ക്റിസ്പർ-കാസ് അഥവാ ജനിതകം തിരുത്തുന്ന പത്രാധിപർ!

ജൈവസാങ്കേതിക രംഗത്ത് തികച്ചും വിപ്ളവാത്മകമായതും,  തന്മാത്രാ, ജനിതക ഗവേഷണരംഗത്ത് പുത്തൻ കുതിച്ച് ചാട്ടങ്ങൾക്ക് വഴിയൊരുക്കിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്നതും , ഭാവിയിൽ (എന്ന് പറഞ്ഞാൽ ചിലപ്പോൾ ഈ അടുത്ത ആഴ്ച തന്നെ!) നോബൽ സമ്മാനം ലഭിക്കുമെന്ന് ഉറപ്പുള്ളതുമായ ഒരു കണ്ടു പിടുത്തത്തെക്കുറിച്ച് ആണ്  ഈ കുറിപ്പ്. ഈ കണ്ടുപിടുത്തത്തിന്റെ പേരിൽ  ഇതിനോടകം നിരവധി അവാർഡുകൾ നേടിയ ഇമ്മാനുവൽ ഷാപ്പന്റിയേ, ജെന്നിഫർ ഡൗഡ്ന എന്നീ  വനിതാ ശാസ്ത്രജ്ഞകളാവും ഈ വർഷത്തെ കെമിസ്ട്രി നോബൽ സമ്മാനം പങ്കിടുക എന്ന് പരക്കെ വിശ്വസിക്കപ്പെടുന്നു. 

ചിത്രത്തിനു കടപ്പാട് യൂടൂബ് വീഡിയോ (Reference-1)

സ്വയം പ്രസാധനത്തിന്റെ ഇക്കാലത്ത് എഴുതുന്നവരെല്ലാം തന്നെ അക്ഷരത്തെറ്റുകൾ, വ്യാകരണപ്പിഴവുകൾ, ആശയപ്പിഴവുകൾ എന്നിങ്ങനെ  തെറ്റുകുറ്റങ്ങളെ വെട്ടിയും തിരുത്തിയും എഴുത്തുകളുടെ മാറ്റ് കൂട്ടുക എന്ന എഡിറ്റർ ജോലി ചെയ്യുന്നവരാണല്ലോ. ജീവികളുടെ ജനിതകപുസ്തകത്തിനും  അതിന്റേതായ അക്ഷരമാലയും, വ്യാകരണവും ഒക്കെ  ഉണ്ടെന്ന്  എല്ലാവര്ക്കും അറിയാമല്ലോ. ഡി.എൻ.എയിലെ നാലക്ഷരങ്ങളായ "A,T,G,C" ക്ക് പുറമേ പുതിയ രണ്ടക്ഷരം കൂടി ചേർത്ത വാര്ത്തയും നിങ്ങൾ ഒരു പക്ഷെ അറിഞ്ഞിരിക്കും. നിരവധി നാച്ചുറൽ കാരണങ്ങളാൽ  തന്നെ ഡി.എൻ.എ-യിൽ പലതരം അക്ഷരപ്പിഴവുകളും, വ്യാകരണതെറ്റുകളും വരാറുണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിനു അൾട്രാ വയലറ്റ് രശ്മികൾ ഡി.എൻ.എ-യിൽ തകരാറുകൾ ഉണ്ടാക്കും (ഉല്പരിവർത്തനം അഥവാ മ്യൂട്ടേഷൻ). ചിലപ്പോൾ  ഡി.എൻഎയിൽ  മുറിവുകൾ തന്നെ ഉണ്ടാകും. ഈ മുറിവുകളെയും തകരാറുകളെയും കൃത്യമായി  വായിച്ച് കണ്ടുപിടിച്ച് തിരുത്താനുള്ള സ്വാഭാവിക പത്രാധിപസംവിധാനം (ഡി.എൻ എ റിപ്പയർ സിസ്റ്റം) കോശങ്ങളിൽ തന്നെയുണ്ട്. എങ്കിലും പലപ്പോഴും ഇവരുടെ പ്രവർത്തനങ്ങൾ പോരാതെ വരുമ്പോൾ ഈ ഉല്പരിവർത്തനങ്ങൾ ജീവികളുടെ നിലനില്പ്പിനു തന്നെ അപകടമായേക്കാവുന്ന  ജനിതക രോഗങ്ങളിലേക്കും കാൻസറിലേക്കും നയിക്കാറുണ്ട്.

ഇത്തരം ജനിതകപരമായ പിഴവുകളെ ഡി.എൻ.എയുടെ  അനുക്രമത്തിൽ ( സീക്വൻസ് ) എവിടെ ആയിരുന്നാലും കൃത്യമായും കണ്ടെത്തി വെട്ടി തിരുത്താൻ, അല്ലെങ്കിൽ പുതിയ ഒരു അനുക്രമ വ്യാകരണത്തെ നിശ്ചിതമായ ഒരു വരിയിൽ എഴുതി ചേര്ക്കാൻ  ഭാഷാവ്യാകരണപുസ്തകവും എഡിറ്റിങ്ങ് കത്രികയുമായി കോശങ്ങളിലെ ന്യൂക്ലിയസ്സിലേക്ക് ഒരു തൻമാത്രാ പത്രാധിപരെ എളുപ്പം കടത്തി വിടാൻ കഴിയും എന്ന് സങ്കൽപ്പിക്കുക.  ഉദാഹരണത്തിനു ബ്രാക്കാ-1 എന്ന ജീനിൽ മ്യൂട്ടേഷനുകൾ ഉള്ളതുകൊണ്ട് സ്തനാർബുദഭീഷണി നേരിടുന്ന ഒരു വ്യക്തിയിലേക്ക് ഈ പത്രാധിപരെ കുത്തി വെയ്ക്കുക. ടിയാൻ നേരെ വ്യക്തിയുടെ ക്രോമസോമിലെ ബ്രാക്കാ-1 ജീനിന്റെ ഡി.എൻ.എ-യിൽ ചെന്ന് മ്യൂട്ടേഷൻ ഉള്ള ഭാഗം വെട്ടി തിരുത്താൻ വേണ്ടുന്ന നടപടികൾ സ്വീകരിക്കുന്നു. ബ്രാക്കാ-1 ജീൻ അതിന്റെ നോർമൽ അനുക്രമം വീണ്ടെടുക്കുന്നു. തുടർന്നുള്ള പ്രസാധനകർമ്മങ്ങൾ ഭംഗിയായി നടക്കുന്നു. സ്തനാർബുദഭീഷണി ഒഴിവാകുന്നു. കാര്യങ്ങൾ ശുഭം! 

ഒരു ഹോളിവുഡ് ത്രില്ലറിൽ നിന്നും അനാവശ്യമായ ഒരു സീൻ എഡിറ്റ് ചെയ്തു കളയുന്ന ലാഘവത്തോടെ സ്തനാർബുദ സാധ്യതയെ റിയൽ ലൈഫിൽ നിന്നും, ശസ്ത്രക്രിയയൊന്നും ഇല്ലാതെ എഡിറ്റ്‌ ചെയ്ത് കളയുക!  അത്തരം ഒരു എഡിറ്റിങ്ങ് സാധ്യതയുള്ള നൂതനമായ ത്രില്ലിംഗ് സങ്കേതം ആണ് ഗവേഷകർ  കണ്ടെത്തിയത്.

ഏറെക്കാലമായി രംഗത്തുള്ള, സാങ്കേതികമായ ബുദ്ധിമുട്ടുകൾ കൊണ്ട് ക്ലിനിക്കൽ ഉപയോഗത്തിൽ ഇനിയും വ്യാപകമാവാത്ത ജീൻ തെറാപ്പിയുമായി ഇതിനു ബന്ധമില്ല എന്ന് കൂടി ആമുഖമായി പരഞ്ഞുകൊണ്ട് നമുക്ക് 'ക്രിസ്പർ-കാസ്' എന്ന ജീനോമിക് എഡിറ്റിങ്ങ് വിദ്യയെ വിശദമായി പരിചയപ്പെടാം.

ചരിത്രാരംഭം: പ്രതികാര ദാഹിയായ ബാക്ടീരിയയുടെ ഖുക്രി. 

1987-ൽ ജപ്പാനിലെ ഒസാക്കാ യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ ഗവേഷകർ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ഒരു പേപ്പറിൽ തികച്ചും നിസ്സാരമെന്ന് തോന്നിച്ച ഒരു നിരീക്ഷണം പങ്കു വെക്കുകയുണ്ടായി. ഇ.കൊളൈ (E.coli) എന്ന ബാക്റ്റീരിയയുടെ ഒരു ജീനിന്റെ അനുക്രമം പരിശോധിക്കുമ്പോൾ, അതിന്റെ തൊട്ടടുത്തായി പ്രത്യേക തരത്തിൽ ആവർത്തിച്ചു വരുന്ന ഡി.എൻ.എ അനുക്രമവും (പാലിൻഡ്രോമിക് റിപീറ്റ് ), അതിന്റെ ഇരുവശങ്ങളിലും സവിശേഷമായ മറ്റൊരു (യുണീക്) അനുക്രമവും ആണ് ഇവരുടെ ശ്രദ്ധയിൽ പെട്ടത്. ഇതിന്റെ ജൈവപരമായ പ്രാധാന്യം എന്തെന്ന് അറിയില്ല എന്നും അവരെഴുതി. ഏതാണ്ട് മൂന്ന് ദശകങ്ങൾക്ക് ശേഷം നിസ്സാരമെന്ന് തോന്നിച്ച അതേ ബാക്ടീരിയൽ ഡി.എൻ.എ ആണ് നമ്മുടെ കഥയിലെ നായകനായ പത്രാധിപരുടെ എഴുത്തുമേശയിലേക്ക് വെളിച്ചം വീശിയത്. 

2007-ൽ നോർത്ത് കരോലിന സ്റ്റേറ്റ് യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ റൊഡോൾഫ് ബാരാങ്ങും സംഘവും  പ്രസ്തുത ഡി.എൻ.എ അനുക്രമത്തെ 'ക്രിസ്പർ' (CRISPR- Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) എന്ന പേരിടുകയും ബാക്ടീരിയയിൽ ഇവയുടെ റോൾ എന്താണെന്ന് വെളിപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. അതോടെ കൊണ്ട് കഥ  വീണ്ടും ബാക്റ്റീരിയയിലേക്ക്  തിരിയുന്നു.

ആദിയിൽ ബാക്റ്റീരിയയും, ബാക്ടീരിയയെ കൊല്ലുന്ന വൈറസുകളും ഉണ്ടായിരുന്നു. ഈ വൈറസുകളെ ഫേജുകൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ബാക്റ്റീരിയോഫേജ് അഥവാ ബാക്ടീരിയയെ ഭുജിക്കുന്നവൻ എന്നർത്ഥം. ഈ ഫേജുകൾ ബാക്ടീരിയയെ ഇൻഫെക്റ്റ് ചെയ്യുന്നത് ഒരുതരം കുത്തിവെപ്പ് പരിപാടിയിലൂടെയാണ്. ബാക്റ്റീരിയയുടെ ദേഹത്ത് ലാൻഡ് ചെയ്യുന്ന ഫേജ് സിറിഞ്ചും നീഡിലും പോലെയുള്ള ഉപകരണങ്ങൾ വഴി ബാക്റ്റീരിയയുടെ ഉള്ളിലേക്ക് തങ്ങളുടെ ജനിതകം  കുത്തിവെയ്ക്കും. വൈറസിന്റെ ഡി.എൻ.എ പിന്നീട് ബാക്റ്റീരിയയുടെ ഡി.എൻ.എ-യിലേക്ക് ഇടിച്ച് കയറും. അതിൽ നിന്നും പുതിയ വൈറസിനുള്ള സാമഗ്രികൾ ബാക്ടീരിയയെ കൊണ്ട് തന്നെ ഉണ്ടാക്കിക്കും. പുതുതായി ഉണ്ടാകുന്ന വൈറസുകൾ  പെരുകി ബാക്റ്റീരിയയുടെ വയറു പൊട്ടിപ്പിളർന്ന് ഫേജുകുഞ്ഞുങ്ങൾ പുറത്ത് ചാടും. ശേഷം ജീവിതചക്രം തുടരുന്നു. 

ക്രിസ്പർ-കാസ് : ബാക്റ്റീരിയയുടെ പ്രതിരോധ വ്യവസ്ഥ

ബാക്റ്റീരിയയ്ക്കും ജീവിക്കണമല്ലോ. പൊറുതി മുട്ടിയ ബാക്റ്റീരിയ തങ്ങളെ തിന്നാൻ വരുന്ന വൈറസുകളെ തട്ടിക്കളയാൻ വളരെ സ്മാർട്ട് ആയ ഒരു വിദ്യ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു. തങ്ങളുടെ ജനിതകത്തിൽ  കയറികൂടുന്ന വൈറസ് ഡി.എൻ.എ-യിൽ നിന്നും ചില തുണ്ട് കഷണങ്ങൾ ബാക്റ്റീരിയ നിര നിരയായി ഒരു പ്രത്യേക ശ്രേണിയിൽ അടുക്കി സൂക്ഷിക്കുന്നു. അതായത് ശത്രുവിന്റെ ജനിതക അടയാളത്തിന്റെ ഡറ്റാബേസ് ഉണ്ടാക്കി വെയ്ക്കുന്നു ബാക്റ്റീരിയ ! ഈ ഡി.എൻ.എ ഡാറ്റാബേസിനെ ആണ് ഗവേഷകർ പീന്നീട് 'ക്രിസ്പർ' എന്ന് വിളിച്ചത്.

ട്രാൻസ്ക്രിപ്ഷൻ എന്ന പ്രക്രിയയിലൂടെ ബാക്റ്റീരിയ ക്രിസ്പറിൽ നിന്നും രണ്ട് തരം ആർ.എൻ.എ തന്മാത്രകൾ ഉണ്ടാക്കും. ഒന്ന് ക്രിസ്പർ ആർ.എൻ.എ (crRNA).  മറ്റൊന്ന് ട്രാൻസാക്റ്റിവേറ്റിങ്ങ് ക്രിസ്പർ ആർ.എൻ.എ (tracrRNA). ഒപ്പം മറ്റൊരു ജീനിൽ നിന്നും cas 9 (crispr-associated protein cas9) എന്ന ഒരു ന്യൂക്ളിയേസ് എൻസൈമും നിർമ്മിക്കുന്നു. ന്യൂക്ലിയേസ് എന്നാൽ ന്യൂക്ലിക് ആസിഡുകളെ (DNA /RNA) കണ്ടം തുണ്ടമാ വെട്ടുന്നവൻ എന്നർത്ഥം.  crRNA-യും tracrRNAയും പരസ്പരം യോജിച്ചശേഷം കാസ്-9 എന്ന ഡി.എൻ.എ മുറിക്കുന്ന എന്സൈമുമായി ചേരുമ്പോൾ വൈറസുകൾക്കെതിരെയുള്ള ബാക്റ്റീരിയയുടെ ഇൻജീനിയസ് പ്രതിരോധ സംവിധാനമായ 'ക്രിസ്പർ-കാസ്' ആർ.എൻ.എ-പ്രോട്ടീൻ സംയുക്തം രൂപമെടുക്കുന്നു.  

ഇതിനെ ആർഎൻഎ ഗൈഡഡ് ന്യൂക്ലിയേസ് എന്ന് പൊതുവെ വിളിക്കുന്നു.  പേരു സൂചിപ്പിക്കുന്നതുപോലെ ഇതിൽ ആർഎൻഎ ഒരു ഗൈഡ് ആണ്. തങ്ങളെ ആക്രമിക്കുന്ന വൈറസുകളുടെ ജനിതകവുമായി ഒത്തു നോക്കാനുള്ള ഒരു ഗൈഡ്. അങ്ങനെ ഒത്തുനോക്കാൻ ഡാറ്റാബേസും വെട്ടിനിരത്താൻ കത്രികയുമായി ഫുൾ സെറ്റപ്പിൽ കഴിയുന്ന ഒരു ബാക്റ്റീരിയയിലേക്ക് ഇതൊന്നുമറിയാതെ ഒരു ഫേജൻ തന്റെ ജനിതകം കുത്തിവെയ്ക്കുന്നു എന്ന് കരുതുക. ഉടനടി ഈ ക്രിസ്പർ-കാസ് തങ്ങളുടെ ഡാറ്റാബേസും (ആർ.എൻ.എ ) വൈറസിന്റെ ഡി.എൻ.എ-യും ഒത്ത് നോക്കി മാച്ചിങ്ങ് ആണെങ്കിൽ വൈറസിന്റെ ഡി.എൻ.എ-യുമായി ഇഴചേരുകയും, ഒപ്പമുള്ള കത്രിക കൊണ്ട് ഫേജന്റെ ഡി.എൻ.എ-യെ വെട്ടി നുറുക്കിക്കളയും. ഖുക്രിക്ക് വെട്ടേറ്റ  ജനതികവുമായി വൈറസുകൾ ബാക്റ്റീരിയയുടെ ഉള്ളിൽ  പിടഞ്ഞ് പിടഞ്ഞ് മരിക്കും. :)

ബാക്റ്റീരിയയുടെ ഈ പ്രതിരോധ സംവിധാനം എങ്ങിനെയാണ് മനുഷ്യന് ഉപകാരപ്പെടുക എന്ന സ്വാഭാവിക ചോദ്യം ഇവിടെ ഉയരുന്നു. ഇവിടെയാണ് എന്തിനെയും മനുഷ്യോപകാരപ്രദമാക്കുക എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞന്മാരുടെ അപ്പ്ലൈഡ് സയൻസ് ബുദ്ധി ഉണർന്ന് പ്രവർത്തിച്ചത്, ഒത്തുനോക്കാൻ ഒരു ഗൈഡ്‌ ആർഎൻ എയും, കാസ്-9ഉം ചേർത്താൽ വൈറസിന്റെ മാത്രമല്ല മനുഷ്യരുടെ ജനിതകവും മുറിക്കാം എന്നത് പേറ്റന്റ് ഭാഷയിൽ പറഞ്ഞാൽ പണി അറിയാവുന്നവന് ഒബ്വിയസ് ആണ്. ഗൈഡ് ആർഎൻഎ ആയിട്ട് വൈറസിന്റെ സീക്വൻസിനു  പകരം മനുഷ്യന്റെ സീക്വൻസ് ഉപയോഗിച്ചാൽ മതിയാകും.

അങ്ങിനെയാണ് സ്റ്റ്രെപ്റ്റൊമൈസസ് പയോജൻസ് എന്ന ഒരു ബാക്റ്റീരിയയുടെ ഈ 'ഗൂർഖാ കത്തിയെ' (ഇതിനെ ടൈപ് ii ക്രിസ്പർ-കാസ് സിസ്റ്റം എന്നും വിളിക്കുന്നു) അൽപം തേച്ച് മിനുക്കി ഒരു മികച്ച പത്രാധിപരാക്കുകയും, അത് ഇതര ജീവികളിലേക്ക് കടത്തി വിട്ട് യഥേഷ്ടം ജീൻ എഡിറ്റിങ്ങ് നടത്താമെന്ന് കണ്ടുപിടിക്കുകയും ചെയ്തത്. ഇത് ശരിക്കും നിർണായകമായ വഴിത്തിരിവായി. 

ബാക്ടീരിയയിൽ നിന്നും ഊരിയ കത്തി മനുഷ്യരിലേക്ക്  

ബാക്റ്റീരിയയുടെ  ഖുക്രിക്ക് മൂന്ന് ഘടകങ്ങൾ ഉണ്ടെന്ന് കണ്ടല്ലോ.

1) crRNA
2 ) tracrRNA
3) Cas9,

ഇതിൽ ഒന്നും രണ്ടും സാധനം ആർ.എൻ.എ ആണ്. ഇതിനെ വിളക്കി  ചേർത്ത് ഒരൊറ്റ ആർ.എൻ.എ ആക്കിയാൽ സംഭവം കുറെ കൂടി ലളീതമാകുമെന്ന് മനസ്സിലാക്കി. പിന്നെ വേണ്ടത് കാസ്-9 എന്ന പ്രോട്ടീൻ ആണ്. ഡി.എൻ.എ അനുക്രമത്തിൽ കൃത്യമായും എവിടെ മുറിക്കണം എന്ന നിർദ്ദേശം നൽകുന്ന ഗൈഡ് ആണല്ലോ  crRNA. ഇരട്ട പിരിയുള്ള ജീനുകളുടെ  ഒരു പിരിയിലെ അക്ഷരമാല മറ്റേ പിരിയുമായി പരസ്പര പൂരകമാണ്. ഇങ്ങനെ പരസ്പര പൂരകമായ ഒരു നാരിൽ നിന്നാണ് പകർപ്പെടുക്കൽ പ്രക്രിയയിലൂടെ കോശമർമ്മത്തിൽ ആർ.എൻ.എ നിർമ്മിക്കുന്നത്. പകർപ്പെടുക്കുന്ന സമയത്ത് ആർ.എൻ.എ-യും ഡി.എൻ.എ-യും തമ്മിൽ ആധാരയുഗ്മങ്ങൾ (ബേസ് പെയർ) വഴി പരസ്പരം ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കും. പിന്നീട് ഇവ വേർപെട്ട് ആർ.എൻ.എ അതിന്റെ വഴിക്കും, ഡി.എൻ.എ തന്റെ ഒറിജിനൽ പൂരക ഡി.എൻ.എ-യുമായി ആധാരയുഗ്മം പുനസ്ഥാപിക്കും.

രണ്ട് തരം ക്രിസ്പർ-കാസ് പത്രാധിപന്മാർ

അതായത് ഒരു പിരിയുടെ അനുക്രമത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി നമുക്ക് ലാബിൽ crRNA- നിർമ്മിക്കുകയും അതിനോട് tracrRNA കൂട്ടി ചേര്ക്കുകയും ചെയ്‌താൽ ആവശ്യമുള്ള ഗൈഡ് ആർ.എൻ.എ കിട്ടും (gRNA). ഈ ഗൈഡ് ആർ.എൻ.എ ജീനിലുള്ള പൂരകപിരിയുമായി ആധാരയുഗ്മത്തിൽ ഏർപ്പെടും (പകർപ്പെടുക്കൽ സമയത്ത് നടക്കുന്നത് പോലെ). ഉദാഹരണത്തിനു ബ്രാക്കാ-1 ജീനിന്റെ മ്യൂട്ടേഷൻ ഉള്ള ഭാഗത്തിന്റെ പൂരക അനുക്രമം എടുക്കുക, അതിലെ മ്യൂട്ടേഷനെ തിരുത്തി മൌലീക അനുക്രമമാക്കി പരീക്ഷണശാലയിൽ gRNA നിര്മ്മിക്കുക. gRNA-യും, Cas9-ഉം കോശങ്ങളിലേക്ക് ജീൻ കടത്താനുപയോഗിക്കുന്ന ഏതെങ്കിലും ഒരു വിക്ഷേപണ സംവിധാനത്തിൽ (പ്ലാസ്മിഡ്, ലെന്റി വൈറൽ വെക്ടർ എന്നിവ ) കയറ്റിയാൽ പത്രാധിപർ തയ്യാര്. ഇനി അത് കോശങ്ങളിലേക്ക്ക് എത്തിക്കുകയേ വേണ്ടൂ.  ന്യൂക്ലിയസിലെത്തുന്ന gRNA ബ്രാക്കാ-1 ഡി.എൻ.എ-യിലുള്ള പൂരക അനുക്രമത്തെ കണ്ടെത്തി അവിടെ ആധാരയുഗ്മം സ്ഥാപിച്ച ശേഷം ഒപ്പമുള്ള കാസ്-9 എൻസൈം ബ്രാക്കായിലെ ഇരു നാരുകളിലും ഒരു നിശ്ചിത സ്ഥലത്ത് ഓരോ മുറിവുകൾ ഉണ്ടാക്കും. മുറിവേറ്റ ഭാഗം നന്നാക്കാനായി കോശങ്ങളുടെ സ്വാഭാവിക ഡി.എൻ.എ റിപ്പയർ പ്രോട്ടീനുകൾ വരും. അവർ കേടുപാടു തീർക്കുന്നതിന്റെ ഒപ്പം ആധാരയുഗ്മത്തിൽ ഇരിക്കുന്ന gRNA-യിലുളള മ്യൂട്ടേഷൻ തിരുത്തിയ ഭാഗമാവും പുതിയ അനുക്രമത്തിലേക്ക് പകർത്തുക. ഈ പ്രക്രിയയെ അനുരൂപ പുന:സംയോജനം (ഹോമോലോഗസ് റീക്കോമ്പിനേഷൻ) എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഇപ്പോൾ ബ്രാക്കാ-1-ലെ ഉൽപ്പരിവർത്തനം ക്രിസ്പർ-കാസ് എന്ന പത്രാധിപരുടെ സഹായത്തോടെ വിജയകരമായി തിരുത്തി കഴിഞ്ഞു. സർജിക്കൽ കത്തികളുടെ സഹായമില്ലാതെ തന്നെ സ്തനാർബുദത്തിന്റെ അപയഹേതുവിനെ പേടിക്കാതെ കഴിയാം. ഏതൊരു ഡോക്ടറും രോഗിയും സ്വപ്നം കാണുന്ന ചികിൽസാരീതിയാണിത്. 

പ്രയോജനങ്ങൾ (ചിലത്)

1- ജീൻ എഡിറ്റിങ്ങ്. മുകളിൽ സൂചിപ്പിച്ച ഉൽപ്പരിവർത്തനം തിരുത്തൽ. ഭ്രൂണാവസ്ഥയിൽ തന്നെ ജനിതക രോഗഹേതുവായ ഉൽപ്പരിവർത്തനങ്ങളെ തിരുത്താം.
2-ജീൻ നീക്കം ചെയ്യൽ. പരീക്ഷണാവശ്യത്തിനു ജീനുകളെ യഥേഷ്ടം എളുപ്പത്തിൽ നീക്കം ചെയ്യാം. അതും ഒരേ സമയം ഒന്നിലധികം ജീനുകളെ നീക്കം ചെയ്യാം. വേണ്ടത്ര ഗൈഡ് ആർ.എൻ.എ ഉണ്ടാക്കിയാൽ മാത്രം മതി.
3- ജീനുകളെ പ്രത്യേക കലകളിൽ, പ്രത്യേക കോശങ്ങളിൽ യഥേഷ്ടം പ്രകാശനം ചെയ്യിക്കുകയോ നിർവീര്യമാക്കുകയോ ചെയ്യാം.
4-ഉപരിജനിതകമാറ്റങ്ങൾ വരുത്താം.

5- ചെടികളിൽ വിപ്ലവകരമായ മാറ്റങ്ങൾ വരുത്തുവാൻ ഈ സങ്കേതത്തിനു കഴിയും.ഭാവിയിൽ ട്രാൻസ്ജെനിക് പ്ലാന്റുകളുടെ നിർമ്മിതി താരതമ്യേന എളുപ്പമാവും. 

ഇങ്ങനെ നിരവധി വിപ്ലവകരമായ ഗവേഷണ ചികിത്സാ സൗകര്യങ്ങളിലേക്ക് വഴി തെളിക്കുന്ന ഒരു കണ്ടുപിടുത്തമാണ് ക്രിസ്പർ-കാസ് എന്ന് നിസ്സംശയം പറയാം.
അതുകൊണ്ട് തന്നെ ഈ സങ്കേതത്തിന്റെ പേറ്റന്റുകളെ ചൊല്ലി തർക്കങ്ങളും വിവാദങ്ങളും തികച്ചും ശൈശവാവസ്ഥയിൽ തന്നെ ഉയർന്നു കഴിഞ്ഞു.

ശൈശവാവസ്ഥ എന്ന് പറഞ്ഞാൽ 2012-ൽ ആണ് ഈ സങ്കേതം മനുഷ്യ കോശങ്ങളിൽ പ്രവർത്തനയോഗ്യമാണെന്ന് തെളിഞ്ഞത്. 2012-ല മൂന്ന് പേപ്പറുകൾ ഉണ്ടായിരുന്നത് 2015 ആയപ്പോഴേക്കും 550നു മുകളിൽ പേപ്പറുകൾ പ്രസിദ്ധീകരിക്കപ്പെട്ടു കൊണ്ട് ഒരു വിജ്ഞാന വിസ്ഫോടനം തന്നെ സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ടു കൊണ്ടിരിക്കുന്നു. ഒൻപത് കമ്പനികൾ ഇതിനെ ഒരു ഗവേഷണ ഉപകരണമാക്കി വിതരണം ചെയ്യാൻ ഇപ്പോൾ തന്നെ രംഗത്തുണ്ട്. രണ്ട് കമ്പനികൾ ഇതിന്റെ ചികിത്സാ സാധ്യതയെ വികസിപ്പിക്കാൻ നിക്ഷേപകരുടെ ശക്തമായ പിന്തുണയുമായി തുടങ്ങിയിട്ടുണ്ട്.

പേറ്റന്റ് ഭൂമിക വിവാദങ്ങൾ 

ഇമ്മാനുവൽ ഷാപ്പന്റിയേ എന്ന ഫ്രഞ്ച്  ശാസ്ത്റജ്ഞയാണ് കാസ് 9 കണ്ടുപടിച്ചത്. ഷാപ്പന്റിയേ ഇപ്പോൾ ജെർമ്മനിയിൽ Helmholtz Centre for Infection Researchൽ വർക്ക്  ചെയ്യുന്നു. പിന്നീട് അമേരിക്കയിലെ യൂണിവെഴ്സിറ്റി ഓഫ് കാലിഫോര്ണിയ ബെര്ക്ക്ലിയിലെ കെമിസ്ട്രി പ്രൊഫസർ ജെന്നിഫർ ഡൌഡ്നയുമായി ചേര്‍ന്ന് ക്റിസ്പർ സങ്കേതം വികസിപ്പിച്ചു. ഷാപ്പന്റിയേ 25 മില്യണ്‍ ഡോളര്‍ വെഞ്ച്വർ കാപിറ്റലുമായി ക്റിസ്പർ തെറാപ്പി എന്ന കമ്പനി ഉണ്ടാക്കി. മറുവശത്ത് ഡൌഡ്ന 43 മില്യണുമായി
എഡിറ്റാസ് മെഡിസിൻ എന്ന കമ്പനിയുടെ ഭാഗമായി.  

ക്രിസ്പർ-കാസ് ചരിത്രം: കഥ ഇതുവരെ

ഇതിനിടയിൽ മണ്ണും ചാരി നിന്നവൻ പെണ്ണും കൊണ്ടു പോയി എന്ന് പറഞ്ഞതുപോലെ ഡൌഡ്നയും  ഷാപ്പന്റിയേയും  പേറ്റന്റ് അപേക്ഷ സമർപ്പിച്ച് കാത്തിരിക്കുന്നതിന്റെ ഇടയിൽ എംഐറ്റിയുടെ ബ്രോഡ് ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ടിൽ ഫാക്കൽറ്റി ആയ ഡോക്ടർ ഫെങ്ങ് ഷാങ്ങിന് ക്റിസ്പർ സങ്കേതത്തിൽ ഒരു പേറ്റന്റ് അനുവദിച്ചു  കിട്ടി. ഇതാണ്  വിവാദത്തിന് ഒരു കാരണം. 2011-ലെ ഒരു ശാസ്ത്രസമ്മേളനത്തിൽ വെച്ച്  ക്രിസ്പർ കാസിനെ കുറിച്ച് മനസ്സിലാക്കിയ ഷാങ്ങ് ഉടൻ തന്നെ തന്റെ ലാബിൽ വന്ന്  ഈ സിസ്റ്റം മനുഷ്യ കോശങ്ങളിൽ ജീനുകളെ എഡിറ്റ്  ചെയ്യാൻ ഉപയോഗിക്കാമെന്ന്  തെളിയിക്കുകയും, ചറ  പറാ  കുറെ ഹൈ  പ്രൊഫൈൽ പേപ്പറുകൾ പ്രസിദ്ധീകരിക്കുകയും ചെയ്തു. ഒപ്പം അമേരിക്കൻ പേറ്റന്റ് ഓഫീസിൽ അതിവേഗ പരിശോധന വഴി ഷാങ്ങിനും ബ്രോഡ് ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ടിനും ക്രിസ്പർ-കാസ്  സിസ്റ്റത്തിൽ  ആദ്യത്തെ പേറ്റന്റ് കരസ്ഥമാക്കുകയും ചെയ്തു. ഇപ്പോൾ യൂസിബിയും ബ്രോഡും തമ്മിൽ നിയമ യുദ്ധത്തിൽ ഏർപ്പെടുന്ന അവസ്ഥയിലാണ് കാര്യങ്ങൾ. 

ക്രിസ്പർ-സിപീഎഫ് 1 സിസ്റ്റം

അതിലുപരി, ഫെങ്ങ് ഷാങ്ങ് ക്രിസ്പർ-കാസ് ഗവേഷണം മുന്നോട്ട് കൊണ്ടു പോവുകയും, കാസ് 9 എന്ന  എൻസൈമിനേക്കാൾ ചെറുതും, കൂടുതൽ പ്രയോജനപ്രദവുമായ മറ്റൊരു എൻസൈം കണ്ടു പിടിക്കുകയും ചെയ്തു. ക്രിസ്പർ-സിപിഎഫ്1 എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഈ പുതിയ എഡിറ്ററുടെ വിശദവിവരങ്ങൾ ഈ സെപ്റ്റംബർ 23-ലെ സെൽ ജേണലിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. 

നിലവിൽ ആക്കാദമിക്  ഗവേഷണാവശ്യങ്ങൾക്ക് ക്രിസ്പർ കാസ് സിസ്റ്റം ധാരാളമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നുണ്ടെങ്കിലും അതിന്റെ ഏറ്റവും പ്രായോഗികമായ ചികിത്സ പോലെയുള്ള ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ വരുമ്പോൾ പേറ്റന്റ്  വിവാദം  ഒരു പ്രശ്നമായി തന്നെ നിലകൊള്ളും. 

References:

https://www.youtube.com/watch?v=l_AC1z80SO0 (ബ്രേക്ക്  ത്രൂ പ്രൈസ് അവാർഡ് )

https://www.youtube.com/watch?v=2pp17E4E-O8 (ക്രിസ്പർ-കാസ് ലളിതമായി വിശദീകരിക്കുന്ന അനിമേഷൻ വീഡീയോ)

https://www.youtube.com/watch?v=SuAxDVBt7kQ (ജെന്നിഫർ ഡൗഡ്ന ക്രിസ്പർ കാസ് വിശദീകരിക്കുന്നു)

http://fnih.org/press/multimedia/foundation-nih-award-lurie-prize-biomedical-sciences-jennifer-doudna-uc-berkeley

Ishino Y, Hideo, S, Makino K, Mitsuko A, Nakata A. J Bacteriol. 1987 Dec; 169 (12): 5429–33.

Barrangou R, Horvath P. Science. 315, 2007 Jan; 1709–1712 (2007).

Makarova K, Haft DH, Barrangou R, Brouns SJJ, Charpentier E, Horvath P, Moineu S, Mojica FJM, Wolf YI, Yakunin JvdO, Koonin EV. Nature Reviews Microbiology. 2011 Jun; 9, 467-477.

Bondy-Denomy J, Pawluk A, Maxwell KL, Davidson AR.  Nature. 2013 Jan; 493, 429–432.

Cong L, Ran FA, Cox D, Lin S, Barretto R, Habib N, Hsu PD, Wu X, Jiang W, Marraffini LA, Zhang F. Science. 2013 Jan; 339 (6121): 819–23.

Mali P, Yang L, Esvelt KM, Aach J, Guell M, DiCarlo JE, Norville JE, Church GM. Science. 2013 Jan;  339 (6121): 823–6.

http://www.independent.co.uk/news/science/crispr-scientists-hopes-to-win-nobel-prize-for-gene-editing-technique-at-risk-over-patent-dispute-a6677436.html

http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2015.09.038