सिंथेटिक बायोलॉजी क्या है?

आईआईएसईआर पुणे II . द्वारा लिखित

सिंथेटिक बायोलॉजी में हाल के विकास ने नेटवर्क और जीवों को रोग-तंत्र की व्याख्या, दवा-लक्षित पहचान, दवा-खोज प्लेटफॉर्म, चिकित्सीय उपचार, चिकित्सीय वितरण, और दवा उत्पादन और पहुंच के लिए कुछ नाम दिए हैं।

सिंथेटिक बायोलॉजी शब्द का इस्तेमाल पहली बार 20 वीं शताब्दी की शुरुआत में किया गया था। उदाहरण के लिए, फ्रांसीसी चिकित्सा वैज्ञानिक और जीवविज्ञानी स्टीफ़न लेडुक ने 1912 में “ला बायोलॉजी सिंथेटिक” नामक एक पुस्तक प्रकाशित की। फिर भी, सिंथेटिक जीव विज्ञान की जड़ें वास्तव में फ्रेंकोइस जैकब और जैक्स मोनाड द्वारा एक ऐतिहासिक प्रकाशन के लिए खोजी जा सकती हैं, जिन्होंने लाख ऑपेरॉन का अध्ययन किया, और निष्कर्ष निकाला कि सेल के भीतर मौजूद नियामक सर्किटों द्वारा अपने पर्यावरण के लिए एक सेल की प्रतिक्रिया को रेखांकित किया गया है। आणविक घटकों से नई नियामक प्रणालियों को इकट्ठा करने की क्षमता की जल्द ही कल्पना की गई थी। धीरे-धीरे, यह माना गया कि जैविक प्रणालियों के तर्कसंगत हेरफेर, उनके मॉड्यूलर आणविक घटकों को व्यवस्थित रूप से ट्यूनिंग या पुनर्व्यवस्थित करके, औपचारिक जैविक इंजीनियरिंग अनुशासन का आधार बन सकते हैं। इससे सिंथेटिक जीव विज्ञान का जन्म हुआ, जो आज अभूतपूर्व अनुप्रयोगों के साथ एक क्षेत्र में विकसित हो गया है।

वैज्ञानिकों के एक समूह ने हाल ही में एक नैनोपोर इंटरफेस विकसित किया है जो उच्च बैंडविड्थ डीएनए कंप्यूटिंग को संभव बनाता है। नैनोस्केल पर सूचना प्रसंस्करण मशीनों की प्रोग्रामिंग के लिए डीएनए एक शक्तिशाली सब्सट्रेट है। डीएनए विस्थापन स्ट्रैंड रोग निदान से लेकर आणविक कृत्रिम तंत्रिका नेटवर्क तक व्यापक रूप से चलने वाले अनुप्रयोगों के साथ एक डीएनए कंप्यूटिंग आदिम है। डीएसडी सर्किट के आउटपुट को आमतौर पर फ्लोरेसेंस स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके पढ़ा जाता है। हालांकि, आम तौर पर छोटे-अणु प्रतिदीप्ति संवाददाताओं के वर्णक्रमीय ओवरलैप कई अद्वितीय आउटपुट की उचित पहचान में कई समस्याएं उत्पन्न करते हैं।

शोधकर्ताओं के इस समूह ने नैनोपोर सेंसर एरे तकनीक के माध्यम से डीएसडी सर्किट गतिविधि के वास्तविक समय, गतिज माप को सक्षम करने वाली एक बहुसंकेतन अनुक्रमण-मुक्त रीडआउट विधि विकसित की, जो प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रोस्कोपी के साथ संभव है कि परिमाण के क्रम से डीएसडी आउटपुट बैंडविड्थ को बढ़ाती है।

शोधकर्ताओं के एक अन्य समूह ने पेप्टाइड बाइंडर्स के साथ बायोइंजीनियर्ड टेक्सटाइल विकसित किए जो SARS-CoV-2 वायरल कणों को पकड़ते हैं। फेसमास्क और व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण आमतौर पर केवल आंशिक रूप से श्वसन वायरस के संचरण को रोकते हैं। इन वैज्ञानिकों द्वारा विकसित बायोइंजीनियर्ड टेक्सटाइल में एकीकृत पेप्टाइड बाइंडर्स हैं जो वायरस के कणों को पकड़ते हैं। पेप्टाइड्स जो SARS-CoV-2 वायरस पर स्पाइक प्रोटीन के रिसेप्टर डोमेन को ट्राइकोडर्मा रीसी सेलोबियोहाइड्रोलेज़ II प्रोटीन से सेल्युलोज-बाइंडिंग डोमेन से बांधते हैं, फेसमास्क और पीपीई किट बनाने के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले वस्त्रों के साथ जुड़े हुए थे। परिणामी कपास कोशिकाओं के SARS-CoV-2 संक्रमण को 500 गुना कम कर देता है।

इसके दूरगामी अनुप्रयोगों के साथ सिंथेटिक जीव विज्ञान भी जबरदस्त जिम्मेदारी के साथ आता है।

जब जैवनैतिकता की बात आती है तो तीन चिंताएँ होती हैं: 'भगवान की भूमिका' के बारे में चिंताएँ, जो विज्ञान के निकट से संबंधित क्षेत्रों में प्रमुख रही हैं; जीवित चीजों और मशीनों के बीच अंतर को कम करने के बारे में चिंता, जिसने नैतिकतावादियों का प्रारंभिक ध्यान आकर्षित किया; और सिंथेटिक जीव विज्ञान से ज्ञान के जानबूझकर दुरुपयोग के बारे में चिंता।

References:

1. Cameron DE, Bashor CJ, Collins JJ. A brief history of synthetic biology. Nat Rev Microbiol. 2014 May;12(5):381–90.

2. What is Synthetic/Engineering Biology? | EBRC [Internet]. [cited 2022 Oct 12]. Available from: https://ebrc.org/what-is-synbio/

3. Khalil AS, Collins JJ. Synthetic biology: applications come of age. Nat Rev Genet. 2010 May;11(5):367–79.

4. Synthetic biology - Latest research and news | Nature [Internet]. [cited 2022 Oct 12]. Available from: https://www.nature.com/subjects/synthetic-biology