमाटोट्रोपिन में मूल हार्मोन की जैविक गतिविधि होती है। दवा का क्लिनिकल परीक्षण भी सफल रहा। 1982 में, पेरिस में पाश्चर इंस्टीट्यूट में इंजीनियर एस्चेरिचिया कोली के आधार पर हार्मोन भी प्राप्त किया गया था। 1990 तक, हार्मोन की कीमत गिरकर $5/यूनिट हो गई थी। वर्तमान में, इसका उपयोग पशुधन की वृद्धि, दूध की पैदावार आदि को प्रोत्साहित करने के लिए पशुधन खेती में किया जा रहा है।

इंटरफेरॉन प्राप्त करना।इंटरफेरॉन प्रोटीन का एक समूह है जो कशेरुकियों की परमाणु कोशिकाओं में उत्पन्न हो सकता है। ये शक्तिशाली प्रेरक प्रोटीन हैं जो निरर्थक प्रतिरोध का एक कारक हैं जो शरीर के होमियोस्टैसिस को बनाए रखते हैं। इंटरफेरॉन प्रणाली का शरीर में एक नियामक कार्य होता है, क्योंकि यह विभिन्न जैव रासायनिक प्रक्रियाओं को संशोधित करने में सक्षम है। कशेरुक इंटरफेरॉन, सहित

मनुष्यों सहित, तीन समूहों में विभाजित हैं: α, β, γ, क्रमशः, ल्यूकोसाइट, फ़ाइब्रोब्लास्ट और प्रतिरक्षा।

70 के दशक के उत्तरार्ध में, कैंसर की रोकथाम सहित चिकित्सा के लिए इंटरफेरॉन का संभावित महत्व स्पष्ट हो गया। पर्याप्त मात्रा में इंटरफेरॉन की कमी और पारंपरिक तरीके (रक्त से अलगाव) से प्राप्त दवाओं की उच्च लागत के कारण नैदानिक परीक्षणों में बाधा उत्पन्न हुई है। तो, 1978 में, प्राप्त करने के लिए एक श्रोत

0.1 हेलसिंकी की केंद्रीय स्वास्थ्य प्रयोगशाला में शुद्ध इंटरफेरॉन का जी (प्रयोगशाला ल्यूकोसाइट्स से इंटरफेरॉन के उत्पादन में विश्व में अग्रणी है) स्वस्थ लोग) 50,000 लीटर रक्त को संसाधित करके प्राप्त किए गए थे। दवा की परिणामी मात्रा 10,000 मामलों में वायरल संक्रमण के खिलाफ उपचार प्रदान कर सकती है। इंटरफेरॉन प्राप्त करने की संभावनाएँ आनुवंशिक इंजीनियरिंग से जुड़ी थीं।

में 1980 में, संयुक्त राज्य अमेरिका में गिल्बर्ट और वीसमैन आनुवंशिक रूप से इंजीनियर ई. कोली में इंटरफेरॉन प्राप्त करने में सफल रहे। उनके सामने आने वाली प्रारंभिक कठिनाई श्वेत रक्त कोशिकाओं में एमआरएनए का निम्न स्तर था, यहां तक कि वायरस संक्रमण से प्रेरित कोशिकाओं में भी। 17 लीटर रक्त को संसाधित करके एमआरएनए को अलग करना और प्राप्त करना संभव थाडीएनए कॉपी. बाद वाले को प्लास्मिड में डाला गया और ई. कोली में क्लोन किया गया। 20,000 से अधिक क्लोनों का परीक्षण किया गया। कुछ क्लोन इंटरफेरॉन को संश्लेषित करने में सक्षम थे, लेकिन कम उपज के साथ, प्रति कोशिका 1-2 अणु। इसी तरह के अध्ययन जापान, इंग्लैंड, फ्रांस और रूस में भी किए गए।

में 1980 न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम स्थापित किए गएα - और β - इंटरफेरॉन: फ़ाइब्रोब्लास्ट इंटरफेरॉन एमआरएनए में 836 न्यूक्लियोटाइड होते हैं

6. सेल्यूलर और जेनेटिक इंजीनियरिंग

डोव; इनमें से 72 और 203 न्यूक्लियोटाइड 5' और 3' अअनुवादित क्षेत्रों में हैं, 63 कोशिकाओं से इंटरफेरॉन के स्राव के लिए जिम्मेदार पेप्टाइड को एनकोड करते हैं, और 498 न्यूक्लियोटाइड इंटरफेरॉन के 166 अमीनो एसिड अवशेषों को एनकोड करते हैं। इसके बाद, α- और β-इंटरफेरॉन जीन रासायनिक संश्लेषण द्वारा प्राप्त किए गए और ई. कोलाई में क्लोन किए गए। 1981 में, प्रतिरक्षा इंटरफेरॉन के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम को समझा गया, जो पहले दो से काफी अलग था, लेकिन अणु के आकार में तुलनीय था। एक महत्वपूर्ण बिंदु मानव ल्यूकोसाइट इंटरफेरॉन जीन का पूर्ण संश्लेषण था, जो यूके में इंपीरियल केमिकल इंडस्ट्री कंपनी और लीसेस्टर विश्वविद्यालय में स्कूल ऑफ बायोलॉजिकल साइंसेज के कर्मचारियों द्वारा किया गया था। डेढ़ साल के भीतर, इंटरफेरॉन की डीएनए प्रतिलिपि का पूरा अनुक्रम संश्लेषित किया गया, जो α 1-इंटरफेरॉन को एन्कोड करने में सक्षम था। ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स का संश्लेषण एक नई विधि द्वारा किया गया, जिससे जीन संश्लेषण में काफी तेजी आई। सबसे पहले, एक न्यूक्लियोटाइड को पॉलीएक्रिलामाइड राल से जोड़ा गया था; इसके बाद, निर्जल पाइरीडीन में एक संघनक एजेंट का उपयोग करके न्यूक्लियोटाइड जोड़े को जोड़ा गया। प्रत्येक चक्र डेढ़ घंटे तक चला, इसलिए एक वर्ष के भीतर 5000 न्यूक्लियोटाइड लंबे अनुक्रम को संश्लेषित करना संभव था। 67 ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड को संश्लेषित किया गया और लिगेज का उपयोग करके 514 न्यूक्लियोटाइड जोड़े वाले डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए में संयोजित किया गया। परिणामी जीन को दो बैक्टीरिया की कोशिकाओं में डाला गया: ई. कोलाई,

मिथाइलोफिलस मिथाइलोट्रोफस, और अभिव्यक्ति प्राप्त की गई थी।

सेल कल्चर विधि की तुलना में आनुवंशिक रूप से इंजीनियर इंटरफेरॉन प्राप्त करने के प्रयासों से लागत में 100 गुना से अधिक की कमी आई है। आनुवंशिक रूप से इंजीनियर किए गए बैक्टीरिया और यीस्ट कोशिकाओं के आधार पर विभिन्न प्रकार के इंटरफेरॉन प्राप्त किए गए हैं। इससे दवाओं के बायोमेडिकल और क्लिनिकल परीक्षण शुरू करना संभव हो गया। 1980-1981 के दौरान प्राप्त इंटरफेरॉन की तैयारी 80% शुद्ध थी और प्रति 1 मिलीग्राम प्रोटीन में 107 से अधिक अंतर्राष्ट्रीय इकाइयों की विशिष्ट गतिविधि थी। इस अवधि के दौरान शुरू किए गए इंटरफेरॉन के नैदानिक परीक्षणों का विस्तार इसकी शुद्धि की डिग्री में वृद्धि पर निर्भर करता है। इस दिशा में प्रगति मोनोक्लोनल एंटीबॉडी के उपयोग से हासिल की गई है, जिसका उपयोग एफ़िनिटी क्रोमैटोग्राफी (जिसमें वांछित प्रोटीन को एंटीबॉडी के साथ एक कॉलम पर बनाए रखा जाता है) के लिए किया जा सकता है।

6.3 सेलुलर इंजीनियरिंग. विवो में सेल इंजीनियरिंग विधियों का उपयोग करके जैविक एजेंटों का उत्पादन। उत्परिवर्तन।

म्यूटेंट प्राप्त करने और अलग करने की विधियाँ। यूकेरियोटिक कोशिकाओं का संकरण।

प्लास्मिड और बैक्टीरिया का संयुग्मन। फागिक पारगमन. प्रोटोप्लास्ट संलयन की तकनीक. हाइब्रिडोमस।

मोनोक्लोनल एंटीबॉडी की तैयारी और उपयोग

6. सेल्यूलर और जेनेटिक इंजीनियरिंग

परंपरागत रूप से, अधिक सक्रिय जैविक एजेंट प्राप्त करने के लिए,

चयन और उत्परिवर्तन बदल गया।चयन उत्परिवर्ती का निर्देशित चयन है

- ऐसे जीव जिनकी आनुवंशिकता में डीएनए के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम में संरचनात्मक संशोधन के परिणामस्वरूप अचानक परिवर्तन हो गया है। चयन का सामान्य मार्ग वांछित उत्पादकों के अंध चयन से लेकर उनके जीनोम के सचेतन डिजाइन तक का मार्ग है। पारंपरिक चयन विधियों ने एक बार सूक्ष्मजीवों का उपयोग करके विभिन्न प्रौद्योगिकियों के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई थी। बीयर, वाइन, बेकिंग, एसिटिक एसिड और अन्य सूक्ष्मजीवों के उपभेदों का चयन किया गया। चयन विधि की सीमाएँ जीनोम में परिवर्तन के लिए अग्रणी सहज उत्परिवर्तन की कम आवृत्ति से जुड़ी हैं। उत्परिवर्तन होने के लिए एक जीन को औसतन 106-108 बार दोगुना होना चाहिए।

चयन प्रक्रिया में उल्लेखनीय तेजी आती है प्रेरित उत्परिवर्तन(जीनोम को कृत्रिम क्षति के कारण किसी जैविक वस्तु के उत्परिवर्तन की आवृत्ति में तेज वृद्धि)। पराबैंगनी और एक्स-रे विकिरण और कई रासायनिक यौगिकों (नाइट्रस एसिड, ब्रोमुरासिल, एंटीबायोटिक्स, आदि) में एक उत्परिवर्तजन प्रभाव होता है। जनसंख्या को उत्परिवर्तजन से उपचारित करने के बाद, परिणामी क्लोनों की कुल स्क्रीनिंग (सत्यापन) की जाती है और सबसे अधिक उत्पादक क्लोनों का चयन किया जाता है। चयनित क्लोनों को पुन: संसाधित किया जाता है और उत्पादक क्लोनों को फिर से चुना जाता है, अर्थात, रुचि की विशेषता के अनुसार चरणबद्ध चयन किया जाता है।

इस काम में काफी मेहनत और समय लगता है. आनुवंशिक विनिमय विधियों के साथ संयोजन करके चरणबद्ध चयन के नुकसान को काफी हद तक दूर किया जा सकता है।

जेनेटिक डिज़ाइन इन विवो (सेल इंजीनियरिंग) में म्यूटेंट प्राप्त करना और अलग करना और उपयोग करना शामिल है विभिन्न तरीकों सेजीवित कोशिकाओं की वंशानुगत जानकारी का आदान-प्रदान

सेल इंजीनियरिंग का आधार गैर-प्रजनन कोशिकाओं का संलयन (दैहिक कोशिकाओं का संकरण) है, जिससे एक संपूर्ण इकाई बनती है। कोशिका संलयन पूर्ण हो सकता है, या प्राप्तकर्ता कोशिका दाता कोशिका के अलग-अलग हिस्सों (माइटोकॉन्ड्रिया, साइटोप्लाज्म, परमाणु जीनोम, क्लोरोप्लास्ट, आदि) को प्राप्त कर सकती है। पुनर्संयोजन जीवित कोशिकाओं की आनुवंशिक जानकारी के आदान-प्रदान की विभिन्न प्रक्रियाओं (यूकेरियोटिक कोशिकाओं में यौन और पैरासेक्सुअल प्रक्रियाएं; प्रोकैरियोट्स में संयुग्मन, परिवर्तन और पारगमन, साथ ही सार्वभौमिक विधि - प्रोटोप्लास्ट संलयन) के कारण होता है।

संकरण के दौरान, सूक्ष्मजीवों के आनुवंशिक रूप से चिह्नित उपभेदों को लिया जाता है (आमतौर पर ऑक्सोट्रोफिक म्यूटेंट या विकास अवरोधकों के प्रतिरोधी म्यूटेंट)। कोशिका संलयन (संयोजन) के परिणामस्वरूप, यीस्ट, कवक और शैवाल में संकर बनते हैं। यदि मूल कोशिकाएँ अगुणित थीं, तो परमाणु संलयन के परिणामस्वरूप, एक द्विगुणित कोशिका (युग्मज) प्रकट होती है, जो नाभिक में गुणसूत्रों का दोहरा सेट ले जाती है। कुछ प्रतिनिधियों में, नाभिक तुरंत अर्धसूत्रीविभाजन से गुजरता है, जिसके दौरान प्रत्येक गुणसूत्र विभाजित हो जाता है। समरूप गुणसूत्र जोड़े बनाते हैं और क्रॉसिंग के परिणामस्वरूप अपने क्रोमैटिड के कुछ हिस्सों का आदान-प्रदान करते हैं। इसके बाद, अगुणित यौन बीजाणु बनते हैं, जिनमें से प्रत्येक में जीन का एक सेट होता है जो जीन पुनर्संयोजन के परिणामस्वरूप मूल कोशिकाओं को अलग करता है

6. सेल्यूलर और जेनेटिक इंजीनियरिंग

6.3 सेलुलर इंजीनियरिंग. प्राप्त करें जैविक सेल विधियों का उपयोग करने वाले एजेंट। विवो इंजीनियरिंग में. उत्परिवर्तन। प्राप्त करने के तरीके और म्यूटेंट का अलगाव

एक ही गुणसूत्र, साथ ही गुणसूत्र युग्मों के वितरण में विभिन्न गुणसूत्र। यदि संलयन के बाद नाभिक संलयन नहीं करते हैं, तो मिश्रित साइटोप्लाज्म और विभिन्न मूल (हेटेरोकेरियन) के नाभिक के साथ फॉर्म बनते हैं। ऐसे रूप कवक, विशेष रूप से पेनिसिलिन उत्पादकों की विशेषता हैं। जब परिणामी विषमयुग्मजी द्विगुणित या हेटेरोकेरियन पुनरुत्पादित होते हैं, तो विभाजन होता है - संतानों में अभिव्यक्ति, जो न केवल प्रमुख, बल्कि माता-पिता की अप्रभावी विशेषताओं को भी प्रकट करती है। औद्योगिक रूप से महत्वपूर्ण उत्पादक सूक्ष्मजीवों के आनुवंशिक अभ्यास में यौन और पैरासेक्सुअल प्रक्रियाओं का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

बैक्टीरिया में, आनुवंशिक जानकारी का आदान-प्रदान परस्पर क्रिया के परिणामस्वरूप होता है संयुग्मी प्लास्मिड (संयुग्मन). पहली बार के लिए

ई. कोलाई K-12 में आयन देखा गया। संयुग्मी क्रॉसिंग के लिए, दाता और प्राप्तकर्ता संस्कृतियों को पोषक शोरबा में या अगर मीडिया की सतह पर एक साथ मिश्रित और ऊष्मायन किया जाता है। परिणामी संयुग्मन पुल का उपयोग करके कोशिकाएँ एक दूसरे से जुड़ी होती हैं; पुल के माध्यम से, प्लास्मिड गुणसूत्र की एक विशिष्ट साइट प्राप्तकर्ता को स्थानांतरित की जाती है। इस प्रकार, 37 डिग्री सेल्सियस पर, पूरे गुणसूत्र को स्थानांतरित करने में लगभग 90 मिनट लगते हैं। संयुग्मन खुल गया है और आनुवंशिक विश्लेषण और तनाव निर्माण के लिए व्यापक संभावनाएं खुल रही हैं।

ट्रांसडक्शन एक फ़ेज़ का उपयोग करके प्राप्तकर्ता कोशिका से दाता कोशिका में आनुवंशिक जानकारी स्थानांतरित करने की प्रक्रिया है . पहली बार यह प्रो-

इस प्रक्रिया का वर्णन 1952 में ज़िंडर और लीडरबर्ग द्वारा किया गया था। पारगमन इस तथ्य पर आधारित है कि बैक्टीरिया में फ़ेज के प्रजनन के दौरान, ऐसे कण बन सकते हैं जिनमें फ़ेज़ डीएनए और बैक्टीरिया डीएनए के टुकड़े होते हैं। ट्रांसडक्शन को अंजाम देने के लिए, आपको दाता तनाव की कोशिकाओं में फेज को गुणा करना होगा और फिर प्राप्तकर्ता कोशिकाओं को इसके साथ संक्रमित करना होगा। पुनः संयोजक रूपों का चयन चयनात्मक मीडिया पर किया जाता है जो मूल रूपों के विकास का समर्थन नहीं करता है।

में हाल के वर्षों में इसका बहुत व्यापक रूप से उपयोग किया गया हैप्रोटोप्लास्ट संलयन विधि.यह विधि विभिन्न मूल की कोशिकाओं में आनुवंशिक जानकारी पेश करने का एक सार्वभौमिक तरीका प्रतीत होता है। विधि की सरलता इसे औद्योगिक रूप से महत्वपूर्ण उत्पादकों के चयन के लिए सुलभ बनाती है। यह विधि अंतरविशिष्ट और अंतरजेनेरिक संकर प्राप्त करने और जीवित चीजों के फ़ाइलोजेनेटिक रूप से दूर के रूपों को पार करने की नई संभावनाएं खोलती है। बैक्टीरिया, यीस्ट और पौधों की कोशिकाओं के संलयन से सकारात्मक परिणाम प्राप्त हुए। अंतरविशिष्ट और अंतरजेनेरिक खमीर संकर प्राप्त किए गए। विभिन्न प्रकार के बैक्टीरिया और कवक की कोशिकाओं के संलयन के प्रमाण मिले हैं। विभिन्न साम्राज्यों से संबंधित जीवों की कोशिकाओं के संलयन के परिणामस्वरूप संकर कोशिकाएं प्राप्त करना संभव था: पशु और पौधे। मेंढक परमाणु कोशिकाओं को गाजर प्रोटोप्लास्ट के साथ जोड़ा गया था; एक संकर पादप-पशु कोशिका पादप कोशिका मीडिया पर विकसित हुई, लेकिन जल्दी ही उसने अपना केंद्रक खो दिया और कोशिका भित्ति से ढक गई।

में हाल के वर्षों में, विभिन्न जीवों की कोशिकाओं का जुड़ाव बनाने का काम सफलतापूर्वक किया गया है, यानी कृत्रिम सहजीवन बनाने के लिए दो या दो से अधिक जीवों की कोशिकाओं की मिश्रित संस्कृतियाँ प्राप्त की जाती हैं। नाइट्रोजन-स्थिरीकरण जीव की शुरूआत पर प्रयोग सफलतापूर्वक किए गए हैं

6. सेल्यूलर और जेनेटिक इंजीनियरिंग

तम्बाकू के पौधों में एनाबेना वेरिएबिलिस। ए. वेरिएबिलिस को सीधे परिपक्व तम्बाकू पौधों की कटिंग में डालने के प्रयासों से सकारात्मक परिणाम नहीं मिले। लेकिन तम्बाकू और साइनोबैक्टीरिया के मेसोफिलिक ऊतक की संयुक्त खेती से, साइनोबैक्टीरिया युक्त पुनर्जीवित पौधे प्राप्त करना संभव हो गया। साइनोबैक्टीरिया के साथ जिनसेंग और नाइटशेड कोशिकाओं का जुड़ाव प्राप्त किया गया।

उसकी क्लोरोगली फ्रित्ची।

आनुवंशिक हेरफेर के लिए पशु कोशिकाओं का क्लोनल प्रसार आशाजनक है। जैविक रूप से सक्रिय यौगिकों को प्राप्त करने के लिए पशु कोशिकाओं की कोशिका संवर्धन की तकनीक में काफी संभावनाएं हैं, हालांकि यह केवल अपना पहला कदम उठा रही है। ट्यूमर कोशिकाओं या इन विट्रो में परिवर्तित सामान्य कोशिकाओं की संस्कृतियां कुछ मामलों में विशिष्ट उत्पादों को संश्लेषित करने की क्षमता बनाए रखती हैं। मौजूदा कठिनाइयों के बावजूद, पशु कोशिका संवर्धन में कई पदार्थ प्राप्त करने की संभावना दिखाई गई है।

कोशिका इंजीनियरिंग का एक महत्वपूर्ण क्षेत्र प्रारंभिक भ्रूण अवस्था से जुड़ा है। इस प्रकार, अंडों के इन विट्रो निषेचन से व्यक्ति बांझपन पर काबू पा सकता है। हार्मोन इंजेक्शन की मदद से, एक जानवर से दर्जनों अंडे प्राप्त किए जा सकते हैं, कृत्रिम रूप से इन विट्रो में निषेचित किया जा सकता है, और अन्य जानवरों के गर्भाशय में प्रत्यारोपित किया जा सकता है। इस तकनीक का उपयोग पशुपालन में मोनोज़ायगोटिक जुड़वाँ बच्चे पैदा करने के लिए किया जाता है। प्रारंभिक भ्रूण की व्यक्तिगत कोशिकाओं की सामान्य भ्रूण में विकसित होने की क्षमता के आधार पर एक नई विधि विकसित की गई है। भ्रूण की कोशिकाओं को कई समान भागों में विभाजित किया जाता है और प्राप्तकर्ताओं में प्रत्यारोपित किया जाता है। यह आपको विभिन्न जानवरों को त्वरित तरीके से पुन: उत्पन्न करने की अनुमति देता है। विभिन्न जानवरों के भ्रूण बनाने के लिए भ्रूण हेरफेर का उपयोग किया जाता है। यह दृष्टिकोण अंतरप्रजाति बाधा को दूर करना और काइमेरिक जानवरों का निर्माण करना संभव बनाता है। इस प्रकार, उदाहरण के लिए, भेड़-बकरी चिमेरा प्राप्त किए गए।

सेल इंजीनियरिंग की सबसे आशाजनक दिशा है

ज़िया हाइब्रिडोमा प्रौद्योगिकी. हाइब्रिड कोशिकाएं (हाइब्रिडोमास) विभिन्न आनुवंशिक कार्यक्रमों के साथ कोशिकाओं के संलयन के परिणामस्वरूप बनती हैं, उदाहरण के लिए, सामान्य विभेदित और रूपांतरित कोशिकाएं। इस तकनीक की उपलब्धियों का एक शानदार उदाहरण सामान्य लिम्फोसाइटों और मायलोमा कोशिकाओं के संलयन के परिणामस्वरूप प्राप्त हाइब्रिडोमा हैं। इन संकर कोशिकाओं में विशिष्ट एंटीबॉडी को संश्लेषित करने की क्षमता होती है, साथ ही खेती के दौरान असीमित वृद्धि भी होती है।

एंटीबॉडी के उत्पादन की पारंपरिक तकनीक के विपरीत, हाइब्रिडोमा तकनीक ने पहली बार मोनोक्लोनल एंटीबॉडी (एकल कोशिका के वंशजों द्वारा निर्मित एंटीबॉडी) प्राप्त करना संभव बनाया। मोनोक्लोनल एंटीबॉडी अत्यधिक विशिष्ट होते हैं; वे एक एकल एंटीजेनिक निर्धारक के विरुद्ध निर्देशित होते हैं। जटिल मैक्रोमोलेक्यूल्स सहित विभिन्न एंटीजेनिक निर्धारकों के लिए कई मोनोक्लोनल एंटीबॉडी प्राप्त करना संभव है।

मोनोक्लोनल एंटीबॉडी का उत्पादन अपेक्षाकृत हाल ही में औद्योगिक पैमाने पर किया गया है। जैसा कि ज्ञात है, सामान्य प्रतिरक्षा प्रणाली विदेशी एजेंटों (एंटीजन) के जवाब में दस लाख विभिन्न प्रकार के एंटीबॉडी का उत्पादन करने में सक्षम है, जबकि एक घातक कोशिका केवल एक प्रकार के एंटीबॉडी का संश्लेषण करती है। मायलोमा कोशिकाएं तेजी से बढ़ती हैं। अत: संस्कृति प्राप्त हुई

6. सेल्यूलर और जेनेटिक इंजीनियरिंग

एक ही मायलोमा कोशिका को बहुत लंबे समय तक बनाए रखा जा सकता है। हालाँकि, मायलोमा कोशिकाओं को किसी विशिष्ट एंटीजन के प्रति एंटीबॉडी का उत्पादन करने के लिए मजबूर करना संभव नहीं है। इस समस्या का समाधान 1975 में सीज़र मिलस्टीन द्वारा किया गया था। कैम्ब्रिज में मेडिकल रिसर्च लेबोरेटरी ऑफ मॉलिक्यूलर बायोलॉजी के कर्मचारी एक विशिष्ट एंटीजन से प्रतिरक्षित चूहे की प्लीहा से बी लिम्फोसाइटों के साथ माउस मायलोमा कोशिकाओं को विलय करने का विचार लेकर आए। संलयन के परिणामस्वरूप बनी संकर कोशिकाएं दोनों मूल कोशिकाओं के गुण प्राप्त कर लेती हैं: अमरता और एक निश्चित प्रकार के किसी एक एंटीबॉडी की भारी मात्रा को स्रावित करने की क्षमता। ये कार्य बहुत महत्वपूर्ण थे और प्रायोगिक प्रतिरक्षा विज्ञान में एक नए युग की शुरुआत हुई।

1980 में, संयुक्त राज्य अमेरिका में, कार्लो एम. क्रोस और उनके सहयोगियों ने सबस्यूट पैनेंसेफलाइटिस वाले रोगी के परिधीय लिम्फोसाइटों के साथ मायलोमा रोगी के बी लिम्फोसाइटों के संलयन द्वारा एक स्थिर, एंटीजन-उत्पादक, इंट्रास्पेसिफिक मानव हाइब्रिडोमा बनाने में सफलता प्राप्त की।

हाइब्रिडोमा प्रौद्योगिकी प्राप्त करने के मुख्य चरण इस प्रकार हैं। चूहों को एंटीजन से प्रतिरक्षित किया जाता है, जिसके बाद प्लीहा से स्प्लेनोसाइट्स को अलग किया जाता है, जो पॉलीइथाइलीन ग्लाइकोल की उपस्थिति में, दोषपूर्ण ट्यूमर कोशिकाओं (आमतौर पर न्यूक्लियोटाइड बायोसिंथेसिस मार्ग के एंजाइमों में दोषपूर्ण - हाइपोक्सैन्थिन या थायमिन) के साथ जुड़े होते हैं। इसके बाद, उन्हें एक चयनात्मक माध्यम पर चुना जाता है जो केवल संकर कोशिकाओं को पुन: उत्पन्न करने की अनुमति देता है। बढ़ते हाइब्रिडोमा के साथ पोषक तत्व माध्यम का एंटीबॉडी की उपस्थिति के लिए परीक्षण किया जाता है। सकारात्मक संस्कृतियों का चयन और क्लोन किया जाता है। ट्यूमर बनाने के लिए क्लोनों को जानवरों में इंजेक्ट किया जाता है जो एंटीबॉडी का उत्पादन करते हैं, या उन्हें संस्कृति में उगाया जाता है। माउस जलोदर द्रव में 10-30 मिलीग्राम/एमएल मोनोक्लोनल एंटीबॉडी तक हो सकते हैं।

हाइब्रिडोमस को जमे हुए संग्रहीत किया जा सकता है और ऐसे क्लोन की एक खुराक किसी भी समय उसी पंक्ति के जानवर को दी जा सकती है जहां से संलयन कोशिकाएं प्राप्त की गई थीं। वर्तमान में, मोनोक्लोनल एंटीबॉडी के बैंक बनाए गए हैं। एंटीबॉडी का उपयोग विभिन्न प्रकार के नैदानिक और चिकित्सीय उद्देश्यों के लिए किया जाता है, जिसमें कैंसर विरोधी उपचार भी शामिल है।

चिकित्सा में मोनोक्लोनल एंटीबॉडी का उपयोग करने का एक प्रभावी तरीका उन्हें साइटोटोक्सिक जहर से बांधना है। जहर से संयुग्मित एंटीबॉडीज मैक्रोऑर्गेनिज्म में एक निश्चित विशिष्टता की ट्यूमर कोशिकाओं को ट्रैक और नष्ट कर देती हैं।

इस प्रकार, सेल इंजीनियरिंग जैविक वस्तुओं को संशोधित करने के एक प्रभावी तरीके के रूप में कार्य करती है और अंग और सेलुलर और ऊतक स्तरों पर नए मूल्यवान उत्पादकों को प्राप्त करना संभव बनाती है।

उच्च शिक्षा का राज्य शैक्षणिक संस्थान

व्यावसायिक शिक्षा

वीएलएसयू

इतिहास और धार्मिक अध्ययन विभाग

निबंध

के विषय पर:

जेनेटिक और सेलुलर इंजीनियरिंग. जैव प्रौद्योगिकी.

द्वारा पूरा किया गया: शिपिलोवा ई.वी. ग्रेड ZYU-110

जाँच की गई: इतिहास विभाग के एसोसिएट प्रोफेसर और

धार्मिक अध्ययन जुबकोव एस.ए.

व्लादिमीर 2011

1. परिचय 3

2. जेनेटिक इंजीनियरिंग की संभावनाएँ . जैव प्रौद्योगिकी 5

3.1. कृषि 9

3.2 औषधि एवं फार्मास्यूटिकल्स 11

4. क्लोनिंग 14

4.1 चिकित्सीय अनुसंधान की स्थिति

रूस में क्लोनिंग 16

5. समस्याएँ 17

6. निष्कर्ष 23

सन्दर्भ 25

1. परिचय

जेनेटिक इंजीनियरिंग आणविक जीव विज्ञान और आनुवंशिकी में अनुसंधान की एक दिशा है, जिसका अंतिम लक्ष्य प्रयोगशाला तकनीकों का उपयोग करके, नए जीवों को प्राप्त करना है, जिनमें प्रकृति में नहीं पाए जाने वाले भी शामिल हैं, वंशानुगत गुणों का संयोजन। जेनेटिक इंजीनियरिंग आणविक जीव विज्ञान और आनुवंशिकी में नवीनतम प्रगति के कारण न्यूक्लिक एसिड टुकड़ों के लक्षित हेरफेर की संभावना पर आधारित है। इन उपलब्धियों में आनुवंशिक कोड की सार्वभौमिकता की स्थापना शामिल है, अर्थात यह तथ्य कि सभी जीवित जीवों में समान अमीनो एसिड का समावेश होता है। प्रोटीन अणुडीएनए श्रृंखला में समान न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों द्वारा एन्कोड किया गया; आनुवांशिक एंजाइमोलॉजी की सफलताएँ, जिसने शोधकर्ता को एंजाइमों का एक सेट प्रदान किया जो अलग-अलग जीन या न्यूक्लिक एसिड के टुकड़ों को पृथक रूप में प्राप्त करना, न्यूक्लिक एसिड के टुकड़ों के इन विट्रो संश्लेषण को पूरा करना और परिणामी टुकड़ों को एक पूरे में संयोजित करना संभव बनाता है। . इस प्रकार, आनुवंशिक इंजीनियरिंग का उपयोग करके किसी जीव के वंशानुगत गुणों को बदलने से विभिन्न टुकड़ों से नई आनुवंशिक सामग्री का निर्माण होता है, इस सामग्री को प्राप्तकर्ता जीव में पेश किया जाता है, इसके कामकाज और स्थिर विरासत के लिए स्थितियां बनाई जाती हैं।

शुरुआत में जेनेटिक इंजीनियरिंग का उदय हुआ। 70 के दशक 20 वीं सदी जेनेटिक इंजीनियरिंग किसी जीव की कोशिकाओं से एक जीन (वांछित उत्पाद को एन्कोड करना) या जीन के एक समूह को निकालने और उन्हें विशेष डीएनए अणुओं (तथाकथित वैक्टर) के साथ संयोजित करने पर आधारित है जो किसी अन्य जीव (मुख्य रूप से सूक्ष्मजीव) की कोशिकाओं में प्रवेश कर सकते हैं। और उनमें गुणा करें, यानी पुनः संयोजक डीएनए अणुओं का निर्माण।

पुनः संयोजक (विदेशी) डीएनए प्राप्तकर्ता जीव में नए आनुवंशिक और भौतिक-जैव रासायनिक गुणों का परिचय देता है। इन गुणों में अमीनो एसिड और प्रोटीन, हार्मोन, एंजाइम, विटामिन आदि का संश्लेषण शामिल है।

आनुवंशिक इंजीनियरिंग विधियों के उपयोग से जीव के कई गुणों में बदलाव की संभावना खुलती है: उत्पादकता में वृद्धि, रोगों के प्रति प्रतिरोध, विकास दर में वृद्धि, उत्पाद की गुणवत्ता में सुधार, आदि। वे जानवर जो अपने जीनोम में एक पुनः संयोजक (विदेशी) जीन रखते हैं, वे हैं आमतौर पर ट्रांसजेनिक कहा जाता है, और एक जीन जीनोम प्राप्तकर्ता में एकीकृत होता है - ट्रांसजेनोम। जीन स्थानांतरण के लिए धन्यवाद, ट्रांसजेनिक जानवरों में नए गुण उत्पन्न होते हैं, और आगे के चयन से उन्हें संतानों में समेकित करना और ट्रांसजेनिक लाइनें बनाना संभव हो जाता है।

जेनेटिक इंजीनियरिंग विधियां शास्त्रीय चयन विधियों की तुलना में तेजी से नए पौधों के जीनोटाइप बनाना संभव बनाती हैं, और जीनोटाइप - परिवर्तन को उद्देश्यपूर्ण ढंग से बदलना संभव हो जाता है।

आनुवंशिक परिवर्तन में मुख्य रूप से यूकेरियोटिक कोशिकाओं में विदेशी या संशोधित जीन का स्थानांतरण शामिल है। पौधों की कोशिकाओं में, न केवल अन्य पौधों से, बल्कि सूक्ष्मजीवों और यहां तक कि जानवरों से भी स्थानांतरित जीन को व्यक्त करना संभव है।

रूपांतरित कोशिकाओं (पुनर्जनन) से नए गुणों वाले पौधे प्राप्त करना उनकी टॉपिटोटेंसी संपत्ति के कारण संभव है, अर्थात। संपूर्ण जीव में विकसित होने के लिए आनुवंशिक जानकारी प्राप्त करने की प्रक्रिया में व्यक्तिगत कोशिकाओं की क्षमता।

2. जेनेटिक इंजीनियरिंग की संभावनाएँ. जैव प्रौद्योगिकी.

वर्तमान में, फार्मास्युटिकल उद्योग ने दुनिया में अग्रणी स्थान हासिल कर लिया है, जो न केवल औद्योगिक उत्पादन की मात्रा में, बल्कि इसमें भी परिलक्षित होता है। वित्तीय संसाधनइस उद्योग में निवेश किया गया (अर्थशास्त्रियों के अनुसार, यह प्रतिभूति बाजारों में शेयरों की खरीद और बिक्री की मात्रा के मामले में अग्रणी समूह में शामिल हो गया)। एक महत्वपूर्ण नवीनता यह थी कि फार्मास्युटिकल कंपनियों ने अपने क्षेत्र में कृषि पौधों और जानवरों की नई किस्मों के विकास को शामिल किया और इस पर प्रति वर्ष लाखों डॉलर खर्च किए, उन्होंने रोजमर्रा के उपयोग के लिए रसायनों का उत्पादन भी जुटाया। निर्माण उद्योग के उत्पादों आदि में योजक। फार्मास्युटिकल उद्योग के अनुसंधान और औद्योगिक क्षेत्रों में हजारों नहीं, बल्कि शायद कई लाख उच्च योग्य विशेषज्ञ कार्यरत हैं, और यह इन क्षेत्रों में है कि जीनोमिक और जेनेटिक इंजीनियरिंग अनुसंधान में रुचि बेहद अधिक है।

जाहिर है, इसलिए, पादप जैव प्रौद्योगिकी में कोई भी प्रगति आनुवंशिक प्रणालियों और उपकरणों के विकास पर निर्भर करेगी जो ट्रांसजीन के अधिक कुशल प्रबंधन की अनुमति देगी। स्थिति कंप्यूटर उद्योग में देखी गई स्थिति के समान है, जहां संसाधित जानकारी की मात्रा बढ़ाने और कंप्यूटर में सुधार करने के अलावा, हमें इसकी भी आवश्यकता है ओएससूचना प्रबंधन, जैसे माइक्रोसॉफ्ट "विंडोज़"।

पादप जीनोम में ट्रांसजेनिक डीएनए को साफ-सुथरे रूप से प्रवाहित करने के लिए, माइक्रोबियल आनुवंशिकी से उधार ली गई समजात पुनर्संयोजन प्रणाली, जैसे कि क्रे-लॉक्स और एफएलपी-एफआरटी सिस्टम, का तेजी से उपयोग किया जा रहा है। भविष्य में, स्पष्ट रूप से, पहले से तैयार पौधों की सामग्री के उपयोग के आधार पर एक किस्म से दूसरी किस्म में जीन स्थानांतरण को नियंत्रित किया जाएगा, जिसमें पहले से ही ट्रांसजीन के समजात सम्मिलन के लिए आवश्यक वांछित गुणसूत्रों में समरूपता के क्षेत्र शामिल हैं। एकीकृत अभिव्यक्ति प्रणालियों के अलावा, स्वायत्त रूप से प्रतिकृति करने वाले वैक्टरों का परीक्षण विशेष रूप से कृत्रिम पौधे गुणसूत्रों में किया जाएगा, जो सैद्धांतिक रूप से पेश की गई सैद्धांतिक जानकारी की मात्रा पर कोई प्रतिबंध नहीं लगाते हैं।

वैज्ञानिक ऐसे जीन की खोज कर रहे हैं जो नए उपयोगी लक्षणों को कूटबद्ध करते हैं। इस क्षेत्र में स्थिति मौलिक रूप से बदल रही है, मुख्य रूप से सार्वजनिक डेटाबेस के अस्तित्व के कारण जिसमें अधिकांश जीन, बैक्टीरिया, खमीर, मनुष्यों और पौधों के बारे में जानकारी होती है, और उन तरीकों के विकास के कारण भी जो बड़े पैमाने पर अभिव्यक्ति के एक साथ विश्लेषण की अनुमति देते हैं। बहुत अधिक थ्रूपुट वाले जीनों की संख्या। व्यवहार में उपयोग की जाने वाली विधियों को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है:

1. वे विधियाँ जो अभिव्यक्ति प्रोफाइलिंग की अनुमति देती हैं: घटाव संकरण, ईएसटी पुस्तकालयों की इलेक्ट्रॉनिक तुलना, "जीन चिप्स", इत्यादि। वे एक या दूसरे फेनोटाइपिक लक्षण और विशिष्ट जीन की गतिविधि के बीच संबंध स्थापित करना संभव बनाते हैं। 2. पोजिशनल क्लोनिंग में सम्मिलित उत्परिवर्तन के माध्यम से, हमारे लिए रुचि के गुण या संपत्ति में गड़बड़ी वाले उत्परिवर्ती का निर्माण होता है, इसके बाद संबंधित जीन की क्लोनिंग की जाती है, जिसमें स्पष्ट रूप से एक ज्ञात अनुक्रम (सम्मिलन) होता है। उपरोक्त विधियाँ किसी विशेष लक्षण को नियंत्रित करने वाले जीन के बारे में कोई प्रारंभिक जानकारी नहीं लेती हैं। इस मामले में तर्कसंगत घटक की अनुपस्थिति एक सकारात्मक परिस्थिति है, क्योंकि यह उस विशिष्ट विशेषता की प्रकृति और आनुवंशिक नियंत्रण के बारे में हमारे वर्तमान विचारों तक सीमित नहीं है जो हमें रुचिकर बनाती है।

चिकित्सा उद्योग और मानव रोगों के उपचार के लिए नए उत्पाद बनाने के व्यावहारिक क्षेत्र में महत्वपूर्ण प्रगति हुई है

चिकित्सा में आनुवंशिक रूप से इंजीनियर किए गए उत्पादों का उपयोग।

	प्राकृतिक उत्पाद और आनुवंशिक रूप से इंजीनियर उत्पादों के अनुप्रयोग का दायरा
थक्का-रोधी	टिश्यू प्लास्मिनोजेन एक्टिवेटर (टीपीए) प्लास्मिन को सक्रिय करता है। रक्त के थक्कों के पुनर्जीवन में शामिल एक एंजाइम; मायोकार्डियल रोधगलन के रोगियों के उपचार में प्रभावी।
रक्त कारक	फैक्टर VIII थक्कों के निर्माण को तेज करता है; हीमोफिलिया में कमी. आनुवंशिक रूप से इंजीनियर किए गए कारक VIII का उपयोग रक्त आधान से जुड़े जोखिम को समाप्त करता है।
कॉलोनी निर्माण को प्रेरित करने वाले कारक	प्रतिरक्षा प्रणाली के विकास कारक जो श्वेत रक्त कोशिकाओं के निर्माण को उत्तेजित करते हैं। इम्युनोडेफिशिएंसी का इलाज करने और संक्रमण से लड़ने के लिए उपयोग किया जाता है।
एरिथ्रोपीटिन	लाल रक्त कोशिकाओं के निर्माण को उत्तेजित करता है। गुर्दे की विफलता वाले रोगियों में एनीमिया का इलाज करने के लिए उपयोग किया जाता है।
वृद्धि कारक	भेदभाव और विकास को प्रोत्साहित करें विभिन्न प्रकार केकोशिकाएं. घावों के उपचार में तेजी लाने के लिए उपयोग किया जाता है।
मानव विकास हार्मोन	बौनेपन के इलाज में उपयोग किया जाता है।
मानव इंसुलिन	मधुमेह के इलाज के लिए उपयोग किया जाता है
इंटरफेरॉन	वायरस के प्रसार को रोकता है। इसका उपयोग कुछ प्रकार के कैंसर के इलाज के लिए भी किया जाता है।
लेक्सिंस	विभिन्न प्रकार के ल्यूकोसाइट्स के काम को सक्रिय और उत्तेजित करें। घाव भरने, एचआईवी संक्रमण, कैंसर आदि के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है
मोनोक्लोनल- एनवाई एंटीबॉडीज	एंटीबॉडी से जुड़ी उच्चतम विशिष्टता का उपयोग नैदानिक उद्देश्यों के लिए किया जाता है। इनका उपयोग कैंसर चिकित्सा में कैंसर ट्यूमर के लिए दवाओं, विषाक्त पदार्थों, रेडियोधर्मी और आइसोटोप यौगिकों के लक्षित वितरण के लिए भी किया जाता है; आवेदन के कई अन्य क्षेत्र भी हैं;
सुपरऑक्साइड डिसम्यूटेज़	अल्पकालिक ऑक्सीजन की कमी की स्थिति में प्रतिक्रियाशील हाइड्रॉक्सी डेरिवेटिव द्वारा ऊतक क्षति को रोकता है, खासकर सर्जिकल ऑपरेशन के दौरान जब रक्त प्रवाह को अचानक बहाल करना आवश्यक होता है।
	कृत्रिम रूप से उत्पादित टीके (हेपेटाइटिस बी का टीका पहला था) कई मायनों में पारंपरिक टीकों से बेहतर हैं।

रीकॉम्बिनेंट डीएनए तकनीक अत्यधिक विशिष्ट डीएनए जांच के उत्पादन पर आधारित है, जिसका उपयोग ऊतकों में जीन की अभिव्यक्ति, गुणसूत्रों पर जीन के स्थानीयकरण और संबंधित कार्यों (उदाहरण के लिए, मनुष्यों और चिकन में) वाले जीन की पहचान करने के लिए किया जाता है। डीएनए जांच का उपयोग विभिन्न रोगों के निदान में भी किया जाता है।

रीकॉम्बिनेंट डीएनए तकनीक ने रिवर्स जेनेटिक्स नामक एक अपरंपरागत प्रोटीन-जीन दृष्टिकोण को संभव बना दिया है। इस दृष्टिकोण में, एक प्रोटीन को एक कोशिका से अलग किया जाता है, इस प्रोटीन के जीन को क्लोन किया जाता है, और इसे संशोधित किया जाता है, जिससे एक उत्परिवर्ती जीन बनता है जो प्रोटीन के परिवर्तित रूप को कूटबद्ध करता है। परिणामी जीन को कोशिका में प्रविष्ट कराया जाता है। यदि इसे व्यक्त किया जाता है, तो इसे ले जाने वाली कोशिका और इसके वंशज परिवर्तित प्रोटीन को संश्लेषित करेंगे। इस तरह दोषपूर्ण जीन को ठीक किया जा सकता है और वंशानुगत बीमारियों का इलाज किया जा सकता है।

यदि हाइब्रिड डीएनए को एक निषेचित अंडे में पेश किया जाता है, तो ट्रांसजेनिक जीवों का उत्पादन किया जा सकता है जो उत्परिवर्ती जीन को व्यक्त करते हैं और इसे अपनी संतानों तक पहुंचाते हैं। जानवरों का आनुवंशिक परिवर्तन अन्य जीनों की गतिविधि के नियमन और विभिन्न रोग प्रक्रियाओं में व्यक्तिगत जीन और उनके प्रोटीन उत्पादों की भूमिका स्थापित करना संभव बनाता है। जेनेटिक इंजीनियरिंग की मदद से, वायरल रोगों के प्रति प्रतिरोधी जानवरों की श्रृंखला बनाई गई है, साथ ही मनुष्यों के लिए फायदेमंद गुणों वाले जानवरों की नस्लें भी बनाई गई हैं। उदाहरण के लिए, एक खरगोश युग्मनज में गोजातीय सोमाटोट्रोपिन जीन युक्त पुनः संयोजक डीएनए के माइक्रोइंजेक्शन ने इस हार्मोन के हाइपरप्रोडक्शन के साथ एक ट्रांसजेनिक जानवर प्राप्त करना संभव बना दिया। परिणामी जानवरों ने एक्रोमेगाली का उच्चारण किया था।

3. जेनेटिक इंजीनियरिंग की दिशाएँ.

3.1 कृषि.

सीधे कृषि में जेनेटिक इंजीनियरिंग 1980 के दशक के अंत में ही शुरू हो गई थी, जब पौधों और जानवरों की दर्जनों प्रजातियों में नए जीन को सफलतापूर्वक शामिल करना संभव हो गया था - चमकदार पत्तियों वाले तंबाकू के पौधे, आसानी से ठंढ सहन करने वाले टमाटर और मक्का बनाने के लिए कीटनाशकों के प्रति प्रतिरोधी है।

आनुवंशिक इंजीनियरिंग का एक महत्वपूर्ण कार्य ऐसे पौधों को प्राप्त करना है जो वायरस के प्रति प्रतिरोधी हों, क्योंकि वर्तमान में फसलों के वायरल संक्रमण से निपटने का कोई अन्य तरीका नहीं है। पौधों की कोशिकाओं में वायरस आवरण प्रोटीन जीन का प्रवेश पौधों को इस वायरस के प्रति प्रतिरोधी बनाता है। वर्तमान में, ट्रांसजेनिक पौधे प्राप्त किए गए हैं जो एक दर्जन से अधिक विभिन्न वायरल संक्रमणों के प्रभावों का विरोध कर सकते हैं।

जेनेटिक इंजीनियरिंग का एक अन्य महत्वपूर्ण कार्य पौधों को कीटों से बचाने से संबंधित है। कीटनाशकों का उपयोग उनकी विषाक्तता और बारिश के पानी से पौधों से कीटनाशकों के बह जाने की संभावना के कारण हमेशा प्रभावी नहीं होता है। बेल्जियम और संयुक्त राज्य अमेरिका में आनुवंशिक इंजीनियरिंग प्रयोगशालाओं में, पृथ्वी जीवाणु बैसिलस थुरिंजिएन्सिस से जीन को पौधों की कोशिकाओं में पेश करने के लिए सफलतापूर्वक काम किया गया है, जिससे जीवाणु मूल के कीटनाशकों को संश्लेषित करना संभव हो जाता है। इन जीनों को आलू, टमाटर और कपास की कोशिकाओं में पेश किया गया, जिसके परिणामस्वरूप ट्रांसजेनिक आलू और टमाटर के पौधे कोलोराडो आलू बीटल के लिए प्रतिरोधी बन गए, और कपास के पौधे कपास के बॉलवर्म सहित विभिन्न कीड़ों के लिए प्रतिरोधी बन गए। कृषि में जेनेटिक इंजीनियरिंग के उपयोग से कीटनाशकों के उपयोग में 40 - 60% की कमी आई है। जेनेटिक इंजीनियरों ने लंबे समय तक फल पकने वाले ट्रांसजेनिक पौधों को विकसित किया है। इससे ऐसे टमाटरों को लाल झाड़ी से इस विश्वास के साथ चुनना संभव हो जाता है कि परिवहन के दौरान वे अधिक पके नहीं होंगे।

उन पौधों की सूची बढ़ रही है जिन पर जेनेटिक इंजीनियरिंग विधियों को सफलतापूर्वक लागू किया गया है। इसमें सेब के पेड़, अंगूर, प्लम, गोभी, बैंगन, खीरे, गेहूं, चावल, सोयाबीन, राई और कई अन्य फसलें शामिल हैं।

जिन मुख्य क्षेत्रों में जेनेटिक इंजीनियरिंग प्रौद्योगिकियों का उपयोग किया जाता है उनमें से एक कृषि है। कृषि उत्पादों की गुणवत्ता में सुधार के लिए एक क्लासिक तरीका चयन है - एक प्रक्रिया जिसमें कृत्रिम चयन के माध्यम से, कुछ गुणों वाले व्यक्तिगत पौधों या जानवरों को इन गुणों के वंशानुगत संचरण और उनकी वृद्धि के लिए अलग किया जाता है और पार किया जाता है। यह प्रक्रिया काफी लंबी है और हमेशा प्रभावी नहीं होती। जेनेटिक इंजीनियरिंग में किसी जीवित जीव को ऐसे गुण प्रदान करने की क्षमता है जो उसके लिए अस्वाभाविक हैं, कुछ मौजूदा गुणों की अभिव्यक्ति को बढ़ाने या उन्हें बाहर करने के लिए। यह शरीर के डीएनए से नए जीन के शामिल होने या पुराने जीन के बहिष्करण के माध्यम से होता है।

उदाहरण के लिए, कोलोराडो आलू बीटल के प्रति प्रतिरोधी आलू की एक विशेष किस्म इस तरह विकसित की गई थी। ऐसा करने के लिए, मिट्टी के जीन थुरिंगियन बेसिलस बैसिलस थुरिंगिएन्सिस को आलू जीनोम में पेश किया गया था, जो एक विशेष प्रोटीन का उत्पादन करता है जो कोलोराडो आलू बीटल के लिए हानिकारक है, लेकिन मनुष्यों के लिए हानिरहित है। पौधों के गुणों को बदलने के लिए आनुवंशिक इंजीनियरिंग का उपयोग, एक नियम के रूप में, कीटों, प्रतिकूल पर्यावरणीय परिस्थितियों के प्रति उनकी प्रतिरोधक क्षमता बढ़ाने और उनके स्वाद और विकास गुणों में सुधार करने के लिए किया जाता है। जानवरों के जीनोम में हस्तक्षेप का उपयोग उनकी वृद्धि में तेजी लाने और उत्पादकता बढ़ाने के लिए किया जाता है। इस प्रकार, कृषि उत्पादों में आवश्यक अमीनो एसिड और विटामिन की मात्रा भी कृत्रिम रूप से बढ़ जाती है, साथ ही उनका पोषण मूल्य भी बढ़ जाता है।

जीएमएफ के उपयोग के पक्ष में तर्कों की संख्या इसके विरुद्ध संभावित तर्कों से काफी अधिक है। इस प्रकार, जीएमएफ के समर्थक विशेष रूप से सभी आनुवंशिक रूप से संशोधित उत्पादों (जीएमपी) के उच्च स्तर के गुणवत्ता नियंत्रण का उल्लेख करते हैं। दुनिया के विभिन्न देशों में इन उत्पादों के उपयोग के बीस साल के इतिहास में, मानव स्वास्थ्य पर उनके नकारात्मक प्रभाव का एक भी तथ्य सामने नहीं आया है, जिसे पारंपरिक कृषि के उत्पादों के बारे में नहीं कहा जा सकता है, जिसमें इसका उपयोग होता है विभिन्न प्रकार के उर्वरकों का प्रयोग अपरिहार्य है, जिनमें से कई को मनुष्यों के लिए हानिकारक माना जाता है। इसके अलावा, चयन, जिसका उपयोग सदियों से कृषि में किया जाता रहा है, अनिवार्य रूप से जीवों के समान आनुवंशिक संशोधन का लक्ष्य रखता है, केवल यह बहुत लंबी अवधि में ऐसा करता है। जेनेटिक इंजीनियरिंग थोड़े समय में शरीर में आवश्यक परिवर्तन लाने में सक्षम है, और इसलिए जीएमएफ का उपयोग शास्त्रीय चयन द्वारा पैदा किए गए किसी भी अन्य उत्पाद के उपयोग से अधिक खतरनाक नहीं है।

कृषि में जेनेटिक इंजीनियरिंग के उपयोग के विरोधियों ने जीएमओ की सुरक्षा पर शोध की कमी की अपील की है (हालांकि, इस मुद्दे का लगातार अध्ययन किया जा रहा है), साथ ही यह तथ्य भी कि जीएमओ कभी-कभी कुछ प्रजातियों के विलुप्त होने का कारण बनते हैं। उदाहरण के लिए, जंगली आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव प्रतिकूल परिस्थितियों में अधिक अनुकूलनशीलता के कारण जंगली प्रजातियों की आबादी को विस्थापित कर सकते हैं पर्यावरण.

3.2. फार्मास्यूटिकल्स और दवा.

वायरल बीमारियों के खिलाफ टीकों के उत्पादन और उपयोग ने डॉक्टरों को प्लेग और चेचक की महामारी को पूरी तरह से खत्म करने की अनुमति दी, जिससे पहले लाखों लोग मारे गए थे। जेनेटिक इंजीनियरिंग विधि, अन्य तरीकों के विपरीत, बिल्कुल हानिरहित (संक्रामक एजेंट युक्त) टीका प्राप्त करना संभव बनाती है। इन्फ्लूएंजा, हेपेटाइटिस और अन्य मानव वायरल रोगों के खिलाफ टीके बनाने पर भी काम चल रहा है।

आनुवंशिक इंजीनियरिंग की सेवाओं का उपयोग विशेष रूप से फार्मासिस्टों द्वारा सफलतापूर्वक किया जाता है, जिनके लिए यह विधि अपेक्षाकृत सस्ते लेकिन महत्वपूर्ण हार्मोन, जैसे इंसुलिन, इंटरफेरॉन, विकास हार्मोन और प्रोटीन प्रकृति के अन्य हार्मोन का उत्पादन करती है। फार्मासिस्टों के अनुरोध पर, आनुवंशिक इंजीनियरों ने मानव हार्मोन इंसुलिन (पहले इस्तेमाल किए गए पशु इंसुलिन के बजाय) का उत्पादन स्थापित किया है, जो मधुमेह के खिलाफ लड़ाई में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। जेनेटिक इंजीनियरिंग की विधि काफी सस्ते और शुद्ध मानव इंटरफेरॉन, एक सार्वभौमिक एंटीवायरल प्रभाव वाला प्रोटीन, हेपेटाइटिस बी वायरस का एक एंटीजन भी पैदा करती है।

वर्तमान में, एस्चेरिचिया कोली (ई. कोली) इंसुलिन और सोमाटोट्रोपिन जैसे महत्वपूर्ण हार्मोन का आपूर्तिकर्ता बन गया है। पहले, इंसुलिन पशु अग्न्याशय कोशिकाओं से प्राप्त किया जाता था, इसलिए इसकी लागत बहुत अधिक थी। 100 ग्राम क्रिस्टलीय इंसुलिन प्राप्त करने के लिए 800-1000 किलोग्राम अग्न्याशय की आवश्यकता होती है, और गाय की एक ग्रंथि का वजन 200 - 250 ग्राम होता है। इससे मधुमेह रोगियों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए इंसुलिन महंगा हो गया और इसे प्राप्त करना कठिन हो गया। 1978 में, जेनेंटेक के शोधकर्ताओं ने पहली बार एस्चेरिचिया कोली के एक विशेष रूप से इंजीनियर किए गए स्ट्रेन में इंसुलिन का उत्पादन किया। इंसुलिन में दो पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला ए और बी, 20 और 30 अमीनो एसिड लंबे होते हैं। जब वे डाइसल्फ़ाइड बांड से जुड़े होते हैं, तो देशी डबल-चेन इंसुलिन बनता है। यह दिखाया गया है कि इसमें ई. कोली प्रोटीन, एंडोटॉक्सिन और अन्य अशुद्धियाँ नहीं हैं, यह पशु इंसुलिन जैसे दुष्प्रभाव पैदा नहीं करता है, और जैविक गतिविधि में इससे अलग नहीं है। इसके बाद, ई. कोली कोशिकाओं में प्रोइन्सुलिन को संश्लेषित किया गया, जिसके लिए रिवर्स ट्रांसक्रिपटेस का उपयोग करके आरएनए टेम्पलेट पर एक डीएनए प्रतिलिपि संश्लेषित की गई थी। परिणामी प्रोइन्सुलिन को शुद्ध करने के बाद, इसे देशी इंसुलिन में विभाजित किया गया, जबकि हार्मोन के निष्कर्षण और अलगाव के चरणों को कम किया गया। 1000 लीटर कल्चर तरल पदार्थ से 200 ग्राम तक हार्मोन प्राप्त किया जा सकता है, जो सुअर या गाय के 1600 किलोग्राम अग्न्याशय से स्रावित इंसुलिन की मात्रा के बराबर है।

सोमाटोट्रोपिन पिट्यूटरी ग्रंथि द्वारा स्रावित एक मानव विकास हार्मोन है। इस हार्मोन की कमी से पिट्यूटरी बौनापन हो जाता है। यदि सोमाटोट्रोपिन को शरीर के वजन के प्रति किलोग्राम 10 मिलीग्राम की खुराक में सप्ताह में तीन बार दिया जाता है, तो एक वर्ष में इसकी कमी से पीड़ित बच्चा 6 सेमी बढ़ सकता है। पहले, यह शव सामग्री से प्राप्त किया जाता था, एक शव से: 4 - 6 अंतिम फार्मास्युटिकल उत्पाद के संदर्भ में सोमाटोट्रोपिन का मिलीग्राम। इस प्रकार, हार्मोन की उपलब्ध मात्रा सीमित थी, इसके अलावा, इस विधि द्वारा प्राप्त हार्मोन विषम था और इसमें धीमी गति से बढ़ने वाले वायरस हो सकते थे। 1980 में, जेनेंटेक कंपनी ने बैक्टीरिया का उपयोग करके सोमाटोट्रोपिन के उत्पादन के लिए एक तकनीक विकसित की, जो इन नुकसानों से रहित थी। 1982 में, फ्रांस के पाश्चर इंस्टीट्यूट में ई. कोली और पशु कोशिकाओं के संवर्धन में मानव विकास हार्मोन प्राप्त किया गया और 1984 में यूएसएसआर में इंसुलिन का औद्योगिक उत्पादन शुरू हुआ। इंटरफेरॉन के उत्पादन में, ई. कोली, एस. सेरेविसे (खमीर), और फ़ाइब्रोब्लास्ट या रूपांतरित ल्यूकोसाइट्स की संस्कृति दोनों का उपयोग किया जाता है। सुरक्षित और सस्ते टीके भी इसी तरह के तरीकों का उपयोग करके प्राप्त किए जाते हैं।

प्रायोगिक उपयोग। अब वे जीन को संश्लेषित करने में सक्षम हैं, और बैक्टीरिया में पेश किए गए ऐसे संश्लेषित जीन की मदद से, विशेष रूप से हार्मोन और इंटरफेरॉन में कई पदार्थ प्राप्त होते हैं। उनका उत्पादन जैव प्रौद्योगिकी की एक महत्वपूर्ण शाखा थी। इंटरफेरॉन, एक वायरल संक्रमण के जवाब में शरीर द्वारा संश्लेषित प्रोटीन, अब कैंसर और एड्स के संभावित उपचार के रूप में अध्ययन किया जा रहा है। केवल एक लीटर बैक्टीरियल कल्चर जितनी मात्रा में इंटरफेरॉन प्रदान करता है, उसे उत्पन्न करने में हजारों लीटर मानव रक्त लगेगा। यह स्पष्ट है कि इस पदार्थ के बड़े पैमाने पर उत्पादन से होने वाले लाभ बहुत बड़े हैं। सूक्ष्मजीवविज्ञानी संश्लेषण के आधार पर प्राप्त इंसुलिन, जो मधुमेह के उपचार के लिए आवश्यक है, भी बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। जेनेटिक इंजीनियरिंग का उपयोग कई टीकों को बनाने में भी किया गया है जिनका अब मानव इम्यूनोडिफीसिअन्सी वायरस (एचआईवी), जो एड्स का कारण बनता है, के खिलाफ उनकी प्रभावशीलता का परीक्षण करने के लिए परीक्षण किया जा रहा है। पुनः संयोजक डीएनए की मदद से, मानव विकास हार्मोन भी पर्याप्त मात्रा में प्राप्त होता है, जो दुर्लभ बचपन की बीमारी - पिट्यूटरी बौनापन के इलाज का एकमात्र साधन है। पुनः संयोजक डीएनए से जुड़ी चिकित्सा में एक और आशाजनक दिशा तथाकथित है। पित्रैक उपचार। इन कार्यों में, जिन्होंने अभी तक प्रायोगिक चरण नहीं छोड़ा है, ट्यूमर से लड़ने के लिए एक शक्तिशाली एंटीट्यूमर एंजाइम को एन्कोडिंग करने वाले जीन की आनुवंशिक रूप से इंजीनियर प्रति को शरीर में पेश किया जाता है। जीन थेरेपी का उपयोग प्रतिरक्षा प्रणाली के वंशानुगत विकारों से निपटने के लिए भी किया जाने लगा है। कृषि में, दर्जनों खाद्य और चारा फसलों को आनुवंशिक रूप से संशोधित किया गया है। पशुधन खेती में, जैव प्रौद्योगिकी द्वारा उत्पादित वृद्धि हार्मोन के उपयोग से दूध की उपज में वृद्धि हुई है; आनुवंशिक रूप से संशोधित वायरस का उपयोग करके सूअरों में दाद के खिलाफ एक टीका बनाया गया था।

4. क्लोनिंग.

कोशिका प्रतिस्थापन चिकित्सा में सबसे आशाजनक बायोमेडिकल क्षेत्रों में से एक - चिकित्सीय क्लोनिंग - के उद्भव का आधार दो थे सबसे महत्वपूर्ण खोजें 20वीं सदी का अंत. यह, सबसे पहले, एक क्लोन भेड़ डॉली का निर्माण है, और दूसरा, भ्रूण स्टेम कोशिकाओं (ईएससी) का उत्पादन है ).

क्लोनिंग किसी जीवित प्राणी का उसकी गैर-प्रजनन (दैहिक) कोशिकाओं द्वारा प्रजनन है। अंगों और अन्य अंगों की क्लोनिंग ट्रांसप्लांटोलॉजी, ट्रॉमेटोलॉजी और चिकित्सा और जीव विज्ञान के अन्य क्षेत्रों में सबसे महत्वपूर्ण कार्य है। क्लोन किए गए अंगों का प्रत्यारोपण करते समय, कोई अस्वीकृति प्रतिक्रिया नहीं होती है और कोई संभावित प्रतिकूल परिणाम नहीं होते हैं (उदाहरण के लिए, इम्युनोडेफिशिएंसी की पृष्ठभूमि के खिलाफ विकसित होने वाला कैंसर)। क्लोन किए गए अंग उन लोगों के लिए एक मोक्ष हैं जो कार दुर्घटनाओं या अन्य आपदाओं का सामना कर चुके हैं, साथ ही उन लोगों के लिए भी जिन्हें किसी बीमारी के कारण आमूल-चूल सहायता की आवश्यकता है। क्लोनिंग से निःसंतान लोगों के लिए अपने बच्चे पैदा करना और गंभीर रूप से पीड़ित लोगों की मदद करना संभव हो सकता है आनुवंशिक रोग. इसलिए, यदि किसी वंशानुगत बीमारी का निर्धारण करने वाले जीन गुणसूत्रों में निहित हैं, तो उसकी अपनी दैहिक कोशिका के नाभिक को माँ के अंडे में प्रत्यारोपित किया जाता है, फिर एक बच्चा दिखाई देगा, खतरनाक जीन से रहित, माँ की एक प्रति। यदि ये जीन मां के गुणसूत्रों में समाहित हैं, तो पिता की दैहिक कोशिका का केंद्रक उसके अंडे में स्थानांतरित हो जाएगा और एक स्वस्थ बच्चा, पिता की नकल. मानव जाति की आगे की प्रगति काफी हद तक जैव प्रौद्योगिकी के विकास से जुड़ी हुई है। साथ ही, यह ध्यान रखना आवश्यक है कि आनुवंशिक रूप से इंजीनियर किए गए जीवित जीवों और उत्पादों का अनियंत्रित प्रसार प्रकृति में जैविक संतुलन को बाधित कर सकता है और मानव स्वास्थ्य के लिए खतरा पैदा कर सकता है।

संपूर्ण जीव की क्लोनिंग को प्रजनन क्लोनिंग कहा जाता है। इस दिशा में शोध अभी भी चल रहा है, लेकिन कुछ प्रगति हुई है।

ग्रेट ब्रिटेन में भेड़ डॉली की क्लोनिंग का मामला व्यापक रूप से जाना जाता है। यह स्तनपायी क्लोनिंग प्रयोग जान विल्मुट के नेतृत्व में वैज्ञानिकों के एक समूह द्वारा किया गया था। फिर एक दाता जानवर के थन से लिए गए नाभिक को 277 अंडों में स्थानांतरित किया गया। इनमें से 29 भ्रूण बने, जिनमें से एक जीवित रहा। डॉली का जन्म 5 जुलाई 1996 को हुआ और वह सफलतापूर्वक क्लोन होने वाली पहली स्तनपायी बन गई। क्लोन किया गया जानवर 6.5 साल तक जीवित रहा और 14 फरवरी, 2003 को रेट्रोवायरस के कारण होने वाली प्रगतिशील फेफड़ों की बीमारी से उसकी मृत्यु हो गई। बताया गया है कि यह घर के अंदर रखी भेड़ों में होने वाली एक आम बीमारी है और सुरक्षा कारणों से डॉली को चराने के लिए शायद ही कभी बाहर ले जाया जाता था।

क्लोनिंग के बारे में कुछ भ्रांतियाँ हैं। इस प्रकार, किसी व्यक्ति या जानवर की क्लोनिंग निश्चित रूप से चेतना की नकल करने में सक्षम नहीं है। क्लोन किया गया व्यक्ति मूल जीव की बुद्धि से संपन्न नहीं होगा; उसे पालन-पोषण, शिक्षा आदि की आवश्यकता होगी। इसके अलावा, क्लोन की संपूर्ण बाहरी पहचान का प्रश्न भी विवादास्पद है। एक नियम के रूप में, क्लोन मूल की पूर्ण प्रतिलिपि नहीं है, क्योंकि क्लोनिंग करते समय, केवल जीनोटाइप की प्रतिलिपि बनाई जाती है, जिसका अर्थ जीव के फेनोटाइप की स्पष्ट पुनरावृत्ति नहीं है। फेनोटाइप कुछ आनुवंशिक डेटा के आधार पर बनता है, हालांकि, जिन स्थितियों में क्लोन उगाया जाएगा, वे किसी तरह से इसके विकास को प्रभावित कर सकते हैं: ऊंचाई, वजन, काया और मानसिक विकास की कुछ विशेषताएं।

विश्व के अधिकांश देशों में मानव प्रजनन क्लोनिंग पर कोई भी कार्य प्रतिबंधित है। ऐसे मानव क्लोनिंग को चिकित्सीय क्लोनिंग से भी अधिक नैतिक, धार्मिक और कानूनी समस्याओं का सामना करना पड़ता है। सिद्धांत रूप में, इस मामले पर कोई निश्चित जनमत नहीं है, जैसे दुनिया के सबसे बड़े धर्म इस घटना का एक स्पष्ट मूल्यांकन देने में सक्षम नहीं हैं, क्योंकि यह उनकी शास्त्रीय शिक्षाओं के दायरे से परे है और इसलिए तर्क की आवश्यकता है। कुछ कानूनी कठिनाइयाँ भी उत्पन्न होती हैं, जैसे पितृत्व, मातृत्व, विरासत, विवाह और कुछ अन्य मुद्दे। क्लोनिंग का विकास इस पर नियंत्रण के कारणों के साथ-साथ आपराधिक और आतंकवादी हलकों में प्रौद्योगिकी के संभावित रिसाव के कारण भी असुरक्षित है। विशेष चिंता का विषय क्लोनिंग में विफलताओं का उच्च प्रतिशत है, जिससे विकृत लोगों के उभरने का खतरा पैदा होता है।

4.1 रूस में चिकित्सीय क्लोनिंग पर अनुसंधान की स्थिति।

विभिन्न रोगों के उपचार में ईएससी की महान क्षमता के बारे में उछाल के बावजूद, रूस में चिकित्सीय क्लोनिंग पर काम अभी भी व्यावहारिक रूप से नहीं किया जा रहा है। यह मुख्य रूप से मानव oocytes और भ्रूण का उपयोग करके अनुसंधान करने के लिए एक विधायी ढांचे की कमी के कारण है। ऐसे कानूनों को अपनाने से, रूस के लिए चिकित्सीय क्लोनिंग को बहुत तेज़ी से विकसित करने का एक वास्तविक अवसर है। हमारे देश में परमाणु प्रत्यारोपण का उपयोग करके पुनर्निर्मित भ्रूण प्राप्त करने के लिए प्रभावी सेलुलर तकनीकें हैं। अनिवार्य रूप से, माइक्रोसर्जरी और इलेक्ट्रोफ्यूजन के संयोजन से दैहिक कोशिकाओं के परमाणु हस्तांतरण के लिए आधुनिक प्रौद्योगिकियों की नींव पहली बार पिछली शताब्दी के 80 के दशक में यहां विकसित की गई थी। मानव ईएससी लाइनें प्राप्त करने के लिए प्रभावी प्रौद्योगिकियां भी हैं।

चिकित्सीय क्लोनिंग के कार्यों को प्रजनन केंद्रों के आधार पर कार्यान्वित करना संभव है, जो अपने प्रत्यक्ष उद्देश्य के अलावा, ईएससी लाइनें प्राप्त करने के केंद्र बन सकते हैं, सबसे पहले, सीधे इस केंद्र की महिला रोगियों और उनके किसी भी सदस्य के लिए परिवार. यह उम्मीद की जा सकती है कि चिकित्सीय प्रौद्योगिकियों के विकास के साथ, प्रत्येक व्यक्ति के लिए स्वयं की ईएससी प्राप्त करना उपलब्ध हो जाएगा। मूलभूत समस्याओं को हल करने और नई प्रौद्योगिकियों के विकास पर केंद्रित प्रजनन केंद्रों और प्रासंगिक अनुसंधान प्रयोगशालाओं के बीच घनिष्ठ सहयोग करना आवश्यक है। इसी तरह की तकनीकों में चिकित्सीय क्लोनिंग के उद्देश्य से गैर-इनवेसिव ऑप्टिकल-लेजर माइक्रोमैनिपुलेशन तकनीकों का उपयोग करके भ्रूण का पुनर्निर्माण शामिल है।

5. जेनेटिक इंजीनियरिंग की समस्याएं.

जेनेटिक इंजीनियरिंग एक पूरी तरह से नई तकनीक है जो न केवल प्रजातियों के बीच, बल्कि लोगों, जानवरों और पौधों के बीच भी मौलिक आनुवंशिक बाधाओं को तोड़ती है। असमान और असंबंधित प्रजातियों के जीनों को मिलाकर, उनके आनुवंशिक कोड को हमेशा के लिए बदलते हुए, नए जीव बनाए जाते हैं जो अपने वंशजों को आनुवंशिक परिवर्तन देंगे। आज, वैज्ञानिक आनुवंशिक सामग्री को काटने, चिपकाने, पुनः संयोजित करने, रूपांतरित करने, संपादित करने और प्रोग्राम करने में सक्षम हैं। जानवरों और यहां तक कि मानव जीन को पौधों या जानवरों में जोड़ा जाता है, जिससे अकल्पनीय ट्रांसजेनिक जीवन रूपों को जन्म मिलता है। इतिहास में पहली बार मनुष्य जीवन का निर्माता बना। बायोइंजीनियर अगले कुछ वर्षों में हजारों नए जीव बनाने में सक्षम होंगे। संभावनाएं भयावह हैं. जेनेटिक इंजीनियरिंग अभूतपूर्व नैतिक और उत्थान करती है सामाजिक मुद्दे, और पर्यावरण की भलाई, मानव और पशु स्वास्थ्य और कृषि के भविष्य को भी खतरे में डालता है। निम्नलिखित जेनेटिक इंजीनियरिंग से जुड़ी कुछ समस्याओं का वर्णन करता है:

आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव जो प्रयोगशाला से बच जाते हैं या छोड़ दिए जाते हैं, पर्यावरण विनाश का कारण बन सकते हैं। आनुवंशिक रूप से इंजीनियर किए गए "जैविक प्रदूषक" रासायनिक प्रदूषकों से भी अधिक विनाशकारी होने की क्षमता रखते हैं। क्योंकि वे जीवित हैं, आनुवंशिक रूप से संशोधित खाद्य पदार्थ स्वाभाविक रूप से रासायनिक खाद्य पदार्थों की तुलना में अधिक अप्रत्याशित होते हैं - वे पुनरुत्पादन, प्रवासन और उत्परिवर्तन कर सकते हैं। एक बार जब इन आनुवंशिक रूप से संशोधित जीवों को पर्यावरण में छोड़ दिया जाता है, तो उन्हें प्रयोगशाला में वापस लौटाना लगभग असंभव होगा। कई वैज्ञानिक ऐसे जीवों को छोड़ने की चेतावनी देते हैं बाहरी वातावरणपर्यावरण के लिए अपरिवर्तनीय विनाशकारी परिणाम हो सकते हैं।

आनुवंशिक परिवर्तनों से अप्रत्याशित परिणाम और खतरनाक आश्चर्य होने की संभावना है। जैव प्रौद्योगिकी एक अस्पष्ट विज्ञान है, और वैज्ञानिक कभी भी 100 प्रतिशत सफलता की गारंटी नहीं दे सकते। व्यवहार में गंभीर मामले सामने आए हैं। मिशिगन स्टेट यूनिवर्सिटी में प्रयोग करने वाले शोधकर्ताओं ने हाल ही में पाया कि आनुवंशिक रूप से परिवर्तित होने वाले पौधे जो वायरस प्रतिरोधी हैं, वायरस को नए, अधिक खतरनाक रूपों या रूपों में उत्परिवर्तित कर सकते हैं जो अन्य पौधों की प्रजातियों पर हमला कर सकते हैं। अन्य डरावने परिदृश्य: आनुवंशिक रूप से संशोधित पौधों से विदेशी जीन पराग, कीड़े, हवा या बारिश के साथ अन्य फसलों, साथ ही जंगली और खरपतवार पौधों में स्थानांतरित हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, यदि आनुवंशिक रूप से संशोधित फसलों के गुण, जैसे कि वायरस या कीड़ों के प्रति प्रतिरोध, खरपतवार द्वारा अर्जित कर लिए जाएं तो आपदा हो सकती है। आनुवंशिक रूप से संशोधित पौधे विषाक्त पदार्थों और अन्य पदार्थों का उत्पादन कर सकते हैं जो पक्षियों और अन्य जानवरों को नुकसान पहुंचा सकते हैं। पौधों और जानवरों की जेनेटिक इंजीनियरिंग लगभग निश्चित रूप से प्रजातियों को खतरे में डाल देगी और कम कर देगी जैविक विविधता. उनके "श्रेष्ठ" जीन के कारण, पौधों और जानवरों के कुछ जीआई अनिवार्य रूप से नियंत्रण से बाहर हो जाएंगे, जंगली प्रजाति. ऐसा पहले ही हो चुका है जब विदेशी प्रजातियों को देश में आयात किया गया था, उदाहरण के लिए, उत्तरी अमेरिका में डच एल्म रोग और चढ़ाई पुएरिया की समस्याएँ थीं। उदाहरण के लिए, जंगली प्रजातियों का क्या होगा, जब वैज्ञानिक पर्यावरण में कार्प, सैल्मन या ट्राउट छोड़ते हैं जो आकार में दोगुने होते हैं और अपने जंगली रिश्तेदारों की तुलना में दोगुना खाना खाते हैं? दूसरा ख़तरा नई प्रकार की फ़सलों और घरेलू पशुओं के निर्माण में है। एक बार जब वैज्ञानिक "परफेक्ट टमाटर" या "परफेक्ट चिकन" कहलाते हैं, तो उन्हें बड़ी मात्रा में पुनरुत्पादित किया जाएगा; "कम वांछनीय" प्रजातियों को किनारे छोड़ दिया जाएगा। फिर "परिपूर्ण" जानवरों और पौधों को क्लोन किया जाएगा (सटीक आनुवंशिक प्रतियों के रूप में पुन: प्रस्तुत किया जाएगा), जिससे ग्रह पर उपलब्ध जीन का आधार और कम हो जाएगा।

फसलों और जानवरों में आनुवंशिक परिवर्तन विषाक्त पदार्थों के विकास को गति प्रदान कर सकते हैं एलर्जीलोगों में। उदाहरण के लिए, नट्स या शेलफिश से एलर्जी वाले व्यक्ति के पास यह जानने का कोई तरीका नहीं होगा कि क्या टमाटर या अन्य भोजन में एलर्जेनिक भोजन से प्रोटीन को शामिल करने के लिए बदलाव किया गया है, और इन जीआई खाद्य पदार्थों के सेवन से घातक परिणाम हो सकते हैं। वैकल्पिक रूप से, जेनेटिक इंजीनियर मिट्टी, समुद्र-कहीं भी पाए जाने वाले बैक्टीरिया से प्रोटीन ले सकते हैं और इसे मानव भोजन में जोड़ सकते हैं। ऐसे पदार्थों को पहले कभी भोजन में नहीं मिलाया गया है, इसलिए उनकी विषाक्तता और एलर्जी के बारे में कोई जानकारी नहीं है।

ऐसे ज्ञात मामले हैं जहां आनुवंशिक रूप से संशोधित खाद्य पदार्थों ने लोगों को नुकसान पहुंचाया है। 1989 और 1990 में, आनुवंशिक रूप से इंजीनियर एल-ट्रिप्टोफैन, एक सामान्य आहार अनुपूरक, ने 30 से अधिक अमेरिकियों की जान ले ली और 5,000 से अधिक लोगों को संभावित घातक और दर्दनाक रक्त विकार इओसिनोफिलिया-मायलगिया सिंड्रोम के साथ प्रतिबंधित होने से पहले स्थायी रूप से अक्षम कर दिया। निर्माता, शोवा डेंको के.के., जो जापान की तीसरी सबसे बड़ी रासायनिक कंपनी है, ने इस ओवर-द-काउंटर पूरक को बनाने के लिए आनुवंशिक रूप से संशोधित जीवाणु का उपयोग किया। ऐसा माना जाता है कि बैक्टीरिया किसी तरह डीएनए पुनर्संयोजन की प्रक्रिया के माध्यम से संक्रमित हुआ था। उत्पाद यह नहीं दर्शाते कि उन्हें आनुवंशिक रूप से संशोधित किया गया है। जीआई उत्पादों का पेटेंट और जैव प्रौद्योगिकी उत्पादों का व्यापक उत्पादन खेती को नष्ट कर देगा जैसा कि प्राचीन काल से ज्ञात है। यदि इस प्रवृत्ति को नहीं रोका गया, तो मांस और डेयरी उद्योग द्वारा ट्रांसजेनिक पौधों और जानवरों के पेटेंट से जल्द ही पट्टे पर खेती का विकास होगा, जहां किसान बायोटेक समूहों से पौधों और जानवरों को पट्टे पर लेंगे और बीज और संतानों के लिए भुगतान करेंगे। अंततः, अगले कुछ दशकों में, कृषि का सफाया हो जाएगा और रासायनिक और बायोटेक कंपनियों द्वारा नियंत्रित औद्योगिक जैवसंश्लेषण कारखानों द्वारा इसे ले लिया जाएगा। लोग फिर कभी प्राकृतिक, ताज़ा भोजन का आनंद नहीं लेंगे। दुनिया भर में करोड़ों किसान और अन्य श्रमिक अपनी कमाई खो देंगे। टिकाऊ कृषि व्यवस्था नष्ट हो जायेगी.

जानवरों के आनुवंशिक संशोधन और पेटेंट से औद्योगिक उत्पादों के लिए जीवित प्राणियों की स्थिति कम हो जाएगी और अधिक पीड़ा होगी। जनवरी 1994 में, यह घोषणा की गई कि गायों और सूअरों का पूरा जीनोम मानचित्र स्पष्ट कर दिया गया है, जो पशु प्रयोगों के आगे के विकास से पहले था। ऐसे प्रयोगों की अंतर्निहित क्रूरता के अलावा (दोषपूर्ण नमूने दर्दनाक दोषों, लंगड़े, अंधे, आदि के साथ पैदा हुए थे), इन "उत्पादन" प्राणियों में कोई नहीं था अधिक मूल्ययांत्रिक आविष्कारों की तुलना में उनके "निर्माताओं" के लिए। प्रयोगशालाओं में उपयोग के लिए आनुवंशिक रूप से इंजीनियर किए गए जानवर, जैसे कि कुख्यात "हार्वर्ड माउस", जिसमें एक मानव कैंसर पैदा करने वाला जीन था जो बाद की सभी पीढ़ियों में पारित हो गया था, उन्हें पीड़ित होने के लिए डिज़ाइन किया गया था। एक विशुद्ध रूप से न्यूनतावादी विज्ञान, जैव प्रौद्योगिकी जीवन के महत्व को सूचना के टुकड़ों (आनुवंशिक कोड) तक कम कर देता है जिसे कोई भी इच्छानुसार अलग और पुन: संयोजित कर सकता है। उनकी विशिष्टता और अंतरंगता को हटाकर, जो जानवर अपने "आविष्कारकों" के लिए मात्र वस्तु हैं, उनके साथ वैसा ही व्यवहार किया जाएगा। 200 से अधिक आनुवंशिक रूप से परिवर्तित "विचित्र" जानवरों के पेटेंट वर्तमान में अनुमोदन के लिए लंबित हैं।

सुरक्षा के लिए आनुवंशिक रूप से इंजीनियर किए गए जीवों का कभी भी पर्याप्त या उचित परीक्षण नहीं किया गया है। आज तक, प्राणियों के इस कट्टरपंथी नए वर्ग से निपटने के लिए कोई उपयुक्त सरकारी संगठन नहीं बनाया गया है, जो संभावित रूप से स्वास्थ्य और पर्यावरण के लिए भारी खतरा पैदा करता है। आनुवंशिक रूप से संशोधित खाद्य पदार्थों पर अमेरिकी खाद्य एवं औषधि प्रशासन की नीति समस्या को दर्शाती है। मई 1992 में, इस देश ने जैव प्रौद्योगिकी उत्पादों के संबंध में एक नई नीति विकसित की: आनुवंशिक रूप से संशोधित उत्पादों को प्राकृतिक उत्पादों से अलग नहीं माना जाएगा; सुरक्षा के लिए उनका परीक्षण नहीं किया जाएगा; उनमें यह दर्शाने वाला कोई लेबल नहीं होगा कि उन्हें आनुवंशिक रूप से संशोधित किया गया है; अमेरिकी सरकार जीआई खाद्य पदार्थों को ट्रैक नहीं करेगी। परिणामस्वरूप, न तो सरकार और न ही उपभोक्ताओं को पता चलेगा कि कौन से संपूर्ण या प्रसंस्कृत खाद्य पदार्थ आनुवंशिक रूप से संशोधित किए गए हैं। शाकाहारियों और जो लोग धार्मिक मान्यताओं के कारण कुछ खाद्य पदार्थों को अपने आहार से बाहर कर देते हैं, उन्हें अनजाने में जानवरों और यहां तक कि मनुष्यों से आनुवंशिक सामग्री युक्त सब्जियों और फलों का उपभोग करने की संभावना का सामना करना पड़ता है। और स्वास्थ्य परिणाम केवल उपभोक्ताओं द्वारा परीक्षण और त्रुटि के माध्यम से निर्धारित किए जाएंगे।

उनके द्वारा खोजे गए जीन और जीवित जीवों का पेटेंट कराकर, एक छोटा कॉर्पोरेट अभिजात वर्ग जल्द ही ग्रह की संपूर्ण आनुवंशिक विरासत को नियंत्रित कर लेगा। जो वैज्ञानिक जीन और उनमें हेरफेर करने के तरीकों की "खोज" करते हैं, वे पेटेंट प्राप्त कर सकते हैं - और इस प्रकार स्वामित्व - न केवल आनुवंशिक संशोधन प्रौद्योगिकियों का, बल्कि स्वयं जीन का भी। ड्यूपॉन्ट, अपजॉन, बायर, डॉव, मोनसेंटो, सिब-गीगी और रोन-पोलेंक जैसी रासायनिक, फार्मास्युटिकल और जैव प्रौद्योगिकी कंपनियां कृषि, पशुधन पर पूर्ण कब्जा करने के लिए पौधों और जानवरों और लोगों से जीन की पहचान करने और पेटेंट कराने की तत्काल कोशिश कर रही हैं और विनिर्माण उद्योग खाद्य उत्पाद. ये वही कंपनियाँ हैं जिन्होंने कभी कीटनाशकों और प्लास्टिक से मुक्त जीवन का वादा किया था। क्या भविष्य के लिए उनकी योजनाओं पर भरोसा किया जा सकता है?

मानव जीनोम का अध्ययन करने से व्यक्तिगत जानकारी का अवर्गीकरण हो सकता है और भेदभाव के नए स्तर सामने आ सकते हैं। कुछ लोगों को पहले से ही मना किया जा रहा है स्वास्थ्य बीमा"खराब" जीन पर आधारित। क्या नियोक्ताओं को जीन स्कैनिंग की आवश्यकता होगी, और क्या वे परिणामों के आधार पर अपने कर्मचारियों को नौकरी देने से इंकार कर देंगे? क्या सरकार को हमारी व्यक्तिगत आनुवंशिक प्रोफ़ाइल तक पहुंच प्राप्त होगी? इसकी कल्पना करना आसान है नया स्तरउन लोगों के ख़िलाफ़ भेदभाव जिनकी आनुवंशिक प्रोफ़ाइल से पता चलता है कि वे, उदाहरण के लिए, कम बुद्धिमान हैं या कुछ बीमारियों से ग्रस्त हैं।

जेनेटिक इंजीनियरिंग का उपयोग पहले से ही मानव जाति को "सुधारने" के लिए किया जा चुका है, एक अभ्यास जिसे यूजीनिक्स कहा जाता है। जीन स्कैनिंग हमें पहले से ही यह पता लगाने की अनुमति देती है कि भ्रूण में कुछ वंशानुगत बीमारियों के लिए जीन हैं या नहीं। क्या हम जल्द ही निकट दृष्टि दोष, समलैंगिकता या विशुद्ध रूप से कॉस्मेटिक कारणों जैसे गैर-जीवन-घातक दोषों के आधार पर भ्रूणों का निपटान करना शुरू कर देंगे? पेंसिल्वेनिया विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने जीआई पशु शुक्राणु कोशिकाओं के पेटेंट के लिए आवेदन किया है ताकि एक पीढ़ी से दूसरी पीढ़ी तक हस्तांतरित गुणों को बदला जा सके; इससे पता चलता है कि इंसानों के साथ भी ऐसा ही संभव है। पशु सुजनन विज्ञान से मानव सुजनन विज्ञान में परिवर्तन केवल एक छोटा कदम है। हर कोई अपने बच्चों के लिए सर्वश्रेष्ठ चाहता है, लेकिन हम कहाँ रुकते हैं? अनजाने में, हम जल्द ही "संपूर्ण" जाति बनाने के नाज़ियों के प्रयासों को दोहरा सकते हैं।

अमेरिकी सेना आनुवंशिक रूप से संशोधित जैविक हथियारों का एक शस्त्रागार बना रही है। हालाँकि इसके तहत आक्रामक जैविक हथियारों के निर्माण को अवैध बना दिया गया है अंतर्राष्ट्रीय अनुबंध,अमेरिका रक्षा उद्देश्यों के लिए ऐसे हथियार विकसित करना जारी रखता है। हालाँकि, आनुवंशिक रूप से संशोधित जैविक एजेंट समान हैं चाहे उनका उपयोग रक्षा या हमले के लिए किया जाए। ऐसे हथियारों के अनुसंधान के क्षेत्रों में निम्नलिखित शामिल हैं: सभी एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति प्रतिरोधी बैक्टीरिया; अधिक प्रतिरोधी और खतरनाक बैक्टीरिया और वायरस जो लंबे समय तक जीवित रहते हैं और तेजी से मरते हैं, साथ ही नए जीव जो किसी टीके के प्रभाव को अमान्य कर सकते हैं या लोगों और पौधों के प्राकृतिक प्रतिरोध को कम कर सकते हैं। ऐसे रोगजनकों के विकसित होने की संभावना का भी पता लगाया गया है जो किसी व्यक्ति के हार्मोनल संतुलन को इतना बाधित कर सकते हैं कि मौत का कारण बन सकते हैं, और हानिरहित बैक्टीरिया (जैसे कि मानव आंत में पाए जाने वाले) को हत्यारों में बदल सकते हैं। कुछ विशेषज्ञों का मानना है कि जीआई रोगज़नक़ भी विकसित किए जा रहे हैं जो विशिष्ट नस्लीय समूहों को लक्षित करते हैं।

जेनेटिक इंजीनियरिंग को लेकर सभी वैज्ञानिक आशावादी नहीं हैं। संशयवादियों में इरविन चारगॉफ़ भी हैं, जो एक प्रतिष्ठित जैव रसायनज्ञ हैं जिन्हें अक्सर आणविक जीव विज्ञान का जनक कहा जाता है। वह चेतावनी देते हैं कि सभी नवाचारों का परिणाम "प्रगति" नहीं होता है। चारगॉफ ने एक बार जेनेटिक इंजीनियरिंग को "आणविक ऑशविट्ज़" कहा था और चेतावनी दी थी कि जेनेटिक इंजीनियरिंग तकनीक दुनिया को परमाणु प्रौद्योगिकी के आगमन से भी अधिक खतरे में डालती है। उन्होंने अपनी आत्मकथा में लिखा, "मुझे लगता है कि विज्ञान ने एक बाधा पार कर ली है जिसे अखंड रहना चाहिए।" नियोजित जेनेटिक इंजीनियरिंग प्रयोगों की "भयानक अपरिवर्तनीयता" को ध्यान में रखते हुए, चारगॉफ़ ने चेतावनी दी कि "...आप इसे पूर्ववत नहीं कर सकते नई वर्दीजीवन... यह तुम्हें, और तुम्हारे बच्चों को, और तुम्हारे बच्चों के बच्चों को जीवित रखेगा। जीवमंडल पर एक अपरिवर्तनीय हमला पिछली पीढ़ियों के लिए इतना अनसुना, इतना अकल्पनीय है कि मैं केवल यही कामना कर सकता हूँ कि इसके लिए मैं दोषी न होता।

5। उपसंहार

जनता की राय। आनुवंशिक अनुसंधान और प्रयोग के स्पष्ट लाभों के बावजूद, "जेनेटिक इंजीनियरिंग" की अवधारणा ने विभिन्न संदेह और भय को जन्म दिया है, और यह चिंता और यहां तक कि राजनीतिक विवाद का विषय बन गया है। उदाहरण के लिए, कई लोग डरते हैं कि मनुष्यों में कैंसर का कारण बनने वाला कोई वायरस किसी ऐसे जीवाणु में प्रवेश कर जाएगा जो आम तौर पर किसी व्यक्ति के शरीर में या उसकी त्वचा पर रहता है, और फिर यह जीवाणु कैंसर का कारण बनेगा। यह भी संभव है कि दवा प्रतिरोधी जीन ले जाने वाला एक प्लास्मिड न्यूमोकोकस में प्रवेश कर जाएगा, जिससे न्यूमोकोकस एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति प्रतिरोधी हो जाएगा और निमोनिया का इलाज करना संभव नहीं होगा। इस प्रकार के खतरे निस्संदेह मौजूद हैं। आनुवंशिक अनुसंधान गंभीर और जिम्मेदार वैज्ञानिकों द्वारा किया जाता है, और संभावित खतरनाक रोगाणुओं के आकस्मिक प्रसार की संभावना को कम करने के तरीकों में लगातार सुधार किया जा रहा है। इन अध्ययनों से उत्पन्न होने वाले संभावित खतरों का आकलन करते समय, उनकी तुलना कुपोषण और लोगों को मारने और अपंग करने वाली बीमारियों के कारण होने वाली वास्तविक त्रासदियों से की जानी चाहिए।

जेनेटिक इंजीनियरिंग हमारे समय की सबसे सक्रिय रूप से विकसित और आशाजनक प्रौद्योगिकियों में से एक है, जो भविष्य में चिकित्सा और कई अन्य मुद्दों को हल करने में सक्षम होगी। अधिकांश विवादास्पद आनुवंशिक इंजीनियरिंग मुद्दों पर मेरी व्यक्तिगत राय इन प्रौद्योगिकियों के अनुसंधान और अनुप्रयोग की अनुमति देने की ओर झुकती है।

मेरी राय में, इस प्रक्रिया पर उचित नियंत्रण के साथ जीवों का आनुवंशिक संशोधन, कुछ समाधान कर सकता है गंभीर समस्याएंआधुनिकता. विशेष रूप से, विभिन्न रोगों के उपचार के लिए चिकित्सा में आनुवंशिक संशोधन का उपयोग मुझे एक सकारात्मक घटना लगती है जिससे विज्ञान के विकास के इस चरण में कोई शिकायत नहीं होती है।

जहां तक कृषि में आनुवंशिक संशोधन के उपयोग और आनुवंशिक रूप से संशोधित उत्पादों के वितरण का सवाल है, मेरी राय में, मानव स्वास्थ्य के लिए उनके काल्पनिक खतरे की वास्तव में पुष्टि नहीं की गई है। मुझे ऐसा लगता है कि यदि इन उत्पादों के मानक सुरक्षा अध्ययन से संकेत मिलता है कि उनका उपयोग संभव है, तो उन्हें किसी अतिरिक्त शोध की आवश्यकता नहीं है। इस मामले में जीएमओ को एक नए प्रकार के पौधे या उत्पाद के रूप में माना जाना चाहिए और, बशर्ते कि यह सभी मानक खाद्य सुरक्षा मानकों को पूरा करता हो, इसके उपयोग की स्पष्ट रूप से अनुमति दी जानी चाहिए। मैं इस दृष्टिकोण से भी सहमत हूं कि जीएमएफ, उन पर विशेष नियंत्रण, आनुवंशिक स्तर पर उनके गुणों में सुधार और खेती के दौरान मनुष्यों के लिए हानिकारक विभिन्न उर्वरकों के उपयोग की आवश्यकता के अभाव के कारण, इससे भी अधिक सुरक्षित हो सकता है। नियमित उत्पादकृषि।

जब मानव क्लोनिंग की बात आती है तो क्लोनिंग के मुद्दे गंभीर नैतिक मुद्दे प्रस्तुत करते हैं। इस स्तर पर, मेरी राय में, लोगों की प्रजनन क्लोनिंग की आवश्यकता के बारे में तर्क पर्याप्त रूप से ठोस नहीं हैं, और इसलिए प्रजनन क्लोनिंग पर प्रतिबंध मुझे उचित लगता है। हालाँकि, इसका मतलब यह नहीं है कि इस क्षेत्र में सभी शोध बंद कर दिए जाने चाहिए, क्योंकि यदि विज्ञान क्लोन के अस्तित्व की अधिक संभावना प्रदान कर सकता है, और जनता अन्य विवादास्पद मुद्दों को हल कर सकती है, तो प्रजनन क्लोनिंग की अनुमति दी जा सकती है।

चिकित्सीय क्लोनिंग का मुद्दा भी काफी जटिल है, क्योंकि स्टेम सेल प्राप्त करने के लिए भ्रूण के विकास को रोकना आवश्यक है, जो सिद्धांत रूप में, एक बच्चे में विकसित हो सकता है। मुझे ऐसा लगता है कि यह नैतिक समस्या कुछ हद तक गर्भपात की समस्या के समान है। हालाँकि, सभी बातों पर विचार करते हुए, मैं चिकित्सीय क्लोनिंग की अनुमति देने की वकालत करना चाहता हूँ क्योंकि यह जन्म के समय बाधित होने वाले संभावित जीवन की कीमत पर किसी व्यक्ति के जीवन को बचा सकता है।

जहाँ तक क्लोनिंग के मुद्दों के अध्ययन और अनुसंधान का सवाल है, विशेष रूप से जानवरों के प्रजनन क्लोनिंग के मुद्दों के लिए, मेरी राय में, इसकी अनुमति दी जानी चाहिए, क्योंकि किसी अन्य प्रकार के जानवरों के उपयोग के संदर्भ में इसे प्रतिबंधित करना अनुचित है। प्रयोगशाला अनुसंधान.

ग्रंथ सूची.

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- यह जीवित जीवों, सुसंस्कृत कोशिकाओं और जैविक प्रक्रियाओं का उपयोग करके मनुष्यों के लिए आवश्यक उत्पादों और सामग्रियों का उत्पादन है।

जैव प्रौद्योगिकी के अवसरइस तथ्य के कारण असामान्य रूप से बड़े हैं कि इसकी विधियाँ पारंपरिक विधियों की तुलना में अधिक लाभदायक हैं: इनका उपयोग किया जाता है इष्टतम स्थितियाँ(तापमान और दबाव), अधिक उत्पादक, पर्यावरण के अनुकूल और पर्यावरण को जहर देने वाले रासायनिक अभिकर्मकों की आवश्यकता नहीं होती है, आदि।

जैव प्रौद्योगिकी वस्तुएं:जीवित जीवों के समूहों के कई प्रतिनिधि - सूक्ष्मजीव (वायरस, बैक्टीरिया, प्रोटिस्ट, यीस्ट, आदि), पौधे, जानवर, साथ ही कोशिकाएं और उनसे पृथक उपकोशिकीय संरचनाएं (ऑर्गेनेल)। जैव प्रौद्योगिकी आधारितजीवित प्रणालियों में होने वाली शारीरिक और जैव रासायनिक प्रक्रियाओं पर, जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा जारी होती है, चयापचय उत्पादों का संश्लेषण और टूटना, और कोशिका के रासायनिक और संरचनात्मक घटकों का निर्माण होता है।

जैव प्रौद्योगिकी की मुख्य दिशाएँ:

1) सूक्ष्मजीवों और सुसंस्कृत यूकेरियोटिक कोशिकाओं की सहायता से जैविक रूप से सक्रिय यौगिकों (एंजाइम, विटामिन,) का उत्पादन हार्मोनल दवाएं), दवाएं (एंटीबायोटिक्स, टीके, सीरम, अत्यधिक विशिष्ट एंटीबॉडी, आदि), साथ ही प्रोटीन, अमीनो एसिड फ़ीड एडिटिव्स के रूप में उपयोग किए जाते हैं;

2) आवेदन जैविक तरीकेविरोधी प्रदूषण ( जैविक उपचारअपशिष्ट जल, मृदा प्रदूषण, आदि) और पौधों को कीटों और बीमारियों से बचाने के लिए;

3) सूक्ष्मजीवों, पौधों की किस्मों, जानवरों की नस्लों आदि के नए उपयोगी उपभेदों का निर्माण।

जैव प्रौद्योगिकी के उद्देश्य, तरीके और उपलब्धियाँ।

मानवता को यह सीखने की जरूरत है कि जीवित जीवों की वंशानुगत प्रकृति को प्रभावी ढंग से कैसे बदला जाए ताकि वह खुद को अच्छी गुणवत्ता वाला भोजन और कच्चा माल प्रदान कर सके और साथ ही साथ ग्रह को बर्बादी की ओर न ले जाए। पर्यावरण संबंधी विपदा. इसलिए यह कोई संयोग नहीं है मुख्य कार्यहमारे समय में प्रजनक पौधों, जानवरों और सूक्ष्मजीवों के नए रूपों को बनाने की समस्या का समाधान बन गए हैं जो औद्योगिक उत्पादन विधियों के लिए अच्छी तरह से अनुकूलित हैं, प्रतिकूल परिस्थितियों का सामना कर सकते हैं, प्रभावी ढंग से सौर ऊर्जा का उपयोग कर सकते हैं और, सबसे महत्वपूर्ण बात, बिना जैविक रूप से शुद्ध उत्पाद प्राप्त करने की अनुमति देते हैं। अत्यधिक पर्यावरण प्रदूषण. मूलरूप में नये दृष्टिकोणइस मूलभूत समस्या का समाधान प्रजनन में आनुवंशिक और सेलुलर इंजीनियरिंग का उपयोग है।

जेनेटिक (आनुवंशिक) इंजीनियरिंग -

आणविक आनुवंशिकी की एक शाखा जो मेजबान कोशिका में गुणा करने और आवश्यक कोशिका चयापचयों के संश्लेषण को नियंत्रित करने में सक्षम नए डीएनए अणुओं के लक्षित निर्माण से जुड़ी है।

न्यूक्लिक एसिड रसायन विज्ञान और माइक्रोबियल आनुवंशिकी के चौराहे पर उभरकर, जेनेटिक इंजीनियरिंगजीन की संरचना, उनके संश्लेषण और क्लोनिंग को समझने, जीवित जीवों की कोशिकाओं से अलग किए गए जीन या नए संश्लेषित जीन को पौधों और जानवरों की कोशिकाओं में विशेष रूप से उनके वंशानुगत गुणों को बदलने के लिए डालने से संबंधित है।

जीव की एक प्रजाति से दूसरी प्रजाति में जीन स्थानांतरण (या ट्रांसजेनेसिस) करने के लिए, अक्सर मूल रूप से बहुत दूर, कई जटिल कार्य करना आवश्यक होता है परिचालन:

कोशिकाओं से जीन (व्यक्तिगत डीएनए टुकड़े) का अलगावबैक्टीरिया, पौधे या जानवर। कुछ मामलों में, इस ऑपरेशन को आवश्यक जीन के कृत्रिम संश्लेषण द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है;

कनेक्शन (सिलाई)किसी भी मूल के व्यक्तिगत डीएनए टुकड़े को प्लास्मिड के हिस्से के रूप में एक अणु में;

हाइब्रिड प्लास्मिड डीएनए का परिचयमेजबान कोशिकाओं में वांछित जीन समाहित करना;

प्रतिलिपि बनाना (क्लोनिंग)नए मेजबान में इस जीन का संचालन सुनिश्चित करने के लिए।

क्लोन किए गए जीनों को स्तनधारी अंडों या पौधों के प्रोटोप्लास्ट (एक कोशिका भित्ति के अभाव वाली पृथक कोशिकाएं) में सूक्ष्म रूप से इंजेक्ट किया जाता है और उनसे पूरे जानवर या पौधे उगाए जाते हैं, जिनके जीनोम में क्लोन किए गए जीन निर्मित (एकीकृत) होते हैं। पौधे और जानवर जिनके जीनोम को आनुवंशिक इंजीनियरिंग संचालन के माध्यम से बदल दिया गया है, कहलाते हैं ट्रांसजेनिक पौधेया ट्रांसजेनिक जानवर.

ट्रांसजेनिक चूहों, खरगोशों, सूअरों, भेड़ों को पहले ही प्राप्त किया जा चुका है, जिनके जीनोम में विभिन्न मूल के विदेशी जीन काम करते हैं, जिनमें बैक्टीरिया, खमीर, स्तनधारियों, मनुष्यों के जीन, साथ ही अन्य, असंबंधित प्रजातियों के जीन वाले ट्रांसजेनिक पौधे शामिल हैं। ट्रांसजेनिक जीवआणविक आनुवंशिकी की एक व्यावहारिक शाखा के रूप में जेनेटिक इंजीनियरिंग की महान क्षमता का संकेत मिलता है (उदाहरण के लिए, ट्रांसजेनिक पौधों की एक नई पीढ़ी प्राप्त की गई है, जो जड़ी-बूटियों, कीड़ों आदि के प्रतिरोध जैसे मूल्यवान गुणों की विशेषता है)।

आज जेनेटिक इंजीनियरिंग पद्धतियों ने इसे संभव बना दिया है संश्लेषण करनाइंसुलिन, इंटरफेरॉन और सोमाटोट्रोपिन (विकास हार्मोन) जैसे हार्मोन की औद्योगिक मात्रा में, जो कई मानव आनुवंशिक रोगों के उपचार के लिए आवश्यक हैं - मधुमेह मेलेटस, कुछ प्रकार के घातक ट्यूमर, बौनापन,

आनुवंशिक तरीकों का उपयोग करके, सूक्ष्मजीवों के उपभेद (एशब्या गॉसिपी, स्यूडोमोनास डेनिट्रिफिकन्स, आदि) भी प्राप्त किए गए जो मूल रूपों की तुलना में हजारों गुना अधिक विटामिन (सी, बी 3, बी 13, आदि) का उत्पादन करते हैं।

सेल इंजीनियरिंग-

नई कोशिकाओं के निर्माण के लिए उपयोग की जाने वाली विधियों का एक सेट। इसमें विशेष रूप से चयनित मीडिया में कोशिकाओं की खेती और क्लोनिंग, सेल संकरण, सेल नाभिक का प्रत्यारोपण और व्यक्तिगत टुकड़ों से व्यवहार्य कोशिकाओं के "डिससेम्बली" और "असेंबली" (पुनर्निर्माण) के लिए अन्य माइक्रोसर्जिकल ऑपरेशन शामिल हैं।

महत्वपूर्ण या मुख्य स्थान पर सेल इंजीनियरिंग विधियों का उपयोग निहित है खेतीनियंत्रित परिस्थितियों में कृत्रिम पोषक माध्यम पर कोशिकाओं और ऊतकों को पृथक किया जाता है। पुनर्जनन के परिणामस्वरूप पौधों की कोशिकाओं की एक कोशिका से संपूर्ण पौधा बनाने की क्षमता के कारण यह संभव हो सका। कई खेती वाले पौधों - आलू, गेहूं, जौ, मक्का, टमाटर, आदि के लिए पुनर्जनन की स्थिति विकसित की गई है। इन वस्तुओं के साथ काम करने से प्रजनन में सेल इंजीनियरिंग के गैर-पारंपरिक तरीकों का उपयोग करना संभव हो जाता है - दैहिक संकरण, अगुणित, कोशिका चयन, काबू पाना संस्कृति में अपरिवर्तनशीलता, आदि।

क्लोनिंग -

अलैंगिक (वानस्पतिक सहित) प्रजनन के माध्यम से कई समान जीवों को उत्पन्न करने की एक विधि। इस प्रकार, पौधों और जानवरों की कई प्रजातियाँ लाखों वर्षों से प्रकृति में प्रजनन करती रही हैं। हालाँकि, अब "क्लोनिंग" शब्द का प्रयोग आमतौर पर एक संकीर्ण अर्थ में किया जाता है और इसका मतलब प्रयोगशाला में कोशिकाओं, जीन, एंटीबॉडी और यहां तक कि बहुकोशिकीय जीवों की प्रतिलिपि बनाना है। अलैंगिक प्रजनन के परिणामस्वरूप दिखाई देने वाले नमूने, परिभाषा के अनुसार, आनुवंशिक रूप से समान होते हैं, हालांकि, उनमें वंशानुगत परिवर्तनशीलता देखी जा सकती है, जो यादृच्छिक उत्परिवर्तन के कारण होती है या प्रयोगशाला विधियों द्वारा कृत्रिम रूप से बनाई जाती है।

विषयगत कार्य

ए1. औषधियों, हार्मोनों तथा अन्य जैविक पदार्थों का उत्पादन इस प्रकार किया जाता है

1) जेनेटिक इंजीनियरिंग

2) जैव प्रौद्योगिकी उत्पादन

3) कृषि उद्योग

4) कृषि विज्ञान

ए2. टिश्यू कल्चर सबसे उपयोगी कब है?

1) सेब और नाशपाती का संकर प्राप्त करते समय

2) चिकने बीज वाले मटर की शुद्ध पंक्तियों का प्रजनन करते समय

3) यदि आवश्यक हो, तो जले हुए व्यक्ति की त्वचा प्रत्यारोपित करें

4) गोभी और मूली के पॉलीप्लोइड रूप प्राप्त करते समय

ए3. औद्योगिक पैमाने पर आनुवंशिक इंजीनियरिंग विधियों का उपयोग करके कृत्रिम रूप से मानव इंसुलिन का उत्पादन करना आवश्यक है

1) इंसुलिन के संश्लेषण के लिए जिम्मेदार जीन को बैक्टीरिया में डालें, जो मानव इंसुलिन को संश्लेषित करना शुरू कर देगा

2) मानव शरीर में बैक्टीरियल इंसुलिन का परिचय दें

3) जैव रासायनिक प्रयोगशाला में कृत्रिम रूप से इंसुलिन का संश्लेषण करना

4) इंसुलिन के संश्लेषण के लिए जिम्मेदार मानव अग्न्याशय कोशिकाओं की संस्कृति विकसित करें।

जैव प्रौद्योगिकी जीवित जीवों और जैविक प्रक्रियाओं का उपयोग करके मनुष्यों द्वारा आवश्यक उत्पादों और सामग्रियों का सचेत उत्पादन है।

प्राचीन काल से, जैव प्रौद्योगिकी का उपयोग मुख्य रूप से खाद्य और प्रकाश उद्योगों में किया जाता रहा है: वाइनमेकिंग, बेकरी, डेयरी उत्पादों के किण्वन में, सन और चमड़े के प्रसंस्करण में, सूक्ष्मजीवों के उपयोग के आधार पर। हाल के दशकों में जैव प्रौद्योगिकी की संभावनाओं में काफी विस्तार हुआ है। यह इस तथ्य के कारण है कि इसके तरीके पारंपरिक तरीकों की तुलना में अधिक लाभदायक हैं, इसका सरल कारण यह है कि जीवित जीवों में, एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं इष्टतम परिस्थितियों (तापमान और दबाव) के तहत होती हैं, अधिक उत्पादक, पर्यावरण के अनुकूल होती हैं और रासायनिक की आवश्यकता नहीं होती है। अभिकर्मक जो पर्यावरण को विषाक्त करते हैं।

जैव प्रौद्योगिकी की वस्तुएं जीवित जीवों के समूहों के कई प्रतिनिधि हैं - सूक्ष्मजीव (वायरस, बैक्टीरिया, प्रोटोजोआ, यीस्ट), पौधे, जानवर, साथ ही उनसे पृथक कोशिकाएं और उपकोशिकीय घटक (ऑर्गेनेल) और यहां तक कि एंजाइम भी। जैव प्रौद्योगिकी जीवित प्रणालियों में होने वाली शारीरिक और जैव रासायनिक प्रक्रियाओं पर आधारित है, जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा की रिहाई, चयापचय उत्पादों का संश्लेषण और टूटना और कोशिका के रासायनिक और संरचनात्मक घटकों का निर्माण होता है।

जैव प्रौद्योगिकी की मुख्य दिशा सूक्ष्मजीवों और सुसंस्कृत यूकेरियोटिक कोशिकाओं का उपयोग करके जैविक रूप से सक्रिय यौगिकों (एंजाइम, विटामिन, हार्मोन), दवाओं (एंटीबायोटिक्स, टीके, सीरम, अत्यधिक विशिष्ट एंटीबॉडी, आदि) के साथ-साथ मूल्यवान यौगिकों का उत्पादन है। फ़ीड योजक, उदाहरण के लिए, आवश्यक अमीनो एसिड, फ़ीड प्रोटीन, आदि)। जेनेटिक इंजीनियरिंग विधियों ने इंसुलिन और सोमाटोट्रोपिन (विकास हार्मोन) जैसे हार्मोनों को औद्योगिक मात्रा में संश्लेषित करना संभव बना दिया है, जो मानव आनुवंशिक रोगों के उपचार के लिए आवश्यक हैं।

आधुनिक जैव प्रौद्योगिकी के सबसे महत्वपूर्ण क्षेत्रों में से एक पर्यावरण प्रदूषण (अपशिष्ट जल, दूषित मिट्टी, आदि का जैविक उपचार) से निपटने के लिए जैविक तरीकों का उपयोग भी है।

इस प्रकार, अपशिष्ट जल से धातु निकालने के लिए, यूरेनियम, तांबा और कोबाल्ट जमा करने में सक्षम जीवाणु उपभेदों का व्यापक रूप से उपयोग किया जा सकता है। रोडोकोकस और नोकार्डिया जेनेरा के अन्य बैक्टीरिया का उपयोग जलीय पर्यावरण से पेट्रोलियम हाइड्रोकार्बन के पायसीकरण और सोखने के लिए सफलतापूर्वक किया जाता है। वे पानी और तेल के चरणों को अलग करने, तेल को केंद्रित करने, शुद्ध करने में सक्षम हैं अपशिष्टतेल की अशुद्धियों से. ऐसे सूक्ष्मजीव पेट्रोलियम हाइड्रोकार्बन को आत्मसात करके उन्हें प्रोटीन, विटामिन बी और कैरोटीन में परिवर्तित करते हैं।

हेलोबैक्टीरिया के कुछ उपभेदों का उपयोग रेतीले समुद्र तटों से ईंधन तेल हटाने के लिए सफलतापूर्वक किया जाता है। आनुवंशिक रूप से इंजीनियर किए गए उपभेद भी प्राप्त किए गए हैं जो ऑक्टेन, कपूर, नेफ़थलीन और ज़ाइलीन को तोड़ सकते हैं और कच्चे तेल का प्रभावी ढंग से उपयोग कर सकते हैं।

पौधों को कीटों और बीमारियों से बचाने के लिए जैव प्रौद्योगिकी विधियों का उपयोग बहुत महत्वपूर्ण है।

जैव प्रौद्योगिकी भारी उद्योग में अपना रास्ता बना रही है, जहां सूक्ष्मजीवों का उपयोग प्राकृतिक संसाधनों को निकालने, परिवर्तित करने और संसाधित करने के लिए किया जाता है। पहले से ही प्राचीन काल में, पहले धातुविदों ने लौह बैक्टीरिया द्वारा उत्पादित दलदली अयस्कों से लोहा प्राप्त किया था, जो लोहे को केंद्रित करने में सक्षम हैं। अब कई अन्य खनिज धातुओं: मैंगनीज, जस्ता, तांबा, क्रोमियम, आदि की जीवाणु सांद्रता के लिए तरीके विकसित किए गए हैं। इन तरीकों का उपयोग पुरानी खदानों और खराब जमाओं के डंप को विकसित करने के लिए किया जाता है, जहां पारंपरिक खनन विधियां आर्थिक रूप से व्यवहार्य नहीं हैं।

जेनेटिक इंजीनियरिंग जैव प्रौद्योगिकी की सबसे महत्वपूर्ण विधियों में से एक है। इसमें एक कोशिका में सामान्य रूप से कार्य करने में सक्षम आनुवंशिक सामग्री के कुछ संयोजनों का लक्षित कृत्रिम निर्माण शामिल है, यानी, अंतिम उत्पादों के संश्लेषण को गुणा करना और नियंत्रित करना। इसके उपयोग के स्तर और विशेषताओं के आधार पर जेनेटिक इंजीनियरिंग पद्धति कई प्रकार की होती है।

जेनेटिक इंजीनियरिंग का उपयोग मुख्य रूप से प्रोकैरियोट्स और सूक्ष्मजीवों पर किया जाता है, हालांकि हाल ही में इसका उपयोग उच्च यूकेरियोट्स (उदाहरण के लिए, पौधों) पर किया जाना शुरू हो गया है। इस विधि में कोशिकाओं से अलग-अलग जीनों को अलग करना या कोशिकाओं के बाहर जीनों का संश्लेषण (उदाहरण के लिए, किसी दिए गए जीन द्वारा संश्लेषित मैसेंजर आरएनए के आधार पर), पृथक या संश्लेषित जीनों की निर्देशित पुनर्व्यवस्था, प्रतिलिपि बनाना और प्रसार (जीन क्लोनिंग) शामिल है। जीनोम परिवर्तन के विषय में उनके स्थानांतरण और समावेशन के रूप में। इस तरह, बैक्टीरिया कोशिकाओं में "विदेशी" जीन का समावेश और बैक्टीरिया द्वारा मनुष्यों के लिए महत्वपूर्ण यौगिकों का संश्लेषण प्राप्त करना संभव है। इसके लिए धन्यवाद, मानव जीनोम से इंसुलिन संश्लेषण जीन को ई. कोली जीनोम में पेश करना संभव हो गया। बैक्टीरिया द्वारा संश्लेषित इंसुलिन का उपयोग मधुमेह के रोगियों के इलाज के लिए किया जाता है।

आनुवंशिक इंजीनियरिंग का विकास दो एंजाइमों की खोज के कारण संभव हुआ - प्रतिबंध एंजाइम, जो डीएनए अणु को कड़ाई से परिभाषित क्षेत्रों में काटते हैं, और लिगेज, जो टुकड़ों को एक साथ जोड़ते हैं। विभिन्न अणुएक दूसरे के साथ डी.एन.ए. इसके अलावा, जेनेटिक इंजीनियरिंग वैक्टर की खोज पर आधारित है, जो छोटे गोलाकार डीएनए अणु होते हैं जो बैक्टीरिया कोशिकाओं में स्वतंत्र रूप से प्रजनन करते हैं। प्रतिबंध एंजाइमों और लिगेज की मदद से, आवश्यक जीन को वैक्टर में डाला जाता है, जिसके बाद मेजबान कोशिका के जीनोम में इसका समावेश हो जाता है।

सेल इंजीनियरिंग उनकी खेती, संकरण और पुनर्निर्माण के आधार पर एक नए प्रकार की कोशिकाओं के निर्माण की एक विधि है। यह कोशिका और ऊतक संवर्धन विधियों के उपयोग पर आधारित है। सेल इंजीनियरिंग के दो क्षेत्र हैं: 1) मनुष्यों के लिए उपयोगी विभिन्न यौगिकों के संश्लेषण के लिए संस्कृति में स्थानांतरित कोशिकाओं का उपयोग; 2) उनसे पुनर्जीवित पौधे प्राप्त करने के लिए संवर्धित कोशिकाओं का उपयोग।

संस्कृति में पादप कोशिकाएँ मूल्यवान का एक महत्वपूर्ण स्रोत हैं प्राकृतिक पदार्थ, क्योंकि वे अपने विशिष्ट पदार्थों को संश्लेषित करने की क्षमता बनाए रखते हैं: एल्कलॉइड, आवश्यक तेल, रेजिन, जैविक रूप से सक्रिय यौगिक। इस प्रकार, संस्कृति में स्थानांतरित जिनसेंग कोशिकाएं, पूरे पौधे की संरचना में, मूल्यवान औषधीय कच्चे माल का संश्लेषण करना जारी रखती हैं। इसके अलावा, संस्कृति में, कोशिकाओं और उनके जीनोम के साथ कोई भी हेरफेर किया जा सकता है। प्रेरित उत्परिवर्तन का उपयोग करके, सुसंस्कृत कोशिका उपभेदों की उत्पादकता बढ़ाना और उनके संकरण (दूरस्थ संकरण सहित) को पूरे जीव के स्तर की तुलना में बहुत आसान और सरल बनाना संभव है। इसके अलावा, प्रोकैरियोटिक कोशिकाओं की तरह, उनके साथ जेनेटिक इंजीनियरिंग का काम भी किया जा सकता है।

लिम्फोसाइटों (कोशिकाएं जो एंटीबॉडी को संश्लेषित करती हैं, लेकिन अनिच्छा से और संस्कृति में थोड़े समय के लिए बढ़ती हैं) को ट्यूमर कोशिकाओं के साथ संकरण करके, जिनमें संभावित अमरता होती है और कृत्रिम वातावरण में असीमित वृद्धि करने में सक्षम होती हैं, जैव प्रौद्योगिकी की सबसे महत्वपूर्ण समस्याओं में से एक को हल किया गया है। आधुनिक मंच- एक निश्चित प्रकार के अत्यधिक विशिष्ट एंटीबॉडी के अंतहीन संश्लेषण में सक्षम हाइब्रिडोमा कोशिकाएं प्राप्त की गईं।

इस प्रकार, सेल इंजीनियरिंग उत्परिवर्तन प्रक्रिया, संकरण और इसके अलावा, विभिन्न कोशिकाओं (नाभिक, माइटोकॉन्ड्रिया, प्लास्टिड, साइटोप्लाज्म, क्रोमोसोम इत्यादि) के अलग-अलग टुकड़ों को संयोजित करने, विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं का उपयोग करके एक नए प्रकार की कोशिकाओं का निर्माण करना संभव बनाती है। , न केवल विभिन्न वंशों, परिवारों, बल्कि राज्यों से भी संबंधित है। इससे कई सैद्धांतिक समस्याओं का समाधान आसान हो जाता है और इसका व्यावहारिक महत्व भी है।

सेल इंजीनियरिंग का व्यापक रूप से पादप प्रजनन में उपयोग किया जाता है। टमाटर और आलू, सेब और चेरी के संकर विकसित किए गए हैं। ऐसी कोशिकाओं से पुनर्जीवित परिवर्तित आनुवंशिकता वाले पौधे नए रूपों और किस्मों को संश्लेषित करना संभव बनाते हैं लाभकारी गुणऔर प्रतिकूल पर्यावरणीय परिस्थितियों और बीमारियों के प्रति प्रतिरोधी है। वायरल रोगों से प्रभावित मूल्यवान किस्मों को "बचाने" के लिए भी इस विधि का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। कल्चर में उनके अंकुरों से, कई एपिकल कोशिकाएं अलग की जाती हैं, जो अभी तक वायरस से प्रभावित नहीं हुई हैं, और उनसे स्वस्थ पौधों को पुनर्जीवित किया जाता है, पहले एक टेस्ट ट्यूब में, और फिर मिट्टी में प्रत्यारोपित किया जाता है और प्रचारित किया जाता है।

सेल इंजीनियरिंग

सेल इंजीनियरिंग- शरीर के बाहर विशेष पोषक मीडिया पर कोशिकाओं का बढ़ना, जहां वे बढ़ते हैं और गुणा करते हैं, जिससे एक ऊतक संस्कृति बनती है। यह उनके संवर्धन, संकरण और पुनर्निर्माण के आधार पर नई प्रकार की कोशिकाओं के निर्माण की एक विधि है। सेलुलर पुनर्निर्माणविभिन्न कोशिकाओं (नाभिक, साइटोप्लाज्म, गुणसूत्र, आदि) के अलग-अलग टुकड़ों से एक व्यवहार्य कोशिका के निर्माण से जुड़ा हुआ है। सेल इंजीनियरिंग की मदद से बहुत दूर की प्रजातियों के जीनोम को जोड़ना संभव है। पादप कोशिकाओं के साथ दैहिक पशु कोशिकाओं के संलयन की मौलिक संभावना दिखाई गई है। संकर कोशिकाओं के अध्ययन से जीव विज्ञान और चिकित्सा की कई सैद्धांतिक समस्याओं को हल करना संभव हो जाता है: नाभिक और साइटोप्लाज्म के पारस्परिक प्रभावों को स्पष्ट करना; कोशिका विभेदन और कोशिका प्रजनन के नियमन के तंत्र, सामान्य कोशिकाओं का कैंसर कोशिकाओं में परिवर्तन, आदि।

पर संकरणसंपूर्ण कोशिकाओं (सेल प्रोटोप्लास्ट) को कृत्रिम रूप से संयोजित करके बनाया जाता है संकर जीनोम. एंजाइमों या अल्ट्रासाउंड का उपयोग करके, पौधों की कोशिकाओं की कोशिका दीवारों को हटा दिया जाता है और "नग्न" कोशिका प्रोटोप्लास्ट को जोड़ दिया जाता है। इसके बाद, कोशिका दीवारें बहाल हो जाती हैं और बनती हैं घट्टा- एक असंगठित कोशिका द्रव्यमान, जिससे कोशिकाओं में विभेदन होता है जिससे एक संपूर्ण संकर पौधा प्राप्त होता है।

जैव प्रौद्योगिकी में सेल इंजीनियरिंग का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, उपयोग संकर(हाइब्रिड कोशिकाएं) मोनोक्लोनल एंटीबॉडी का उत्पादन करने के लिए। आनुवंशिक रूप से संशोधित कोशिकाओं के आधार पर, पौधों के नए रूप बनाना संभव है जिनमें उपयोगी लक्षण हों और जो अनुकूल पर्यावरणीय परिस्थितियों और बीमारियों के प्रति प्रतिरोधी हों।

जेनेटिक इंजीनियरिंग -कृत्रिम जीनोम पुनर्व्यवस्था. आणविक आनुवंशिकी की एक शाखा जो एक मेजबान कोशिका में गुणा करने और चयापचय उत्पादों को संश्लेषित करने में सक्षम आनुवंशिक सामग्री के नए संयोजनों के इन विटो (इन विट्रो) में लक्षित निर्माण से जुड़ी है। एक प्रकार के जीवित जीव (बैक्टीरिया, पौधे, जानवर) से दूसरे में, अक्सर मूल रूप से दूर, आवश्यक जीन के कृत्रिम हस्तांतरण के साथ। आधुनिक जीन प्रौद्योगिकियों का उपयोग जीन थेरेपी के लिए किया जाता है, अर्थात। किसी व्यक्ति में "स्वस्थ" जीन पेश करके वंशानुगत बीमारियों का उपचार।

आधुनिक जैव प्रौद्योगिकी की सर्वोच्च उपलब्धि आनुवंशिक परिवर्तन, पौधों, जानवरों और सूक्ष्मजीवों की कोशिकाओं में विदेशी जीन और आनुवंशिकता के अन्य भौतिक वाहकों का स्थानांतरण, नए या उन्नत गुणों और विशेषताओं के साथ ट्रांसजेनिक जीवों का उत्पादन है। भविष्य में अपने लक्ष्यों और क्षमताओं की दृष्टि से यह दिशा रणनीतिक है। यह सभी प्रकार के उत्पादन में पर्यावरणीय स्थिति में सुधार करते हुए स्थिरता, उच्च उत्पादकता और उत्पाद की गुणवत्ता के लिए जैविक वस्तुओं के चयन में मूलभूत समस्याओं को हल करना संभव बनाता है। हालाँकि, इन लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए, आनुवंशिक परिवर्तन की दक्षता बढ़ाने और सबसे ऊपर, जीन की पहचान करने, उनके क्लोनिंग बैंक बनाने, जैविक वस्तुओं के लक्षणों और गुणों के पॉलीजेनिक निर्धारण के तंत्र को समझने, उच्च जीन सुनिश्चित करने में भारी कठिनाइयों को दूर करना होगा। अभिव्यक्ति और विश्वसनीय वेक्टर सिस्टम बनाना। पहले से ही आज, रूस सहित दुनिया भर की कई प्रयोगशालाओं में, आनुवंशिक इंजीनियरिंग विधियों का उपयोग करके, मौलिक रूप से नए ट्रांसजेनिक पौधे, जानवर और सूक्ष्मजीव बनाए गए हैं जिन्हें व्यावसायिक मान्यता प्राप्त हुई है।

आधुनिक जैव प्रौद्योगिकी

आधुनिक जैव प्रौद्योगिकीयह कई वैज्ञानिक विषयों के साथ घनिष्ठ रूप से जुड़ा हुआ है, उनका व्यावहारिक अनुप्रयोग करता है या उनका मुख्य उपकरण है (चित्र 1)।

चावल। 1. जैव प्रौद्योगिकी का अन्य विज्ञानों के साथ संबंध (वी.आई. केफ़ेली, 1989 के अनुसार)

आणविक जीव विज्ञान में, जैव प्रौद्योगिकी विधियों का उपयोग जीनोम की संरचना को निर्धारित करना, जीन अभिव्यक्ति के तंत्र को समझना, उनके कार्यों का अध्ययन करने के लिए कोशिका झिल्ली का मॉडल बनाना आदि संभव बनाता है। आनुवंशिक और सेलुलर इंजीनियरिंग विधियों का उपयोग करके आवश्यक जीन का निर्माण जानवरों, पौधों और सूक्ष्मजीवों की आनुवंशिकता और महत्वपूर्ण गतिविधि को नियंत्रित करना और मनुष्यों के लिए उपयोगी नए गुणों वाले जीवों का निर्माण करना संभव बनाता है जो पहले प्रकृति में नहीं देखे गए हैं।

माइक्रोबायोलॉजी उद्योग वर्तमान में विभिन्न सूक्ष्मजीवों के हजारों उपभेदों का उपयोग करता है। ज्यादातर मामलों में, प्रेरित उत्परिवर्तन और उसके बाद के चयन से उनमें सुधार होता है। यह विभिन्न पदार्थों के बड़े पैमाने पर संश्लेषण की अनुमति देता है।

कुछ प्रोटीन और द्वितीयक मेटाबोलाइट्स केवल यूकेरियोटिक कोशिकाओं को संवर्धित करके प्राप्त किए जा सकते हैं। पादप कोशिकाएँ कई यौगिकों के स्रोत के रूप में काम कर सकती हैं - एट्रोपिन, निकोटीन, एल्कलॉइड, सैपोनिन, आदि। पशु और मानव कोशिकाएँ भी कई जैविक रूप से सक्रिय यौगिकों का उत्पादन करती हैं। उदाहरण के लिए, पिट्यूटरी कोशिकाओं में लिपोट्रोपिन, वसा टूटने का एक उत्तेजक और सोमाटोट्रोपिन, एक हार्मोन होता है जो विकास को नियंत्रित करता है।

निरंतर पशु कोशिका संवर्धन बनाए गए हैं जो मोनोक्लोनल एंटीबॉडी का उत्पादन करते हैं, जिनका व्यापक रूप से रोगों के निदान के लिए उपयोग किया जाता है। जैव रसायन, सूक्ष्म जीव विज्ञान और कोशिका विज्ञान में, एंजाइमों और सूक्ष्मजीवों, पौधों और जानवरों की संपूर्ण कोशिकाओं दोनों के स्थिरीकरण के तरीके निस्संदेह रुचि के हैं। पशु चिकित्सा में, कोशिका और भ्रूण संवर्धन, इन विट्रो ओजेनेसिस और कृत्रिम गर्भाधान जैसी जैव प्रौद्योगिकी विधियों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यह सब इंगित करता है कि जैव प्रौद्योगिकी न केवल नए खाद्य उत्पादों और दवाओं का, बल्कि ऊर्जा और नए रसायनों के साथ-साथ वांछित गुणों वाले जीवों का भी स्रोत बन जाएगी।

जेनेटिक और सेलुलर इंजीनियरिंग संक्षेप में। जेनेटिक और सेलुलर इंजीनियरिंग जैव प्रौद्योगिकी का वैज्ञानिक आधार है

जैव प्रौद्योगिकी के उद्देश्य, तरीके और उपलब्धियाँ।

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