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ऑस्ट्रेलियाई वैज्ञानिकों ने एक शोध प्रणाली विकसित की है जो 'जैविक आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस' का उपयोग करके नए या बेहतर कार्यों के साथ अणुओं को डिजाइन और विकसित करती है, जो सीधे स्तनधारी कोशिकाओं में काम करती है। शोधकर्ताओं का कहना है कि यह प्रणाली वैज्ञानिकों को अधिक विशेष और प्रभावी शोध उपकरण या जीन चिकित्सा विकसित करने में मदद करने के लिए एक शक्तिशाली नया उपकरण प्रदान करती है।

इस प्रणाली का नाम PROTEUS (PROTein Evolution Using Selection) रखा गया है, जो 'निर्देशित विकास' का उपयोग करता है, एक प्रयोगशाला तकनीक जो प्राकृतिक विकास की शक्तियों की नकल करती है। हालांकि, यह विधि वर्षों या दशकों के बजाय, विकास और प्राकृतिक चयन के चक्रों को तेज करती है, जिससे वे कुछ हफ्तों में नए कार्यों के साथ अणुओं का निर्माण कर सकते हैं।

यह नई, अधिक प्रभावी दवाओं की खोज पर सीधा प्रभाव डाल सकता है। उदाहरण के लिए, इस प्रणाली को जीन संपादन प्रौद्योगिकी जैसे CRISPR में सुधार करने के लिए लागू किया जा सकता है ताकि इसकी प्रभावशीलता बढ़ाई जा सके।

प्रोफेसर ग्रेग नील्ली, जो सिडनी विश्वविद्यालय में कार्यात्मक जीनोमिक्स के लिए डॉ. जॉन और एनी चोंग प्रयोगशाला के प्रमुख हैं, कहते हैं, "इसका मतलब है कि PROTEUS का उपयोग नए अणुओं के निर्माण के लिए किया जा सकता है जो हमारे शरीर में कार्य करने के लिए उच्च रूप से ट्यून किए गए हैं, और हम इसका उपयोग नई दवा बनाने के लिए कर सकते हैं जो वर्तमान तकनीकों के साथ बनाना कठिन या असंभव होगा।"

उन्होंने आगे कहा, "हमारे काम में जो नया है वह यह है कि निर्देशित विकास मुख्य रूप से बैक्टीरियल कोशिकाओं में कार्य करता है, जबकि PROTEUS अणुओं को स्तनधारी कोशिकाओं में विकसित कर सकता है।"

PROTEUS को एक समस्या दी जा सकती है जिसका समाधान अनिश्चित होता है, जैसे कि जब एक उपयोगकर्ता किसी आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस प्लेटफॉर्म के लिए संकेत भेजता है। उदाहरण के लिए, यह समस्या हो सकती है कि हमारे शरीर में मानव रोग जीन को प्रभावी ढंग से कैसे बंद किया जाए।

PROTEUS तब निर्देशित विकास का उपयोग करके लाखों संभावित अनुक्रमों का अन्वेषण करता है जो प्राकृतिक रूप से अभी तक अस्तित्व में नहीं हैं और उन अणुओं को खोजता है जिनकी विशेषताएं समस्या को हल करने के लिए काफी अनुकूलित होती हैं। इसका मतलब यह है कि PROTEUS एक ऐसा समाधान खोजने में मदद कर सकता है जो सामान्यतः एक मानव शोधकर्ता द्वारा वर्षों में खोजा जाता है।

शोधकर्ताओं ने बताया कि उन्होंने PROTEUS का उपयोग करके उन प्रोटीन के सुधरे हुए संस्करण विकसित किए हैं जिन्हें ड्रग्स द्वारा अधिक आसानी से नियंत्रित किया जा सकता है, और नैनोबॉडीज (एंटीबॉडीज के छोटे संस्करण) जो DNA क्षति का पता लगा सकते हैं, जो कैंसर का एक महत्वपूर्ण कारण है। हालांकि, उन्होंने कहा कि PROTEUS केवल इसी तक सीमित नहीं है और इसका उपयोग अधिकांश प्रोटीन और अणुओं के कार्य को बढ़ाने के लिए किया जा सकता है।

ये निष्कर्ष नेचर कम्युनिकेशंस में रिपोर्ट किए गए थे, जिसमें सिडनी विश्वविद्यालय के चार्ल्स पर्किन्स सेंटर में शोध किया गया था और सेंटेनरी इंस्टीट्यूट के सहयोगियों के साथ मिलकर।

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निर्देशित विकास के मूल विकास को पहली बार बैक्टीरिया में किया गया था, और इसे 2018 के रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।

डॉ. क्रिस्टोफर डेनस, जो चार्ल्स पर्किन्स सेंटर और स्कूल ऑफ लाइफ एंड एनवायरनमेंटल साइंसेज में अग्रणी शोधकर्ता हैं, कहते हैं, "निर्देशित विकास की खोज ने बायोकैमिस्ट्री की दिशा को बदल दिया। अब, PROTEUS के साथ, हम एक स्तनधारी कोशिका को एक आनुवंशिक समस्या के साथ प्रोग्राम कर सकते हैं जिसका हल हमें यकीन नहीं है। हमारे सिस्टम को निरंतर चलाने की अनुमति देना हमें नियमित रूप से यह समझने में मदद करता है कि सिस्टम हमारी आनुवंशिक चुनौती को कैसे हल कर रहा है।"

डॉ. डेनस और उनकी टीम को सबसे बड़ी चुनौती यह सुनिश्चित करना थी कि स्तनधारी कोशिका कई चक्रों और उत्परिवर्तनों को सहन कर सके और स्थिर रहे, बिना सिस्टम के "धोखा" दिए, जिससे कोई तुच्छ समाधान न मिल सके जो निर्धारित प्रश्न का उत्तर न दे।

उन्होंने पाया कि कुंजी चिमेरा वायरस-जैसे कणों का उपयोग करना था, जो एक वायरस के बाहरी खोल को लेकर और दूसरे वायरस के जीन को मिलाकर एक डिजाइन का निर्माण करते थे, जो सिस्टम को धोखा देने से रोकता है।

डिजाइन ने दो काफी भिन्न वायरस परिवारों के भागों का उपयोग किया, जिससे दोनों का सर्वश्रेष्ठ मिल गया। परिणामी प्रणाली ने कोशिकाओं को कई संभावित समाधानों को समानांतर में संसाधित करने की अनुमति दी, जिनमें से बेहतर समाधान विजयी हुए और अधिक प्रभावी हो गए, जबकि गलत समाधान गायब हो गए।

डॉ. डेनस कहते हैं, "PROTEUS स्थिर, मजबूत है और इसे स्वतंत्र प्रयोगशालाओं द्वारा मान्य किया गया है। हम अन्य प्रयोगशालाओं का स्वागत करते हैं कि वे इस तकनीक को अपनाएं। PROTEUS को लागू करने से हम नई पीढ़ी के एन्जाइम, आणविक उपकरण और चिकित्सीय विकास को सशक्त करने की आशा करते हैं।"

प्रोफेसर नील्ली कहते हैं, "हमने इस प्रणाली को शोध समुदाय के लिए ओपन-सोर्स बना दिया है, और हम यह देखने के लिए उत्सुक हैं कि लोग इसका उपयोग कैसे करते हैं, हमारा लक्ष्य जीन-संपादन तकनीकों को बढ़ाना या अधिक प्रभावशाली और विशिष्ट प्रभावों के लिए mRNA दवाओं को ठीक करना होगा।"

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Hans Schneider