शोधकर्ताओं ने जीन संपादन उपकरणों की सटीकता बढ़ाने के लिए आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस (एआई) पर आधारित एक नई कार्यप्रणाली विकसित की है, जिससे आनुवंशिक सामग्री में अवांछित संशोधनों में भारी कमी आई है।
जीन संपादन में एआई का अनुप्रयोग
नेचर पत्रिका में प्रकाशित एक लेख में विस्तृत यह तकनीक, जीन संपादकों को फिर से डिजाइन करने और ऑफ-टारगेट परिवर्तनों को कम करने के लिए एआई का उपयोग करती है, जो इस विज्ञान की सबसे बड़ी बाधाओं में से एक है। जीन संपादन एक प्रक्रिया है जो वैज्ञानिकों को जीवित जीवों के डीएनए में बेस अनुक्रमों को बदलने, डालने, हटाने या बदलने की अनुमति देती है। इसके अनुप्रयोग बीमारियों से जुड़ी उत्परिवर्तनों को ठीक करने से लेकर अधिक उन्नत कृषि फसलों के विकास तक फैले हुए हैं।
CRISPR जैसे उपकरण 'आणविक कैंची' के रूप में कार्य करते हैं, जो इन संशोधनों को निष्पादित करने के लिए जीनोम में विशिष्ट बिंदुओं का पता लगाते हैं। हालांकि, मौजूदा सटीकता के बावजूद, यह विधि सीमाओं का सामना करती है, क्योंकि संपादक कभी-कभी डीएनए या यहां तक कि आरएनए के गलत खंडों को संशोधित कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप अनपेक्षित परिवर्तन होते हैं।
कंप्यूटेशनल प्लेटफॉर्म का उपयोग करके त्रुटियों की पहचान
इस समस्या से निपटने के लिए, चीन के वैज्ञानिकों ने एआई द्वारा निर्देशित कॉन्टैक्टसीक (ContactSeek) नामक एक प्लेटफॉर्म विकसित किया है। यह प्रणाली अल्फाफोल्ड3 (AlphaFold3) प्रोग्राम का उपयोग करती है, जो विभिन्न जैविक अणुओं के परस्पर क्रिया की तीव्रता की भविष्यवाणी करने के लिए डिज़ाइन किया गया एक उपकरण है। जब एक जीन संपादक को एक कोशिका में डाला जाता है, तो उसे एक विशिष्ट डीएनए अनुक्रम से बंधना चाहिए। अल्फाफोल्ड3 उस प्रोटीन के अमीनो एसिड की संपर्क संभावना की गणना करता है जो संपादन के लिए जिम्मेदार है, न केवल लक्षित डीएनए के साथ बल्कि गाइड आरएनए के साथ भी, जो उपकरण को सही स्थान पर निर्देशित करता है।
प्लेटफॉर्म फिर वांछित और उन स्थानों के बीच इन संभावनाओं की तुलना करता है जिन्हें बदला नहीं जाना चाहिए, जिससे यह पहचानने में मदद मिलती है कि जीन संपादक के कौन से घटक आकस्मिक संशोधन पैदा करते हैं। शोधकर्ताओं ने बताया कि यह रणनीति पारंपरिक तरीके से अलग है, जो संपादक और डीएनए अणुओं की त्रि-आयामी संरचनाओं के विश्लेषण पर ध्यान केंद्रित करती है। वैज्ञानिकों ने कहा कि कॉन्टैक्टसीक 'जीनोमिक संपादकों की विशिष्टता को बढ़ाने के लिए एक कम्प्यूटेशनल दृष्टिकोण' प्रदान करता है, यह जोड़ते हुए कि 'संपर्क की संभावना 3डी संरचना की तुलना में अंतर-क्रियाओं को अलग करने के लिए अधिक संवेदनशील परिणाम है।'
प्रौद्योगिकी के परिणाम और अगले कदम
परीक्षणों में, शोधकर्ताओं ने कॉन्टैक्टसीक को एडेनाइन बेस एडिटर पर लागू किया, जिसका उपयोग डीएनए में एक अक्षर की खराबी को ठीक करने के लिए किया जाता है। एआई ने उन बिंदुओं का विश्लेषण किया जहां संपादक अवांछित परिवर्तन कर रहा था और छोटे संरचनात्मक समायोजन प्रस्तावित किए। इन संशोधनों को लागू करने के बाद, संपादक का अनुकूलित संस्करण परीक्षण किए गए एक गाइड आरएनए के लिए पूरे जीनोम में ऑफ-टारगेट संपादन को लगभग 83% तक कम करने में कामयाब रहा। इसके अतिरिक्त, प्लेटफॉर्म को एक अन्य प्रकार के जीन संपादन उपकरण की सटीकता में सुधार के लिए लागू किया गया: एंजाइम Cas12a पर आधारित एक साइटोसिन बेस एडिटर।
बहुत सकारात्मक परिणामों के बावजूद, शोधकर्ता चेतावनी देते हैं कि कॉन्टैक्टसीक अभी भी नैदानिक उपयोग के लिए उपयुक्त नहीं है। उपचारों में उपयोग किए जाने से पहले प्लेटफॉर्म को विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं और कई जीनोमिक लक्ष्यों पर नए परीक्षणों से गुजरने की आवश्यकता है। हालांकि, टीम को उम्मीद है कि इस तकनीक का भविष्य में व्यापक अनुप्रयोग होगा, यह कहते हुए कि 'हम अनुमान लगाते हैं कि कॉन्टैक्टसीक... डीएनए और आरएनए संपादन उपकरणों की एक विस्तृत श्रृंखला पर व्यापक रूप से लागू होगा।'
