मानव आनुवंशिक इंजीनियरिंग. जेनेटिक इंजीनियरिंग

रूसी संघ के कृषि मंत्रालय

उच्च व्यावसायिक शिक्षा के संघीय राज्य शैक्षिक संस्थान "यूराल राज्य कृषि अकादमी"

अनुशासन में "पशु चिकित्सा आनुवंशिकी"

के विषय पर: "जेनेटिक इंजीनियरिंग - वर्तमान और भविष्य"

प्रदर्शन किया:

एफवीएम छात्र

दूसरा वर्ष दूसरा समूह तीसरा समूह

शमाकोवा टी.एस.

जाँच की गई:

एरोफीवा एल.एफ.

एकाटेरिनबर्ग 2008

परिचय

1. जेनेटिक इंजीनियरिंग के तरीके

2. जेनेटिक इंजीनियरिंग की उपलब्धियाँ

3. जेनेटिक इंजीनियरिंग: पक्ष और विपक्ष

4. जेनेटिक इंजीनियरिंग की संभावनाएँ

प्रयुक्त साहित्य की सूची

परिचय

जेनेटिक इंजीनियरिंग- पुनः संयोजक आरएनए और डीएनए प्राप्त करने, किसी जीव (कोशिकाओं) से जीन को अलग करने, जीन में हेरफेर करने और उन्हें अन्य जीवों में पेश करने के लिए तकनीकों, तरीकों और प्रौद्योगिकियों का एक सेट। जेनेटिक इंजीनियरिंग एक संशोधित जीव के वांछित गुणों को प्राप्त करने का कार्य करती है।

जेनेटिक इंजीनियरिंगव्यापक अर्थों में कोई विज्ञान नहीं है, बल्कि यह जैव प्रौद्योगिकी का एक उपकरण है, जो आणविक जीव विज्ञान, कोशिका विज्ञान, आनुवंशिकी, सूक्ष्म जीव विज्ञान जैसे जैविक विज्ञानों के अनुसंधान का उपयोग करता है। सबसे आश्चर्यजनक घटना, जिसने सबसे अधिक ध्यान आकर्षित किया और अपने परिणामों में बहुत महत्वपूर्ण थी, खोजों की एक श्रृंखला थी, जिसका परिणाम जीवित जीवों की आनुवंशिकता को नियंत्रित करने के तरीकों का निर्माण था, और "पवित्र" में प्रवेश करके नियंत्रण करना था। एक जीवित कोशिका की पवित्रता" - इसका आनुवंशिक तंत्र।

जैव रसायन, आणविक जीव विज्ञान और आनुवंशिकी के बारे में हमारे ज्ञान का वर्तमान स्तर हमें नई जैव प्रौद्योगिकी के सफल विकास पर भरोसा करने की अनुमति देता है - जेनेटिक इंजीनियरिंग, अर्थात। विधियों का एक सेट जो इन विट्रो ऑपरेशन के माध्यम से आनुवंशिक जानकारी को एक जीव से दूसरे जीव में स्थानांतरित करने की अनुमति देता है। जीन स्थानांतरण अंतरप्रजाति बाधाओं को दूर करना और एक जीव की व्यक्तिगत वंशानुगत विशेषताओं को दूसरे में स्थानांतरित करना संभव बनाता है। जेनेटिक इंजीनियरिंग का लक्ष्य मिथकों को वास्तविकता में बदलना नहीं है, बल्कि औद्योगिक पैमाने पर कुछ "मानव" प्रोटीन का उत्पादन करने में सक्षम कोशिकाओं (मुख्य रूप से जीवाणु) को प्राप्त करना है।

1. जेनेटिक इंजीनियरिंग के तरीके

जेनेटिक इंजीनियरिंग की सबसे आम विधि पुनः संयोजक प्राप्त करने की विधि है, अर्थात। जिसमें एक विदेशी जीन, प्लास्मिड होता है। प्लास्मिड गोलाकार डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए अणु होते हैं जिनमें न्यूक्लियोटाइड के कई जोड़े होते हैं। प्लास्मिड स्वायत्त आनुवंशिक तत्व हैं जो मुख्य डीएनए अणु की तुलना में एक अलग समय पर जीवाणु कोशिका में प्रतिकृति (यानी गुणा) करते हैं। यद्यपि प्लास्मिड सेलुलर डीएनए का केवल एक छोटा सा हिस्सा बनाते हैं, वे जीवाणु के लिए महत्वपूर्ण जीन ले जाते हैं, जैसे कि दवा प्रतिरोध जीन। अलग-अलग प्लास्मिड में अलग-अलग जीवाणुरोधी प्रतिरोध जीन होते हैं।

इनमें से अधिकांश दवाएं - एंटीबायोटिक्स - का उपयोग मनुष्यों और घरेलू पशुओं में कई बीमारियों के इलाज में दवा के रूप में किया जाता है। एक जीवाणु जिसमें विभिन्न प्लास्मिड होते हैं वह विभिन्न एंटीबायोटिक दवाओं और भारी धातु लवणों के प्रति प्रतिरोधी हो जाता है। जब एक निश्चित एंटीबायोटिक बैक्टीरिया कोशिकाओं पर कार्य करता है, तो इसके प्रति प्रतिरोधक क्षमता प्रदान करने वाले प्लास्मिड बैक्टीरिया के बीच तेजी से फैलते हैं, जिससे वे जीवित रहते हैं। प्लास्मिड के डिज़ाइन की सरलता और जिस आसानी से वे बैक्टीरिया में प्रवेश करते हैं, उसका उपयोग आनुवंशिक इंजीनियरों द्वारा बैक्टीरिया कोशिकाओं में उच्च जीवों के जीन को पेश करने के लिए किया जाता है।

एंजाइम - प्रतिबंध एंडोन्यूक्लाइजेस, या रेस्ट्रिक्टेस - आनुवंशिक इंजीनियरिंग के शक्तिशाली उपकरण हैं। प्रतिबंध का शाब्दिक अर्थ है "सीमा।" जीवाणु कोशिकाएं विदेशी, मुख्य रूप से फेज, डीएनए को नष्ट करने के लिए प्रतिबंध एंजाइम का उत्पादन करती हैं, जो वायरल संक्रमण को सीमित करने के लिए आवश्यक है। प्रतिबंध एंजाइम कुछ न्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों को पहचानते हैं और पहचान स्थल के केंद्र से समान दूरी पर डीएनए स्ट्रैंड में सममित, तिरछी दूरी वाले ब्रेक पेश करते हैं। परिणामस्वरूप, प्रतिबंधित डीएनए के प्रत्येक टुकड़े के सिरों पर छोटी एकल-फंसे "पूंछें" (जिन्हें "चिपचिपा" सिरा भी कहा जाता है) बनती हैं।

बैक्टीरिया प्राप्त करने की पूरी प्रक्रिया, जिसे क्लोनिंग कहा जाता है, में क्रमिक चरण होते हैं:

1. प्रतिबंध - मानव डीएनए को एक प्रतिबंध एंजाइम के साथ कई अलग-अलग टुकड़ों में काटना, लेकिन एक ही "चिपचिपे" सिरे के साथ। समान प्रतिबंध एंजाइम के साथ प्लास्मिड डीएनए को काटकर समान सिरे प्राप्त किए जाते हैं।

2. बंधाव - एंजाइम लिगेज के साथ "चिपचिपे सिरों के जुड़ने" के कारण प्लास्मिड में मानव डीएनए के टुकड़ों का समावेश।

3. परिवर्तन - एक विशेष तरीके से उपचारित जीवाणु कोशिकाओं में पुनः संयोजक प्लास्मिड का परिचय ताकि वे थोड़े समय के लिए मैक्रोमोलेक्यूल्स के लिए पारगम्य हो जाएं। हालाँकि, प्लास्मिड उपचारित बैक्टीरिया के केवल एक हिस्से में ही प्रवेश करते हैं। परिवर्तित बैक्टीरिया, प्लास्मिड के साथ मिलकर, एक विशेष एंटीबायोटिक के प्रति प्रतिरोध प्राप्त कर लेते हैं। इससे उन्हें उन अपरिवर्तित जीवाणुओं से अलग किया जा सकता है जो इस एंटीबायोटिक युक्त माध्यम पर मर जाते हैं। ऐसा करने के लिए, बैक्टीरिया को पहले से पतला करके एक पोषक माध्यम पर बोया जाता है ताकि बुवाई के समय कोशिकाएं एक दूसरे से काफी दूरी पर हों। परिवर्तित बैक्टीरिया में से प्रत्येक गुणा करता है और कई हजारों वंशजों की एक कॉलोनी बनाता है - एक क्लोन।

4. स्क्रीनिंग - उन जीवाणुओं के क्लोनों के बीच चयन जिनमें वांछित मानव जीन होता है। ऐसा करने के लिए, सभी जीवाणु कालोनियों को एक विशेष फिल्टर से ढक दिया जाता है। जब इसे हटा दिया जाता है, तो यह कालोनियों की छाप छोड़ देता है क्योंकि प्रत्येक क्लोन की कुछ कोशिकाएँ फ़िल्टर से चिपक जाती हैं। फिर आणविक संकरण किया जाता है। फिल्टर को रेडियोधर्मी रूप से लेबल किए गए जांच वाले घोल में डुबोया जाता है। एक जांच वांछित जीन के हिस्से का पूरक एक पॉलीन्यूक्लियोटाइड है। यह केवल उन पुनः संयोजक प्लास्मिड के साथ संकरण करता है जिनमें वांछित जीन होता है। संकरण के बाद, एक्स-रे फोटोग्राफिक फिल्म को अंधेरे में फिल्टर पर रखा जाता है और कुछ घंटों के बाद विकसित किया जाता है। फिल्म पर प्रकाशित क्षेत्रों की स्थिति परिवर्तित बैक्टीरिया के कई क्लोनों में से उन क्लोनों को ढूंढना संभव बनाती है जिनमें वांछित जीन वाले प्लास्मिड होते हैं।

प्रतिबंध एंजाइमों का उपयोग करके वांछित जीन को काटना हमेशा संभव नहीं होता है। इसलिए, कुछ मामलों में, क्लोनिंग प्रक्रिया वांछित जीन के लक्षित अधिग्रहण के साथ शुरू होती है। ऐसा करने के लिए, एमआरएनए, जो इस जीन की एक प्रतिलेखन प्रति है, को मानव कोशिकाओं से अलग किया जाता है, और एंजाइम रिवर्स ट्रांसक्रिपटेस की मदद से, इसके पूरक डीएनए स्ट्रैंड को संश्लेषित किया जाता है। फिर एमआरएनए, जो डीएनए संश्लेषण के लिए एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करता है, एक विशेष एंजाइम द्वारा नष्ट हो जाता है जो डीएनए स्ट्रैंड के साथ जोड़े गए आरएनए स्ट्रैंड को हाइड्रोलाइज कर सकता है। शेष डीएनए स्ट्रैंड रिवर्स ट्रांसक्रिपटेस द्वारा संश्लेषण के लिए एक टेम्पलेट के रूप में कार्य करता है, जो दूसरे डीएनए स्ट्रैंड का पूरक है।

परिणामी डीएनए डबल हेलिक्स को सी-डीएनए (पूरक डीएनए) कहा जाता है। यह उस जीन से मेल खाता है जिससे एमआरएनए पढ़ा गया था और रिवर्स ट्रांसक्रिपटेस के साथ सिस्टम में लॉन्च किया गया था। इस सी-डीएनए को एक प्लास्मिड में डाला जाता है, जो बैक्टीरिया को परिवर्तित करता है और केवल चयनित मानव जीन वाले क्लोन तैयार करता है।

जीन स्थानांतरण करने के लिए, आपको निम्नलिखित ऑपरेशन करने होंगे:

· जीवाणु, पशु या पौधों की कोशिकाओं से उन जीनों का अलगाव जो स्थानांतरण के लिए अभिप्रेत हैं।

·विशेष आनुवंशिक संरचनाओं का निर्माण, जिसमें इच्छित जीन को किसी अन्य प्रजाति के जीनोम में पेश किया जाएगा।

·आनुवंशिक संरचनाओं का पहले एक कोशिका में परिचय, और फिर किसी अन्य प्रजाति के जीनोम में और संशोधित कोशिकाओं को संपूर्ण जीवों में विकसित करना।

2. जेनेटिक इंजीनियरिंग की उपलब्धियाँ

जेनेटिक इंजीनियरिंग जैव प्रौद्योगिकी आनुवंशिकता

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।

तो, 1980 में, एस्चेरिचिया कोली जीवाणु से वृद्धि हार्मोन - सोमाटोट्रोपिन - प्राप्त किया गया था। जेनेटिक इंजीनियरिंग के विकास से पहले, इसे लाशों की पिट्यूटरी ग्रंथियों से अलग किया जाता था। विशेष रूप से इंजीनियर की गई जीवाणु कोशिकाओं में संश्लेषित सोमाटोट्रोपिन के स्पष्ट लाभ हैं: यह बड़ी मात्रा में उपलब्ध है, इसकी तैयारी जैव रासायनिक रूप से शुद्ध है और वायरल संदूषकों से मुक्त है।

1982 में, मानव इंसुलिन जीन वाले बैक्टीरिया से औद्योगिक पैमाने पर हार्मोन इंसुलिन का उत्पादन शुरू हुआ। इस समय तक, वध की गई गायों और सूअरों के अग्न्याशय से इंसुलिन को अलग किया जाता था, जो मुश्किल और महंगा है।

इंटरफेरॉन, एक प्रोटीन जो वायरल संक्रमण के जवाब में शरीर द्वारा संश्लेषित होता है, अब कैंसर और एड्स के संभावित उपचार के रूप में अध्ययन किया जा रहा है। केवल एक लीटर बैक्टीरिया कल्चर द्वारा प्रदान की जाने वाली इंटरफेरॉन की मात्रा प्राप्त करने के लिए हजारों लीटर मानव रक्त की आवश्यकता होगी। 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 के लिए 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 से जुड़ा चिकित्सा क्षेत्र में एक और आशाजनक क्षेत्र जीन थेरेपी है। 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। पशुपालन 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।

3. जेनेटिक इंजीनियरिंग: पक्ष और विपक्ष

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।

जेनेटिक इंजीनियरिंग जीवन को बदलने का एक शक्तिशाली तरीका है, लेकिन इसमें जोखिम पैदा करने की क्षमता है, जिसमें जटिल और भविष्यवाणी करने में मुश्किल पर्यावरणीय प्रभाव सबसे आगे हैं। एक ऐसे ज़हर की कल्पना करें जिसका उत्पादन जटिल चयनात्मक शाकनाशियों की तुलना में सस्ता है, लेकिन जिसका उपयोग कृषि प्रौद्योगिकी में नहीं किया जा सकता क्योंकि यह लाभकारी पौधों के साथ-साथ खरपतवारों को भी मार देता है। अब कल्पना करें कि, मान लीजिए, गेहूं में एक जीन डाला गया जो इसे इस जहर के प्रति प्रतिरोधी बनाता है। जो किसान अपने खेतों में ट्रांसजेनिक गेहूं बोते हैं, वे उन्हें एक घातक जहर के साथ परागित कर सकते हैं, जिससे उनकी आय में वृद्धि होगी लेकिन पर्यावरण को अपूरणीय क्षति होगी। दूसरी ओर, आनुवंशिकीविद् विपरीत प्रभाव प्राप्त कर सकते हैं यदि वे एक ऐसी फसल विकसित करते हैं जिसमें शाकनाशियों की आवश्यकता नहीं होती है।

जेनेटिक इंजीनियरिंग ने मानवता के सामने एक अनोखी चुनौती पेश की है। जेनेटिक इंजीनियरिंग हमारे लिए क्या लेकर आती है, ख़ुशी या दुर्भाग्य? पूरी दुनिया पहले से ही मानव स्वास्थ्य के लिए आनुवंशिक रूप से संशोधित उत्पादों के संभावित खतरे के बारे में ढिंढोरा पीट रही है। इस मामले पर वैज्ञानिकों के बीच कोई स्पष्ट और सर्वसम्मत राय नहीं है। कुछ का मानना ​​है कि आनुवंशिक इंजीनियरिंग मानवता को भुखमरी से बचाएगी, दूसरों का मानना ​​है कि आनुवंशिक रूप से संशोधित खाद्य पदार्थ मनुष्यों के साथ-साथ पृथ्वी पर सभी जीवन को नष्ट कर देंगे। इसमें शामिल वैज्ञानिकों का दावा है कि आनुवंशिक रूप से संशोधित पौधे पारंपरिक पौधों की तुलना में अधिक उत्पादक, कीटनाशकों के प्रति अधिक प्रतिरोधी और आर्थिक रूप से अधिक लाभदायक हैं। इसलिए, वे भविष्य हैं. हालाँकि, इस उत्पाद के निर्माताओं से जुड़े विशेषज्ञ आशावादी नहीं हैं।

आनुवंशिक रूप से संशोधित उत्पादों के सेवन के परिणामस्वरूप होने वाले दीर्घकालिक परिणामों की भविष्यवाणी करना वर्तमान में असंभव है। संयुक्त राज्य अमेरिका में जीएम उत्पादों (आनुवंशिक रूप से संशोधित) के प्रति अपेक्षाकृत शांत रवैया है, जहां आज लगभग 80 प्रतिशत आनुवंशिक फसलें उगाई जाती हैं। यूरोप का इसके प्रति बेहद नकारात्मक रवैया है। जनता और उपभोक्ता संगठनों के दबाव में, जो जानना चाहते हैं कि वे क्या खा रहे हैं, कुछ देशों ने ऐसे उत्पादों (ऑस्ट्रिया, फ्रांस, ग्रीस, ग्रेट ब्रिटेन, लक्ज़मबर्ग) के आयात पर रोक लगा दी है।

दूसरों ने आनुवंशिक रूप से संशोधित भोजन पर लेबल लगाने की सख्त आवश्यकता को अपनाया है, जो स्वाभाविक रूप से, आपूर्तिकर्ताओं को बहुत पसंद नहीं आया। 1 जुलाई 2000 को, रूस ने पैकेजिंग पर विशेष चेतावनी लेबल के बिना आनुवंशिक रूप से संशोधित उत्पादों की बिक्री पर प्रतिबंध लगा दिया। जीएम उत्पादों के संभावित खतरों के बारे में चेतावनी देने वाले पहले वैज्ञानिकों में से एक ब्रिटिश प्रोफेसर अर्पाद पुस्ज़ताई थे। उन्होंने उन्हें "ज़ोंबी फ़ूड" कहा। ऐसे निष्कर्ष आनुवंशिक रूप से संशोधित भोजन खाने वाले चूहों पर किए गए प्रयोगों के परिणामों से निकाले गए थे। जानवरों ने जठरांत्र संबंधी मार्ग, यकृत, गण्डमाला और प्लीहा में गंभीर परिवर्तनों का एक पूरा सेट अनुभव किया। सबसे बड़ी चिंता की बात यह थी कि चूहों के मस्तिष्क का आयतन कम हो गया।

वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि आनुवंशिक रूप से संशोधित पौधों की मदद से फसल के नुकसान को कम करना संभव है। आज रूस में, कोलोराडो आलू बीटल के प्रतिरोधी अमेरिकी आलू का परीक्षण पूरा हो रहा है। संभवत: इसी वर्ष इसके औद्योगिक उत्पादन की अनुमति मिल जायेगी. ऐसी किस्मों में एक महत्वपूर्ण "लेकिन" होता है। जब कोई पौधा किसी कीट के प्रति तीव्र रूप से बढ़ी हुई प्रतिरोधक क्षमता के साथ प्राप्त होता है, तो दो या तीन पीढ़ियों के बाद यह कीट पौधे के अनुकूल हो जाएगा और उसे और भी अधिक खा जाएगा। नतीजतन, प्रतिरोधी आलू ऐसे आक्रामक कीटों को जन्म दे सकते हैं जिनका दुनिया ने पहले कभी सामना नहीं किया है।

4. जेनेटिक इंजीनियरिंग की संभावनाएँ

आनुवंशिकीविदों के लिए एक वास्तविक खोज एम्बर, एक जीवाश्म वृक्ष राल थी। प्रागैतिहासिक काल में, कीड़े, परागकण, कवक बीजाणु और पौधे के अवशेष अक्सर इसमें जम जाते थे। बहती हुई राल ने अपने बंदियों को भली भांति ढँक दिया, और जैविक सामग्री आधुनिक शोधकर्ताओं की सुरक्षित और स्वस्थ प्रतीक्षा कर रही थी। और 1990 में, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय के जॉर्ज ओ. पोइनार ने एक सनसनीखेज खोज की। 40 मिलियन वर्ष पहले एम्बर में फंसे दीमकों का अध्ययन करके, उन्हें अच्छी तरह से संरक्षित आनुवंशिक जानकारी मिली। बाद में, पोइनार 120 मिलियन वर्ष पहले रहने वाले घुन के डीएनए को एम्बर से अलग करने में कामयाब रहे! अब कई वैज्ञानिक डायनासोर, प्राचीन छिपकलियों और मैमथ को पुनर्जीवित करने के लिए काम कर रहे हैं। और यह अब उतना शानदार नहीं लगता, जितना कुछ साल पहले था। हालाँकि, वैज्ञानिकों का जानवरों के पुनरुत्थान पर रुकने का इरादा नहीं है। यदि आप उन्हें पुनर्जीवित कर सकते हैं, तो लोगों के साथ भी ऐसा ही किया जा सकता है।

विज्ञान का विकास हमें बुरे और अच्छे दोनों की संभावनाएँ देता है। इसलिए, यह महत्वपूर्ण है कि हम सही चुनाव करें। मुख्य कठिनाई प्रकृति में राजनीतिक है - इस वाक्य में "हम" कौन है के प्रश्न को हल करना। यदि इस मुद्दे को बाजार के तत्वों पर छोड़ दिया गया, तो पर्यावरण के दीर्घकालिक हितों को नुकसान होने की संभावना है। लेकिन यह बात जीवन के कई अन्य पहलुओं के बारे में भी कही जा सकती है।

प्रयुक्त साहित्य की सूची

1. नीमन बी.वाई.ए. माइक्रोबियल उद्योग. - ज्ञान, 1983.

2. रुविंस्की ए.ओ. सामान्य जीवविज्ञान. - ज्ञानोदय, 1994.

3. चेबीशेव एन.वी. जीवविज्ञान। − न्यू वेव, 2005।

जीव विज्ञान, जेनेटिक इंजीनियरिंग

और जैव प्रौद्योगिकी

“ज्ञान निर्धारित होता है

हम क्या दावा करते हैं

सत्य की तरह"

पी. ए. फ्लोरेंस्की।

आधुनिक जीव विज्ञान न केवल संज्ञानात्मक विचारों के विकास की अधिक गहराई में, बल्कि समाज के जीवन और अभ्यास के साथ इसके घनिष्ठ संबंध में भी पारंपरिक जीव विज्ञान से मौलिक रूप से भिन्न है। हम कह सकते हैं कि हमारे समय में जीव विज्ञान समाज की भौतिक आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए जीवित दुनिया को बदलने का एक साधन बन गया है। यह निष्कर्ष मुख्य रूप से जीव विज्ञान और जैव प्रौद्योगिकी के बीच घनिष्ठ संबंध से स्पष्ट होता है, जो भौतिक उत्पादन का सबसे महत्वपूर्ण क्षेत्र बन गया है, जो पहले मनुष्य द्वारा बनाई गई यांत्रिक और रासायनिक प्रौद्योगिकियों का एक समान भागीदार है। जैव प्रौद्योगिकी के उदय की क्या व्याख्या है?

अपनी स्थापना के बाद से, जीव विज्ञान और जैव प्रौद्योगिकी हमेशा एक साथ विकसित हुए हैं, जीव विज्ञान शुरू से ही जैव प्रौद्योगिकी का वैज्ञानिक आधार रहा है। हालाँकि, लंबे समय तक, अपने स्वयं के डेटा की कमी ने जीव विज्ञान को जैव प्रौद्योगिकी पर बहुत बड़ा प्रभाव डालने की अनुमति नहीं दी। 20वीं सदी के उत्तरार्ध में निर्माण के साथ स्थिति में नाटकीय रूप से बदलाव आया। जेनेटिक इंजीनियरिंग की पद्धति, जिसे "नए निर्माण और मौजूदा जीनोटाइप के पुनर्निर्माण" के उद्देश्य से आनुवंशिक हेरफेर के रूप में समझा जाता है, अपनी प्रकृति से एक पद्धतिगत उपलब्धि होने के कारण, जेनेटिक इंजीनियरिंग ने जैविक घटनाओं के बारे में मौजूदा विचारों को तोड़ नहीं दिया, प्रभावित नहीं किया जीव विज्ञान के बुनियादी सिद्धांत, जैसे रेडियो खगोल विज्ञान ने खगोल भौतिकी के बुनियादी सिद्धांतों को नहीं हिलाया, "ऊष्मा के यांत्रिक समकक्ष" की स्थापना से तापीय चालकता के नियमों में बदलाव नहीं हुआ, और पदार्थ के परमाणु सिद्धांत का प्रमाण थर्मोडायनामिक्स, हाइड्रोडायनामिक्स और लोच के सिद्धांत के बीच संबंधों को नहीं बदला।

जेनेटिक इंजीनियरिंग ने जीव विज्ञान में एक नए युग की शुरुआत की है क्योंकि जीवित पदार्थ के अस्तित्व के रूपों को और अधिक चित्रित करने के लिए, जीन की संरचना और कार्य का अधिक प्रभावी ढंग से अध्ययन करने के लिए जैविक घटनाओं की गहराई में प्रवेश करने के नए अवसर सामने आए हैं। आणविक स्तर पर, और आनुवंशिक तंत्र के कामकाज के सूक्ष्म तंत्र को समझने के लिए। जेनेटिक इंजीनियरिंग की सफलताओं का मतलब आधुनिक प्राकृतिक विज्ञान में एक क्रांति है। वे जीवित पदार्थ के आणविक और सेलुलर स्तरों की संरचनात्मक और कार्यात्मक विशेषताओं के बारे में आधुनिक विचारों के मूल्य के मानदंड निर्धारित करते हैं। जीवित चीजों पर आधुनिक डेटा अत्यधिक शैक्षिक महत्व का है, क्योंकि वे जैविक दुनिया के सबसे महत्वपूर्ण पहलुओं में से एक की समझ प्रदान करते हैं और इस तरह दुनिया की वैज्ञानिक तस्वीर के निर्माण में अमूल्य योगदान देते हैं। इस प्रकार, अपने संज्ञानात्मक आधार का नाटकीय रूप से विस्तार करके, आनुवंशिक इंजीनियरिंग के माध्यम से जीव विज्ञान ने भी जैव प्रौद्योगिकी के उदय पर अग्रणी प्रभाव डाला।

जेनेटिक इंजीनियरिंग नए जीवों के "निर्माण" या मौजूदा जीवों को बेहतर बनाने के तरीकों और साधनों को समझने के मार्ग पर आधारभूत कार्य तैयार करती है, जिससे उन्हें अधिक आर्थिक मूल्य और जैव प्रौद्योगिकी प्रक्रियाओं की उत्पादकता में तेजी से वृद्धि करने की अधिक क्षमता मिलती है।

जेनेटिक इंजीनियरिंग के ढांचे के भीतर, जेनेटिक इंजीनियरिंग और सेलुलर इंजीनियरिंग के बीच अंतर किया जाता है। जेनेटिक इंजीनियरिंग पुनः संयोजक डीएनए अणुओं को बनाने के लिए हेरफेर को संदर्भित करता है। इस पद्धति को अक्सर आणविक क्लोनिंग, जीन क्लोनिंग, पुनः संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी, या बस आनुवंशिक हेरफेर के रूप में जाना जाता है। इस बात पर ज़ोर देना ज़रूरी है कि जेनेटिक इंजीनियरिंग की वस्तुएँ डीएनए अणु और व्यक्तिगत जीन हैं। इसके विपरीत, सेल इंजीनियरिंग का तात्पर्य पौधों और जानवरों की पृथक व्यक्तिगत कोशिकाओं या कोशिकाओं के समूहों के आनुवंशिक हेरफेर से है।

अध्याय XIX

जेनेटिक इंजीनियरिंग

जेनेटिक इंजीनियरिंग विभिन्न प्रायोगिक तकनीकों (तकनीकों) का एक सेट है जो दिए गए उद्देश्यों के लिए डीएनए अणुओं (जीन) के डिजाइन (पुनर्निर्माण) और क्लोनिंग को सुनिश्चित करता है।

जेनेटिक इंजीनियरिंग विधियों का उपयोग एक निश्चित क्रम में किया जाता है (चित्र 221), और एक जीन की क्लोनिंग के उद्देश्य से एक विशिष्ट जेनेटिक इंजीनियरिंग प्रयोग करने में कई चरणों को प्रतिष्ठित किया जाता है, अर्थात्:

1. रुचि के जीव की कोशिकाओं से डीएनए का अलगाव (प्रारंभिक) और डीएनए वेक्टर का अलगाव।

2. किसी एक प्रतिबंध एंजाइम का उपयोग करके मूल जीव के डीएनए को रुचि के जीन वाले टुकड़ों में काटना (प्रतिबंध करना) और परिणामी प्रतिबंध मिश्रण से इन जीनों को अलग करना। उसी समय, वेक्टर डीएनए को काट दिया जाता है (प्रतिबंधित कर दिया जाता है), इसे एक गोलाकार संरचना से एक रैखिक संरचना में बदल दिया जाता है।

3. हाइब्रिड डीएनए अणु प्राप्त करने के लिए रुचि के डीएनए खंड (जीन) को वेक्टर डीएनए से जोड़ना।

4. किसी अन्य जीव में परिवर्तन द्वारा हाइब्रिड डीएनए अणुओं का परिचय, उदाहरण के लिए, ई. कोलाई या दैहिक कोशिकाओं में।

5. बैक्टीरिया को बोना जिसमें हाइब्रिड डीएनए अणुओं को पोषक मीडिया पर पेश किया गया था जो केवल हाइब्रिड डीएनए अणुओं वाले कोशिकाओं के विकास की अनुमति देता है।

6. हाइब्रिड डीएनए अणुओं वाले बैक्टीरिया से युक्त कॉलोनियों की पहचान।

7. क्लोन किए गए डीएनए (क्लोन किए गए जीन) का अलगाव और उसका लक्षण वर्णन, जिसमें क्लोन किए गए डीएनए टुकड़े में नाइट्रोजनस आधारों का अनुक्रमण शामिल है।

डीएनए (स्रोत और वेक्टर), एंजाइम, कोशिकाएं जिनमें डीएनए क्लोन किया जाता है - इन सभी को आनुवंशिक इंजीनियरिंग के "उपकरण" कहा जाता है।

डीएनए निष्कर्षण

आइए एक उदाहरण के रूप में डीएनए प्लास्मिड का उपयोग करके डीएनए अलगाव की विधि पर विचार करें। प्लास्मिड युक्त जीवाणु कोशिकाओं से डीएनए को एक पारंपरिक तकनीक का उपयोग करके अलग किया जाता है, जिसमें डिटर्जेंट की उपस्थिति में सेल अर्क प्राप्त करना और बाद में फिनोल निष्कर्षण द्वारा अर्क से प्रोटीन को निकालना शामिल है (चित्र 222)। प्रोटीन, आरएनए और अन्य यौगिकों से प्लास्मिड डीएनए का पूर्ण शुद्धिकरण कई चरणों में किया जाता है। कोशिकाओं के नष्ट हो जाने के बाद, उदाहरण के लिए लाइसोजाइम (उनकी दीवारें घुल जाती हैं) के साथ, झिल्लियों को घोलने और कुछ प्रोटीन को निष्क्रिय करने के लिए अर्क में एक डिटर्जेंट मिलाया जाता है। अधिकांश क्रोमोसोमल डीएनए को पारंपरिक सेंट्रीफ्यूजेशन द्वारा परिणामी तैयारियों से हटा दिया जाता है।

क्रोमैटोग्राफी का उपयोग अक्सर पूर्ण शुद्धिकरण के लिए किया जाता है। यदि बहुत गहन शुद्धिकरण की आवश्यकता होती है, तो एथिडियम ब्रोमाइड का उपयोग करके उच्च गति सीएससीआई घनत्व ढाल सेंट्रीफ्यूजेशन का उपयोग किया जाता है। शेष क्रोमोसोमल डीएनए रैखिक डीएनए में खंडित हो जाएगा, जबकि प्लास्मिड डीएनए सहसंयोजक रूप से बंद रहेगा। चूंकि एथिडियम ब्रोमाइड डीएनए की तुलना में कम घना होता है, एक सेंट्रीफ्यूज ट्यूब में अल्ट्रासेंट्रीफ्यूजेशन के दौरान दो छल्ले "अनस्क्रू" हो जाएंगे - प्लास्मिड डीएनए और क्रोमोसोमल डीएनए (चित्र 223)। आगे के काम के लिए प्लास्मिड डीएनए का चयन किया जाता है, क्रोमोसोमल डीएनए को हटा दिया जाता है।

जेनेटिक इंजीनियरिंगजैव प्रौद्योगिकी का एक क्षेत्र है जिसमें जीनोटाइप को पुनर्व्यवस्थित करने की गतिविधियाँ शामिल हैं। पहले से ही आज, आनुवंशिक इंजीनियरिंग व्यक्तिगत जीन को चालू और बंद करना संभव बनाती है, इस प्रकार जीवों की गतिविधि को नियंत्रित करती है, और आनुवंशिक निर्देशों को एक जीव से दूसरे जीव में स्थानांतरित करना भी संभव बनाती है, जिसमें विभिन्न प्रजातियों के जीव भी शामिल हैं। जैसे-जैसे आनुवंशिकीविद् जीन और प्रोटीन के काम के बारे में अधिक से अधिक सीखते हैं, जीनोटाइप (मुख्य रूप से एक मानव) को मनमाने ढंग से प्रोग्राम करने की क्षमता, आसानी से कोई भी परिणाम प्राप्त करना: जैसे विकिरण के प्रति प्रतिरोध, पानी के नीचे रहने की क्षमता, करने की क्षमता क्षतिग्रस्त अंगों का पुनर्जीवन और यहां तक ​​कि अमरता भी।

आनुवंशिक जानकारी. आनुवंशिक जानकारी (जीनोम) गुणसूत्रों में एक कोशिका में निहित होती है (मनुष्यों में 46 होते हैं), जिसमें एक डीएनए अणु और इसे पैकेज करने वाले प्रोटीन, साथ ही माइटोकॉन्ड्रिया भी शामिल होते हैं। डीएनए (डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड) न्यूक्लियोटाइड का एक अनुक्रम है, प्रत्येक में चार नाइट्रोजन में से एक होता है। कार्यात्मक दृष्टिकोण से, डीएनए में कई ब्लॉक (न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम) होते हैं जो एक निश्चित मात्रा में जानकारी - जीन संग्रहीत करते हैं।

जीन डीएनए अणु का एक भाग है जिसमें किसी एक प्रोटीन (एक जीन - एक प्रोटीन) की प्राथमिक संरचना के बारे में जानकारी होती है। किसी जीव के सभी जीनों की समग्रता उसके जीनोटाइप का निर्माण करती है। शरीर की सभी कोशिकाओं में जीन का एक ही सेट होता है, लेकिन उनमें से प्रत्येक संग्रहीत जानकारी के एक अलग हिस्से को लागू करता है। केवल वे जीन सक्रिय होते हैं जो किसी दिए गए कोशिका के कामकाज के लिए आवश्यक होते हैं, इसलिए, उदाहरण के लिए, न्यूरॉन्स संरचनात्मक, कार्यात्मक और जैविक दोनों विशेषताओं में यकृत कोशिकाओं से भिन्न होते हैं।

शरीर में प्रोटीन की भूमिका. प्रोटीन प्रत्येक जीवित जीव में सबसे महत्वपूर्ण अणु हैं, जीवित पदार्थ का रासायनिक आधार हैं। एंगेल्स की परिभाषा के अनुसार, "जीवन प्रोटीन निकायों के अस्तित्व का तरीका है।" प्रोटीन चयापचय (शरीर में पदार्थों का परिवहन) और ऊर्जा परिवर्तन करते हैं, ऊतकों का संरचनात्मक आधार प्रदान करते हैं, रासायनिक प्रतिक्रियाओं के लिए उत्प्रेरक के रूप में कार्य करते हैं, जीवों को रोगजनकों से बचाते हैं, और शरीर की गतिविधि को नियंत्रित करने वाले संदेश ले जाते हैं। रासायनिक रूप से, प्रोटीन एक विशेष तरीके से अंतरिक्ष में मुड़ी हुई अमीनो एसिड की एक श्रृंखला है। प्रोटीन का एक कार्य जीन सक्रियण है। कुछ जीनों में ऐसे टुकड़े होते हैं जो कुछ प्रोटीन को आकर्षित करते हैं। यदि ऐसे प्रोटीन किसी कोशिका में मौजूद हैं, तो वे जीन के इस हिस्से से जुड़ जाते हैं और आरएनए में इसकी प्रतिलिपि बनाने की अनुमति या रोक लगा सकते हैं। कोशिका में ऐसे नियामक प्रोटीन की उपस्थिति या अनुपस्थिति यह निर्धारित करती है कि कौन से जीन सक्रिय हैं, और इसलिए कौन से नए प्रोटीन संश्लेषित होते हैं। यह नियामक तंत्र ही यह निर्धारित करता है कि किसी कोशिका को मांसपेशी कोशिका या तंत्रिका कोशिका के रूप में कार्य करना चाहिए या भ्रूण के उस भाग में शरीर के किस भाग का विकास होना चाहिए। यदि आप किसी जीव (पौधे, सूक्ष्मजीव, जानवर या यहां तक ​​कि एक व्यक्ति) में नए जीन पेश करते हैं, तो आप उसे एक नई वांछनीय विशेषता प्रदान कर सकते हैं जो उसके पास पहले कभी नहीं थी।

जेनेटिक इंजीनियरिंग की शुरुआत 1973 में हुई थी, जब जेनेटिकिस्ट स्टेनली कोहेन और हर्बर्ट बॉयर ने जीवाणु एस्चेरिचिया कोली (ई. कोली) में एक नया जीन पेश किया था। 1982 से, संयुक्त राज्य अमेरिका, जापान, ग्रेट ब्रिटेन और अन्य देशों की कंपनियां आनुवंशिक रूप से इंजीनियर इंसुलिन का उत्पादन कर रही हैं . क्लोन किए गए मानव इंसुलिन जीन को एक जीवाणु कोशिका में पेश किया गया, जहां एक हार्मोन का संश्लेषण शुरू हुआ, जिसे प्राकृतिक माइक्रोबियल उपभेदों ने कभी संश्लेषित नहीं किया था। लगभग 200 नई नैदानिक ​​दवाओं को पहले ही चिकित्सा अभ्यास में पेश किया जा चुका है, और 100 से अधिक आनुवंशिक रूप से इंजीनियर औषधीय पदार्थ नैदानिक ​​​​अध्ययन के चरण में हैं। उनमें ऐसी दवाएं हैं जो आर्थ्रोसिस, हृदय रोग, कुछ ट्यूमर प्रक्रियाओं और संभवतः एड्स का भी इलाज करती हैं। कई सौ जेनेटिक इंजीनियरिंग फर्मों में से 60% दवाओं और निदान के उत्पादन पर काम कर रहे हैं।

कृषि में जेनेटिक इंजीनियरिंग. 1980 के दशक के अंत तक, पौधों और जानवरों की दर्जनों प्रजातियों में नए जीन को सफलतापूर्वक शामिल करना संभव हो गया - चमकदार पत्तियों वाले तंबाकू के पौधे, टमाटर जो आसानी से ठंढ को सहन करते हैं, और मकई जो कीटनाशकों के प्रतिरोधी हैं, का निर्माण करना संभव हो गया। महत्वपूर्ण कार्यों में से एक 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। दूसरा कार्य पौधों को कीटों से बचाने से संबंधित है। कीटनाशकों का प्रयोग पूर्णतः प्रभावी नहीं है। बेल्जियम और संयुक्त राज्य अमेरिका में आनुवंशिक इंजीनियरिंग प्रयोगशालाओं में, पृथ्वी के जीवाणु बैसिलस थुरिंजिएन्सिस से जीन को पौधे की कोशिका में पेश करने के लिए सफलतापूर्वक काम किया गया है, जिससे जीवाणु मूल के कीटनाशकों के संश्लेषण की अनुमति मिलती है। इन जीनों को आलू, टमाटर और कपास की कोशिकाओं में पेश किया गया। ट्रांसजेनिक आलू और टमाटर के पौधे अजेय कोलोराडो आलू बीटल के प्रति प्रतिरोधी बन गए हैं, और कपास के पौधे कपास बॉलवर्म सहित विभिन्न कीड़ों के लिए प्रतिरोधी बन गए हैं। जेनेटिक इंजीनियरिंग के उपयोग से कीटनाशकों के उपयोग को 40-60% तक कम करना संभव हो गया है। जेनेटिक इंजीनियरों ने फल पकने की लंबी अवधि वाले ट्रांसजेनिक पौधे विकसित किए हैं। उदाहरण के लिए, ऐसे टमाटरों को बिना किसी डर के झाड़ी से लाल रंग में तोड़ा जा सकता है कि परिवहन के दौरान वे अधिक पके हो जाएंगे। उन पौधों की सूची जिन पर आनुवंशिक इंजीनियरिंग विधियों को सफलतापूर्वक लागू किया गया है, लगभग पचास प्रजातियाँ हैं, जिनमें सेब के पेड़, प्लम, अंगूर, गोभी, बैंगन, खीरे, गेहूं, सोयाबीन, चावल, राई और कई अन्य कृषि पौधे शामिल हैं।

मानव जीन थेरेपी

मनुष्यों में, जेनेटिक इंजीनियरिंग तकनीक का उपयोग सबसे पहले चार साल की लड़की आशांति डी सिल्वा के इलाज के लिए किया गया था, जो गंभीर रूप से प्रतिरक्षाविहीनता से पीड़ित थी। उसमें प्रोटीन एडेनोसिन डेमिनमिनस (एडीए) के उत्पादन के लिए निर्देश देने वाला जीन क्षतिग्रस्त हो गया था। और एडीए प्रोटीन के बिना, श्वेत रक्त कोशिकाएं मर जाती हैं, जिससे शरीर वायरस और बैक्टीरिया के खिलाफ रक्षाहीन हो जाता है। एक संशोधित वायरस का उपयोग करके एडीए जीन की एक कार्यशील प्रति को अशांति रक्त कोशिकाओं में पेश किया गया था। कोशिकाएं स्वतंत्र रूप से आवश्यक प्रोटीन का उत्पादन करने में सक्षम थीं। 6 महीने के बाद, लड़की के शरीर में सफेद कोशिकाओं की संख्या सामान्य स्तर पर पहुंच गई। इसके बाद जीन थेरेपी के क्षेत्र को और विकास के लिए प्रोत्साहन मिला। 1990 के दशक से, सैकड़ों प्रयोगशालाएँ बीमारियों के इलाज के लिए जीन थेरेपी के उपयोग पर शोध कर रही हैं। आज हम जानते हैं कि जीन थेरेपी मधुमेह, एनीमिया, कुछ प्रकार के कैंसर, हंटिंगटन रोग और यहां तक ​​कि धमनियों को साफ करने का भी इलाज कर सकती है। वर्तमान में विभिन्न प्रकार की जीन थेरेपी के 500 से अधिक नैदानिक ​​परीक्षण चल रहे हैं। प्रतिकूल पर्यावरणीय परिस्थितियों और इसी तरह के कई अन्य कारणों के कारण अधिक से अधिक बच्चे गंभीर वंशानुगत दोषों के साथ पैदा होते हैं। वर्तमान में 4,000 ज्ञात वंशानुगत बीमारियाँ हैं, जिनमें से अधिकांश का कोई प्रभावी उपचार नहीं खोजा जा सका है। आज भ्रूण या गर्भस्थ शिशु की अवस्था में भी कई आनुवंशिक रोगों का निदान संभव है। फिलहाल, गंभीर आनुवंशिक दोषों के मामले में गर्भावस्था को बहुत प्रारंभिक चरण में ही समाप्त करना संभव है, लेकिन जल्द ही आनुवंशिक कोड को सही करना, अजन्मे बच्चे के जीनोटाइप को सही करना और अनुकूलित करना संभव हो जाएगा। इससे आनुवांशिक बीमारियों से पूरी तरह बचाव होगा और बच्चों की शारीरिक, मानसिक और मानसिक विशेषताओं में सुधार होगा।

मानव जीनोम परियोजना। 1990 में, संयुक्त राज्य अमेरिका में मानव जीनोम परियोजना शुरू की गई थी, जिसका लक्ष्य किसी व्यक्ति के संपूर्ण आनुवंशिक वर्ष का निर्धारण करना था। यह परियोजना, जिसमें रूसी आनुवंशिकीविदों ने भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाई, 2003 में पूरी हुई। परियोजना के परिणामस्वरूप, 99% जीनोम 99.99% (प्रति 10,000 न्यूक्लियोटाइड्स में 1 त्रुटि) की सटीकता के साथ निर्धारित किया गया था। परियोजना के पूरा होने से पहले से ही व्यावहारिक परिणाम सामने आए हैं, उदाहरण के लिए, उपयोग में आसान परीक्षण जो कई वंशानुगत बीमारियों के लिए आनुवंशिक प्रवृत्ति को निर्धारित करना संभव बनाते हैं। उदाहरण के लिए, आशा व्यक्त की गई है कि, जीनोम के अपघटन के लिए धन्यवाद, 2006 तक एड्स जैसी खतरनाक बीमारी के इलाज के लिए दवाएं विकसित की जाएंगी, 2009 तक घातक नियोप्लाज्म से जुड़े जीन की पहचान की जाएगी, और 2010 तक -2015 लगभग सभी प्रकार के कैंसर की घटना के तंत्र स्थापित किए जाएंगे। 2020 तक कैंसर को रोकने वाली दवाओं का विकास पूरा हो सकता है।

जीन नियंत्रण की संभावनाएँ. जेनेटिक इंजीनियरिंग के विकास से मानव जीनोटाइप में सुधार करना संभव हो जाएगा।आज मानवता के सामने आने वाले बड़े पैमाने के कार्यों के लिए ऐसे लोगों की आवश्यकता है जो कई क्षेत्रों में प्रतिभाशाली हों, आदर्श स्वास्थ्य और उच्चतम शारीरिक और मानसिक क्षमताओं वाले प्रतिबद्ध और उच्च विकसित व्यक्तित्व वाले हों। ऐसे लोगों को जेनेटिक, आनुवंशिक और सेलुलर इंजीनियरिंग तरीकों का उपयोग करके बनाया जा सकता है। ये तरीके नवजात बच्चों और वयस्कों दोनों पर लागू होंगे। एक व्यक्ति अपनी क्षमताओं को बहुत बढ़ाने और अपने बच्चों की क्षमताओं को बढ़ाने में सक्षम होगा। वस्तुनिष्ठ दृष्टिकोण से, इसमें कुछ भी गलत या अनैतिक नहीं है। पहले से ही आज, कई विश्व-प्रसिद्ध वैज्ञानिक, जैसे कि डीएनए के खोजकर्ताओं में से एक, वाटसन, कहते हैं कि मानव मूर्खता, उदाहरण के लिए, मूलतः एक आनुवंशिक बीमारी है और भविष्य में इसका इलाज संभव होगा। रोगों के आनुवंशिक कारण पूर्णतः समाप्त हो जायेंगे, सभी लोग पूर्णतः स्वस्थ हो जायेंगे। बुढ़ापा रुक जाएगा और किसी को भी मुरझाने, शक्ति की हानि या कमज़ोरी से जूझना नहीं पड़ेगा। लोग व्यावहारिक रूप से अमर हो जायेंगे - मृत्यु एक अनिवार्यता न रहकर एक दुर्लभ घटना बन जायेगी। उदाहरण के लिए, यह ज्ञात है कि उम्र बढ़ने का एक कारण प्रत्येक कोशिका विभाजन के साथ टेलोमेर का छोटा होना है। 1990 के दशक के उत्तरार्ध में, वैज्ञानिकों ने कोशिकाओं में एक ऐसा जीन प्रविष्ट करने में सफलता प्राप्त की, जो टेलोमेरेज़ प्रोटीन के उत्पादन के लिए ज़िम्मेदार है, जो टेलोमेरेज़ को पुनर्स्थापित करता है, और इस तरह उन्हें अमर बनाता है। बेशक, कुछ समूह, जो प्रासंगिक ज्ञान के बोझ तले दबे नहीं हैं, लेकिन कुछ व्यक्तिगत, वैचारिक या पैरवी लक्ष्यों का पीछा करते हुए, ऐसी प्रौद्योगिकियों पर प्रतिबंध लगाने की कोशिश कर सकते हैं, लेकिन जैसा कि विज्ञान के विकास के इतिहास से पता चलता है, वे ऐसा करने में सक्षम नहीं होंगे। लंबे समय तक।

जेनेटिक इंजीनियरिंग ने कैंसर के इलाज में बड़ी सफलता हासिल की है। अमेरिकन नेशनल कैंसर इंस्टीट्यूट के स्टीवन रोसेनबर्ग और उनके सहयोगियों ने शरीर में पुन: डिज़ाइन की गई प्रतिरक्षा कोशिकाओं की शुरूआत के आधार पर कई रोगियों पर ट्यूमर से लड़ने की एक नई विधि का परीक्षण किया। याद रखें कि कैसे हाल ही में वैज्ञानिक चूहों की प्रतिरक्षा प्रणाली को कैंसर के ट्यूमर से प्रभावी ढंग से लड़ने के लिए "प्रशिक्षित" करने में सक्षम हुए थे, जो कि प्राकृतिक रूप से कैंसर के प्रति प्रतिरोधी व्यक्तियों से ली गई सफेद रक्त कोशिकाओं को प्रत्यारोपित करके किया गया था (आखिरकार, ऐसे जीव भी हैं)? अब इंसानों में भी ऐसी ही कैंसर उपचार पद्धति का परीक्षण किया गया है। सबसे पहले, काम के लेखकों ने प्रतिरक्षा कोशिकाएं - टी-लिम्फोसाइट्स - एक ऐसे व्यक्ति से लीं, जो अपनी प्राकृतिक विशेषताओं के कारण, मेलेनोमा को सफलतापूर्वक "दूर भगाने" में सक्षम था। वैज्ञानिकों ने उनमें ऐसे जीन की पहचान की है जो कैंसर कोशिकाओं को पहचानने वाले रिसेप्टर के कामकाज के लिए जिम्मेदार हैं, और इस जीन की प्रतिकृति बनाई है। फिर उन्होंने कई मेलेनोमा रोगियों से टी-लिम्फोसाइट्स लीं और रेट्रोवायरस का उपयोग करके उनमें एक कृत्रिम, क्लोन जीन डाला। इसके बाद मरीजों को कीमोथेरेपी दी गई, जिससे उनकी प्रतिरक्षा प्रणाली कमजोर हो गई और बहुत कम प्रतिरक्षा कोशिकाएं बचीं। ऐसा तब हुआ जब इन रोगियों को उनकी अपनी टी-कोशिकाएं वापस दे दी गईं, जो पहले ली गई थीं, लेकिन अब उनमें एक नया जीन डाला गया (अधिक जानकारी के लिए, एक महीने बाद, 17 में से 15 रोगियों में, संस्थान की प्रेस विज्ञप्ति देखें)। ये नई कोशिकाएं न केवल जीवित रहीं, बल्कि शरीर में टी-लिम्फोसाइटों की कुल "आबादी" का 9% से 56% तक बनीं, लेकिन मुख्य आश्चर्य यह है कि उपचार के 18 महीने बाद, दो मरीज़ पूरी तरह से कैंसर से मुक्त हो गए रक्त में टी-कोशिकाओं के उच्च स्तर का भी पता चला, एक मरीज में दो कैंसर संरचनाएं थीं, जिनमें से एक पूरी तरह से नष्ट हो गई थी, और दूसरे में 89% की कमी आई थी (जिसके बाद इसे शल्य चिकित्सा द्वारा हटा दिया गया था), और दूसरे मरीज में। एक ट्यूमर था जो "खत्म" हो गया। रोसेनबर्ग का कहना है कि "पहली बार, जीन हेरफेर के कारण मनुष्यों में ट्यूमर का प्रतिगमन हुआ है।" अनुसंधान जारी रखने का इरादा रखने वाले वैज्ञानिक ने कहा, "अब हम मरीजों से सामान्य लिम्फोसाइट्स ले सकते हैं और उन्हें कैंसर कोशिकाओं पर प्रतिक्रिया करने वाले लिम्फोसाइटों में संशोधित कर सकते हैं।" वह यह पता लगाना चाहते हैं कि आनुवंशिक रूप से संशोधित कोशिकाएं शरीर में लंबे समय तक कैसे जीवित रहेंगी, यह थेरेपी अन्य कैंसर उपचार विधियों के साथ मिलकर कैसे काम करेगी, यह अन्य प्रकार के कैंसर (अन्य जीन एन्कोडिंग) के खिलाफ लड़ाई में कैसे मदद कर सकती है अन्य रिसेप्टर्स का निर्माण)। सामान्य तौर पर, अभी भी बहुत सारे प्रश्न हैं। अगर हम थोड़ा पीछे हटें तो हम अल्ट्रासाउंड एब्लेशन HIFU थेरेपी के बारे में भी बात कर सकते हैं। इस क्षेत्र में अग्रणी चीनी डॉक्टर हैं। इसकी तकनीक में अल्ट्रासाउंड के साथ कैंसर कोशिकाओं को जलाना शामिल है, 100 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, ट्यूमर सचमुच पिघल जाता है। विशेष उपकरणों के उत्पादन में अग्रणी बीजिंग की कंपनी Haifuning HIFU Technology है, जिसने अमेरिकी कंपनी जनरल इलेक्ट्रिक के साथ मिलकर नियंत्रित तापमान स्थितियों के साथ एक पूरी तरह से कम्प्यूटरीकृत उपकरण बनाया है - FEP BY 02।

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जेनेटिक इंजीनियरिंग कोशिकाओं या किसी जीव से जीन को अलग करने, पुनः संयोजक आरएनए और डीएनए प्राप्त करने, जीन के साथ विभिन्न जोड़-तोड़ करने के साथ-साथ उन्हें अन्य जीवों में पेश करने के तरीकों, तकनीकों और प्रौद्योगिकियों का एक सेट है। यह अनुशासन संशोधित जीव की वांछित विशेषताओं को प्राप्त करने में मदद करता है।

जेनेटिक इंजीनियरिंग व्यापक अर्थों में कोई विज्ञान नहीं है, बल्कि इसे एक जैव प्रौद्योगिकी उपकरण माना जाता है। यह आनुवंशिकी और आणविक सूक्ष्म जीव विज्ञान जैसे विज्ञानों के अनुसंधान का उपयोग करता है।

आनुवंशिकता के प्रबंधन से संबंधित आनुवंशिक इंजीनियरिंग की निर्मित विधियाँ विज्ञान के विकास में सबसे महत्वपूर्ण घटनाओं में से एक थीं।

वैज्ञानिकों, आणविक जीवविज्ञानियों और जैव रसायनज्ञों ने जीनों को बदलना, संशोधित करना और विभिन्न जीवों के जीनों को मिलाकर पूरी तरह से नए जीन बनाना सीख लिया है। उन्होंने यह भी सीखा कि दिए गए पैटर्न के अनुसार सामग्री को कैसे संश्लेषित किया जाए। वैज्ञानिकों ने जीवों में कृत्रिम सामग्री डालना शुरू कर दिया, जिससे उन्हें काम करने के लिए मजबूर होना पड़ा। जेनेटिक इंजीनियरिंग इन सभी कार्यों पर आधारित है।

हालाँकि, "जैविक सामग्री" की कुछ सीमाएँ हैं। वैज्ञानिक इसकी मदद से इस समस्या को सुलझाने की कोशिश कर रहे हैं और विशेषज्ञों का कहना है कि यह रास्ता काफी आशाजनक है। पिछले कुछ दशकों में, वैज्ञानिकों ने ऐसी तकनीकें विकसित की हैं जिनके द्वारा कुछ पौधों या पौधों की कोशिकाओं को जीव से अलग, स्वतंत्र रूप से विकसित और प्रजनन करने के लिए मजबूर किया जा सकता है।

जेनेटिक इंजीनियरिंग की उपलब्धियाँ बहुत महत्वपूर्ण हैं। प्रयोगों के साथ-साथ कुछ पदार्थों के औद्योगिक उत्पादन में भी उपयोग किया जाता है जिन्हें जीवाणु संवर्धन का उपयोग करके प्राप्त नहीं किया जा सकता है। हालाँकि, इस क्षेत्र में कठिनाइयाँ भी हैं। उदाहरण के लिए, समस्या पशु कोशिकाओं में अनंत बार विभाजित होने की क्षमता की कमी है

प्रयोगों के दौरान मौलिक खोजें की गईं। इस प्रकार, पहली बार, एक "रासायनिक रूप से शुद्ध" पृथक जीन पैदा हुआ। इसके बाद, वैज्ञानिकों ने लिगेज और प्रतिबंध एंजाइमों की खोज की। उत्तरार्द्ध की मदद से, जीन को टुकड़ों - न्यूक्लियोटाइड्स में काटना संभव हो गया। और लिगेज की मदद से, इसके विपरीत, आप इन टुकड़ों को एक साथ जोड़ सकते हैं, "गोंद" सकते हैं, लेकिन एक नए संयोजन में, एक अलग जीन का निर्माण, निर्माण कर सकते हैं।

वैज्ञानिकों ने जैविक जानकारी को "पढ़ने" की प्रक्रिया में भी महत्वपूर्ण प्रगति की है। कई वर्षों से, अमेरिकी और अंग्रेजी वैज्ञानिक, डब्ल्यू. गिल्बर्ट और एफ. सेंगर, जीन में निहित डेटा को समझ रहे हैं।

विशेषज्ञ ध्यान दें कि अपने अस्तित्व की पूरी अवधि में जेनेटिक इंजीनियरिंग का स्वयं शोधकर्ताओं पर कोई नकारात्मक प्रभाव नहीं पड़ा है, इससे मनुष्यों को कोई नुकसान नहीं हुआ है और न ही प्रकृति को कोई नुकसान हुआ है। वैज्ञानिकों ने ध्यान दिया कि जीवों के जीवन को सुनिश्चित करने वाले तंत्रों के कामकाज का अध्ययन करने की प्रक्रिया और लागू उद्योग दोनों में प्राप्त परिणाम बहुत प्रभावशाली हैं। साथ ही, संभावनाएँ वास्तव में शानदार लगती हैं।

कृषि और चिकित्सा में आनुवंशिकी और आनुवंशिक इंजीनियरिंग के अत्यधिक महत्व के बावजूद, इसके मुख्य परिणाम अभी तक प्राप्त नहीं हुए हैं।

वैज्ञानिकों को काफी चुनौतियों का सामना करना पड़ता है। न केवल प्रत्येक जीन के कार्यों और उद्देश्य को निर्धारित करना आवश्यक है, बल्कि यह भी निर्धारित करना आवश्यक है कि इसकी सक्रियता किन परिस्थितियों में होती है, जीवन की किस अवधि में, किन कारकों के प्रभाव में, शरीर के किन हिस्सों में यह सक्रिय होता है और उत्तेजित करता है संबंधित प्रोटीन का संश्लेषण। इसके अलावा, शरीर के जीवन में इस प्रोटीन की भूमिका का पता लगाना महत्वपूर्ण है, यह किन प्रतिक्रियाओं को ट्रिगर करता है, क्या यह सेलुलर सीमा से परे जाता है, और यह क्या जानकारी रखता है। प्रोटीन फोल्डिंग की समस्या काफी जटिल है। इन और कई अन्य समस्याओं का समाधान वैज्ञानिकों द्वारा जेनेटिक इंजीनियरिंग के ढांचे के भीतर किया जाता है।