जैवप्रौद्योगिकी, जैसा कि आपने पिछले अध्याय से सीखा होगा, मूलतः जैविक रूप से संशोधित सूक्ष्मजीवों, कवक, पौधों और पशुओं का उपयोग करके औद्योगिक स्तर पर जैव-औषध और जैविक पदार्थों के उत्पादन से संबंधित है। जैवप्रौद्योगिकी के अनुप्रयोगों में चिकित्सीय, निदान, कृषि के लिए जैविक रूप से संशोधित फसलें, प्रसंस्कृत खाद्य, जैव-पुनर्मूल्यांकन, अपशिष्ट उपचार और ऊर्जा उत्पादन शामिल हैं। जैवप्रौद्योगिकी के तीन महत्वपूर्ण अनुसंधान क्षेत्र हैं:

(i) सर्वोत्तम उत्प्रेरक प्रदान करना, जो सामान्यतः एक सुधरा हुआ सूक्ष्मजीव या शुद्ध एंजाइम होता है।

(ii) उत्प्रेरक को कार्य करने के लिए इंजीनियरिंग के माध्यम से इष्टतम परिस्थितियाँ बनाना, और

(iii) प्रोटीन/कार्बनिक यौगिक को शुद्ध करने के लिए डाउनस्ट्रीम प्रसंस्करण प्रौद्योगिकियाँ।

आइए अब हम सीखते हैं कि मानवों ने मानव जीवन की गुणवत्ता में सुधार के लिए, विशेष रूप से खाद्य उत्पादन और स्वास्थ्य के क्षेत्र में, जैवप्रौद्योगिकी का उपयोग कैसे किया है।

12.1 कृषि में जैवप्रौद्योगिकीय अनुप्रयोग

आइए तीन विकल्पों पर एक नज़र डालें जिनके बारे में सोचा जा सकता है कि खाद्य उत्पादन को बढ़ाने के लिए

(i) कृषि-रसायन आधारित कृषि;

(ii) जैविक कृषि; और

(iii) जैविक रूप से इंजीनियर की गई फसल आधारित कृषि।

हरित क्रांति ने खाद्य आपूर्ति को तीन गुना करने में सफलता प्राप्त की, फिर भी यह बढ़ती मानव आबादी को खिलाने के लिए पर्याप्त नहीं थी। पैदावार में वृद्धि कुछ हद तक बेहतर फसल किस्मों के उपयोग से हुई है, लेकिन मुख्यतः बेहतर प्रबंधन प्रथाओं और रसायनिक उर्वरकों (खादों और कीटनाशकों) के उपयोग से हुई है। हालांकि, विकासशील दुनिया के किसानों के लिए रसायनिक उर्वरक अक्सर बहुत महंगे होते हैं, और मौजूदा किस्मों के साथ पारंपरिक प्रजनन द्वारा पैदावार में और वृद्धि संभव नहीं है। चूंकि पारंपरिक प्रजनन तकनीकें मांग की गति के साथ तालमेल नहीं बिठा पाईं और फसल सुधार के लिए पर्याप्त रूप से तेज़ और कुशल प्रणालियां प्रदान नहीं कर सकीं, इसलिए एक अन्य तकनीक जिसे ऊतक संवर्धन कहा जाता है, विकसित की गई। ऊतक संवर्धन का क्या अर्थ है? वैज्ञानिकों ने 1950 के दशक में सीखा कि पूरे पौधों को एक्सप्लांट से पुनः उत्पन्श किया जा सकता है, यानी किसी भी पौधे के किसी भी भाग को बाहर निकालकर टेस्ट ट्यूब में, बिना रोगाणुओं के विशेष पोषक माध्यम में उगाया जा सकता है। किसी भी कोशिका/एक्सप्लांट से पूरा पौधा उत्पन्न करने की इस क्षमता को टोटीपोटेंसी कहा जाता है। आप उच्च कक्षाओं में इसे कैसे पूरा करें, यह सीखेंगे। यहां यह जोर देकर कहना महत्वपूर्ण है कि पोषक माध्यम को सुक्रोज जैसा कार्बन स्रोत और साथ ही अकार्बनिक लवण, विटामिन, अमीनो अम्ल और ऑक्सिन, साइटोकाइनिन आदि जैसे वृद्धि नियामक प्रदान करने चाहिए। इन विधियों के अनुप्रयोग से बहुत कम समय में बड़ी संख्या में पौधों का प्रचार संभव है। ऊतक संवर्धन के माध्यम से हजारों पौधों का उत्पादन करने की इस विधि को सूक्ष्म प्रचार कहा जाता है। इनमें से प्रत्येक पौधा आरंभिक पौधे के जीनेटिक रूप से समान होगा, जिससे वे उगाए गए थे, यानी वे सोमाक्लोन हैं। टमाटर, केला, सेब आदि जैसे कई महत्वपूर्ण खाद्य पौधों का व्यावसायिक स्तर पर इस विधि से उत्पादन किया गया है। इस प्रक्रिया को बेहतर ढंग से समझने और सराहने के लिए अपने शिक्षक के साथ किसी ऊतक संवर्धन प्रयोगशाला का दौरा करने का प्रयास करें।

इस विधि का एक और महत्वपूर्ण अनुप्रयोग रोगग्रस्त पौधों से स्वस्थ पौधों की पुनःप्राप्ति है। यदि पौधा वायरस से संक्रमित भी हो, तो मेरिस्टेम (शीर्ष और अक्षीय) वायरस से मुक्त होता है। इसलिए, वैज्ञानिक मेरिस्टेम को निकालकर उसे इन विट्रो में उगाकर वायरस-रहित पौधे प्राप्त कर सकते हैं। वैज्ञानिक केले, गन्ना, आलू आदि के मेरिस्टेम को सफलतापूर्वक संवर्धित कर चुके हैं।

वैज्ञानिकों ने पौधों से एकल कोशिकाएँ भी अलग की हैं और उनकी कोशिका भित्तियों को पचाकर नग्न प्रोटोप्लास्ट (जो प्लाज्मा झिल्ली से घिरे होते हैं) को अलग करने में सफलता प्राप्त की है। दो भिन्न किस्मों के पौधों से अलग किए गए प्रोटोप्लास्ट – जिनमें से प्रत्येक एक वांछनीय लक्षण रखता है – को संलयित कर हाइब्रिड प्रोटोप्लास्ट प्राप्त किए जा सकते हैं, जिन्हें आगे बढ़ाकर एक नया पौधा बनाया जा सकता है। इन हाइब्रिडों को सोमेटिक हाइब्रिड कहा जाता है जबकि इस प्रक्रिया को सोमेटिक हाइब्रिडाइजेशन कहा जाता है। कल्पना कीजिए जब टमाटर का प्रोटोप्लास्ट आलू के प्रोटोप्लास्ट से संलयित हो और फिर उन्हें बढ़ाकर टमाटर और आलू दोनों के लक्षणों वाला एक नया हाइब्रिड पौधा बनाया जाए। यह उपलब्धि हासिल की जा चुकी है – जिससे पोमैटो का निर्माण हुआ; दुर्भाग्य से इस पौधे में सभी वांछनीय लक्षणों का संयोजन व्यावसायिक उपयोग के लिए पर्याप्त नहीं था।

क्या कोई वैकल्पिक मार्ग है जो आनुवंशिकी की हमारी समझ किसानों को दिखा सके ताकि वे अपने खेतों से अधिकतम उपज प्राप्त कर सकें? क्या कोई तरीका है जिससे उर्वरकों और रसायनों के उपयोग को कम किया जा सके ताकि पर्यावरण पर उनके हानिकारक प्रभाव घट सकें? आनुवंशिक रूप से संशोधित फसलों का उपयोग एक संभावित समाधान है।

पौधे, जीवाणु, कवक और जानवर जिनके जीनों में हेर-फेर करके बदलाव किया गया है, उन्हें जेनेटिकली मॉडिफाइड ऑर्गेनिज्म (जीएमओ) कहा जाता है। जीएम पौधे कई तरह से उपयोगी रहे हैं। जेनेटिक संशोधन ने:

(i) फसलों को अजैविक तनावों (सर्दी, सूखा, नमक, गर्मी) के प्रति अधिक सहनशील बनाया है।

(ii) रासायनिक कीटनाशकों की निर्भरता को कम किया है (कीट-प्रतिरोधी फसलें)।

(iii) कटाई के बाद के नुकसान को कम करने में मदद की है।

(iv) पौधों द्वारा खनिजों के उपयोग की दक्षता को बढ़ाया है (इससे मिट्टी की उपजाऊ शक्ति का शीघ्र समाप्त होना रुकता है)।

(v) भोजन की पोषण संबंधी मूल्य को बढ़ाया है, उदाहरण के लिए, गोल्डन चावल, अर्थात् विटामिन ‘ए’ से समृद्ध चावल।

इन उपयोगों के अतिरिक्त, जीएम का उपयोग विशेष रूप से बनाए गए पौधों को उद्योगों के लिए वैकल्पिक संसाधनों—जैसे स्टार्च, ईंधन और फार्मास्यूटिकल्स—की आपूर्ति के लिए किया गया है।

कृषि में जैवप्रौद्योगिकी के कुछ अनुप्रयोग, जिन्हें आप विस्तार से पढ़ेंगे, वे हैं कीट-प्रतिरोधी पौधों का उत्पादन, जिससे कीटनाशकों की मात्रा घट सकती है। बीटी विष एक जीवाणु द्वारा उत्पन्न किया जाता है जिसे बेसिलस थुरिंजिएंसिस (संक्षेप में बीटी) कहा जाता है। बीटी विष जीन को जीवाणु से क्लोन किया गया है और पौधों में व्यक्त किया गया है ताकि कीटनाशकों की आवश्यकता के बिना कीटों से सुरक्षा मिल सके; प्रभावतः एक जैव-कीटनाशक बनाया गया है। उदाहरण हैं—बीटी कपास, बीटी मक्का, चावल, टमाटर, आलू और सोयाबीन आदि।

बीटी कॉटन: बैसिलस थुरिंजिएंसिस के कुछ उपभेद ऐसे प्रोटीन बनाते हैं जो कुछ विशिष्ट कीटों—जैसे लेपिडोप्टेरन्स (तम्बाकु बडवर्म, आर्मीवर्म), कोलियोप्टेरन्स (भृंग) और डिप्टेरन्स (मक्खी, मच्छर)—को मारते हैं। बी. थुरिंजिएंसिस अपनी वृद्धि के एक विशिष्ट चरण में प्रोटीन क्रिस्टल बनाता है। ये क्रिस्टल एक विषैले कीटनाशी प्रोटीन को समाहित करते हैं। यह विष बैसिलस को क्यों नहीं मारता? दरअसल, बीटी विष प्रोटीन निष्क्रिय प्रोटॉक्सिन के रूप में होता है, पर जैसे ही कोई कीट इस निष्क्रिय विष को निगलता है, कीट के आंतरिक भाग की क्षारीय pH के कारण यह सक्रिय विष में बदल जाता है जो क्रिस्टल को विलेय बना देती है। सक्रिय विष मध्यांत्र एपिथीलियल कोशिकाओं की सतह से जुड़ जाता है और छिद्र बना देता है जिससे कोशिकाएँ फूलकर फट जाती हैं और अंततः कीट की मृत्यु हो जाती है।

विशिष्ट बीटी विष जीनों को बैसिलस थुरिंजिएंसिस से पृथक् कर कई फसलों—जैसे कपास (चित्र 12.1)—में सम्मिलित किया गया। जीनों का चयन फसल और लक्षित कीट के अनुसार होता है, क्योंकि अधिकांश बीटी विष कीट-समूह विशिष्ट होते हैं। यह विष cryIAc नामक cry जीन द्वारा कोडित होता है। ऐसे कई जीन हैं, उदाहरण के लिए, cryIAc और cryIIAb जीन द्वारा कोडित प्रोटीन कपास के बॉलवर्म को नियंत्रित करते हैं, जबकि cryIAb जीन मकई के बोरर को नियंत्रित करता है।

आकृति 12.1 कपास का फल: (a) बोलवर्म द्वारा नष्ट किया गया; (b) पूरी तरह से परिपक्व कपास का फल

कीट प्रतिरोधी पौधे: कई नेमाटोड विविध प्रकार के पौधों और जानवरों, जिनमें मानव भी शामिल हैं, पर परजीविता करते हैं। एक नेमाटोड Meloidegyne incognitia तम्बाकू के पौधों की जड़ों को संक्रमित करता है और उत्पादन में भारी कमी का कारण बनता है। इस संक्रमण को रोकने के लिए एक नवीन रणनीति अपनाई गई, जो RNA हस्तक्षेप (RNAi) की प्रक्रिया पर आधारित थी। RNAi सभी यूकैरियोटिक जीवों में कोशिकीय रक्षा की एक विधि के रूप में होता है। इस विधि में एक विशिष्ट mRNA की चुप्पी (silencing) होती है क्योंकि एक पूरक dsRNA अणु उससे बंधकर mRNA के अनुवाद को रोकता है (चुप्पी)। इस पूरक RNA का स्रोत RNA जीनोम वाले वायरस के संक्रमण से या ऐसे चलनशील जेनेटिक तत्वों (ट्रांसपोज़ॉन्स) से हो सकता है जो RNA माध्यम से प्रतिकृत होते हैं।

Agrobacterium वेक्टरों का उपयोग करके, नेमाटोड-विशिष्ट जीनों को मेज़बान पौधे में प्रस्तुत किया गया (आकृति 12.2)। DNA का प्रस्तुतिकरण इस प्रकार था कि यह मेज़बान कोशिकाओं में दोनों सेंस और एंटी-सेंस RNA का उत्पादन करता था। ये दोनों RNA एक-दूसरे के पूरक होने के कारण द्वि-श्रृंखलित (dsRNA) बनाते थे जिससे RNAi प्रारंभ होता था और इस प्रकार नेमाटोड के विशिष्ट mRNA को चुप किया जाता था। परिणाम यह हुआ कि परजीवी उस ट्रांसजेनिक मेज़बान में जीवित नहीं रह सका जो विशिष्ट हस्तक्षेप करने वाले RNA को अभिव्यक्त करता था। इस प्रकार ट्रांसजेनिक पौधा स्वयं को परजीवी से सुरक्षित कर लेता है (आकृति 12.2)।

आकृति 12.2 मेज़बान पौधे द्वारा उत्पन्न dsRNA नेमाटोड संक्रमण के विरुद्ध सुरक्षा को ट्रिगर करता है: (a) एक सामान्य नियंत्रण पौधे की जड़ें; (b) 5 दिन पहले जानबूझकर नेमाटोड संक्रमण के बाद ट्रांसजेनिक पौधे की जड़ें, परंतु एक नवीन तंत्र के माध्यम से सुरक्षित।

12.2 चिकित्सा में जैवप्रौद्योगिकीय अनुप्रयोग

पुनः संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकीय प्रक्रियाओं ने सुरक्षित और अधिक प्रभावी चिकित्सीय औषधियों के बड़े पैमाने पर उत्पादन को सक्षम करके स्वास्थ्य-सेवा के क्षेत्र में व्यापक प्रभाव डाला है। इसके अतिरिक्त, पुनः संयोजक चिकित्सीय पदार्थ अवांछित प्रतिरक्षीय प्रतिक्रियाएँ उत्पन्न नहीं करते, जैसा कि गैर-मानव स्रोतों से पृथक किए गए समान उत्पादों के मामले में सामान्य है। वर्तमान में, लगभग 30 पुनः संयोजक चिकित्सीय पदार्थों को दुनिया भर में मानव-उपयोग के लिए अनुमोदित किया गया है। भारत में इनमें से 12 वर्तमान में बाज़ार में उपलब्ध हैं।

12.2.1 आनुवंशिक रूप से इंजीनियर इंसुलिन

वयस्क-प्रारंभिक मधुमेह का प्रबंधन नियमित समय अंतराल पर इंसुलिन लेकर संभव है। यदि पर्याप्त मानव-इंसुलिन उपलब्ध न हो तो एक मधुमेह रोगी क्या करेगा? यदि आप इस पर चर्चा करें, तो आप शीघ्र ही समझ जाएंगे कि अन्य जानवरों से इंसुलिन को अलग करके उपयोग करना पड़ेगा। क्या अन्य जानवरों से अलग किया गया इंसुलिन उतना ही प्रभावी होगा जितना मानव शरीर स्वयं स्रावित करता है और क्या यह मानव शरीर में प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया उत्पन्न नहीं करेगा? अब कल्पना कीजिए कि यदि कोई जीवाणु उपलब्ध हो जो मानव इंसुलिन बना सके। अचानक पूरी प्रक्रिया इतनी सरल हो जाती है। आप आसानी से बड़ी मात्रा में जीवाणु उगा सकते हैं और जितना इंसुलिन चाहिए उतना बना सकते हैं।
सोचिए कि क्या मधुमेह रोगियों को इंसुलिन मौखिक रूप से दिया जा सकता है या नहीं। क्यों?

मधुमेह के लिए प्रयुक्त इंसुलिन पहले वध किए गए मवेशियों और सुअरों के अग्न्याशय से निकाला जाता था। पशु स्रोत से प्राप्त इंसुलिन, यद्यपि कुछ रोगियों में विदेशी प्रोटीन के प्रति एलर्जी या अन्य प्रकार की प्रतिक्रियाएँ उत्पन्न करता था। इंसुलिन में दो छोटी पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाएँ होती हैं: श्रृंखला A और श्रृंखला B, जो डाइसल्फाइड सेतुओं द्वारा आपस में जुड़ी होती हैं (चित्र 12.3)।

चित्र 12.3 प्रो-इंसुलिन का इंसुलिन में परिपक्वन (सरलीकृत)

स्तनधारियों में, मनुष्यों सहित, इंसुलिन एक प्रो-हार्मोन के रूप में संश्लेषित होता है (एक प्रो-एंजाइम की तरह, प्रो-हार्मोन को भी पूरी तरह से परिपक्व और कार्यात्मक हार्मोन बनने से पहले संसाधित करने की आवश्यकता होती है) जिसमें एक अतिरिक्त खिंचाव होता है जिसे C पेप्टाइड कहा जाता है। यह C पेप्टाइड परिपक्व इंसुलिन में मौजूद नहीं होता है और इंसुलिन में परिपक्व होने के दौरान हटा दिया जाता है।
rDNA तकनीकों का उपयोग करके इंसुलिन के उत्पादन की मुख्य चुनौती इंसुलिन को परिपक्व रूप में इकट्ठा करना था। 1983 में, Eli Lilly नामक एक अमेरिकी कंपनी ने मानव इंसुलिन की A और B श्रृंखलाओं के अनुरूप दो DNA अनुक्रम तैयार किए और उन्हें E. coli के प्लाज्मिडों में पेश किया ताकि इंसुलिन श्रृंखलाएं उत्पन्न की जा सकें। श्रृंखला A और B को अलग-अलग उत्पादित किया गया, निकाला गया और डाइसल्फाइड बॉन्ड बनाकर मिलाया गया ताकि मानव इंसुलिन बन सके।

12.2.2 जीन थेरेपी

यदि कोई व्यक्ति जन्म से ही एक आनुवंशिक रोग से पीड़ित हो, तो क्या ऐसे रोग के लिए कोई सुधारात्मक चिकित्सा ली जा सकती है? जीन थेरेपी इसका प्रयास है। जीन थेरेपी विधियों का एक समूह है जो किसी बच्चे/भ्रूण में निदान किए गए जीन दोष को सुधारने की अनुमति देता है। यहाँ जीनों को किसी व्यक्ति की कोशिकाओं और ऊतकों में डाला जाता है ताकि एक रोग का इलाज किया जा सके। एक आनुवंशिक दोष को सुधारने में एक सामान्य जीन को व्यक्ति या भ्रूण में डिलीवर करना शामिल होता है ताकि वह गैर-कार्यात्मक जीन का स्थान लेकर उसके कार्य को पूरा कर सके।

पहला नैदानिक जीन थेरेपी 1990 में एक 4 वर्षीय बच्ची को दिया गया था जिसे एडेनोसीन डिएमिनेज (ADA) की कमी थी। यह एंजाइम प्रतिरक्षा प्रणाली के कार्य के लिए अत्यंत आवश्यक है। यह विकार एडेनोसीन डिएमिनेज के जीन के विलोपन के कारण होता है। कुछ बच्चों में ADA की कमी का इलाज अस्थि मज्जा प्रत्यारोपण द्वारा किया जा सकता है; अन्य में इसे एंजाइम प्रतिस्थापन चिकित्सा द्वारा इलाज किया जा सकता है, जिसमें कार्यात्मक ADA को इंजेक्शन द्वारा रोगी को दिया जाता है। लेकिन इन दोनों उपायों की समस्या यह है कि ये पूरी तरह से उपचारात्मक नहीं हैं। जीन थेरेपी की ओर पहला कदम के रूप में, रोगी के रक्त से लिम्फोसाइट्स को शरीर के बाहर एक संवर्धन में उगाया जाता है। फिर एक कार्यात्मक ADA cDNA (रेट्रोवायरल वेक्टर का उपयोग करके) को इन लिम्फोसाइट्स में पेश किया जाता है, जिन्हें बाद में रोगी को वापस दिया जाता है। हालांकि, चूंकि ये कोशिकाएं अमर नहीं होती हैं, रोगी को ऐसी आनुवंशिक रूप से इंजीनियर्ड लिम्फोसाइट्स का आवधिक इन्फ्यूजन आवश्यक होता है। हालांकि, यदि ADA उत्पादित करने वाली मज्जा कोशिकाओं से अलग किया गया जीन प्रारंभिक भ्रूणीय चरणों में कोशिकाओं में पेश किया जाए, तो यह एक स्थायी उपचार हो सकता है।

12.2.3 आण्विक निदान

आप जानते हैं कि किसी रोग के प्रभावी उपचार के लिए प्रारंभिक निदान और उसके रोग-क्रिया-विज्ञान को समझना अत्यंत महत्वपूर्ण है। पारंपरिक निदान विधियों (सीरम और मूत्र विश्लेषण आदि) से प्रारंभिक पहचान संभव नहीं है। पुनर्संयोजी डीएनए प्रौद्योगिकी, पॉलिमरेज़ चेन रिएक्शन (पीसीआर) और एंजाइम लिंक्ड इम्यूनो-सॉर्बेंट ऐसे (एलिसा) कुछ ऐसी तकनीकें हैं जो प्रारंभिक निदान के उद्देश्य को पूरा करती हैं।

किसी रोगजनक (जीवाणु, वायरस आदि) की उपस्थिति सामान्यतः तभी संदेहित की जाती है जब वह रोग लक्षण उत्पन्न कर चुका होता है। इस समय तक शरीर में रोगजनक की सांद्रता पहले ही बहुत अधिक हो चुकी होती है। तथापि, जीवाणु या वायरस की बहुत कम सांद्रता (उस समय जब रोग के लक्षन अभी दिखाई नहीं दे रहे) को उनके न्यूक्लिक अम्ल के पीसीआर द्वारा प्रवर्धन करके पहचाना जा सकता है। क्या आप बता सकते हैं कि पीसीआर बहुत कम मात्रा में डीएनए को कैसे पकड़ सकता है? पीसीएचआर अब संदिग्ध एड्स रोगियों में एचआईवी का पता लगाने के लिए नियमित रूप से प्रयुक्त होता है। यह संदिग्ध कैंसर रोगियों में जीनों में उत्परिवर्तन का पता लगाने के लिए भी प्रयोग किया जा रहा है। यह अनेक अन्य आनुवंशिक विकारों की पहचान के लिए एक शक्तिशाली तकनीक है।

एकल-सूत्री डीएनए या आरएनए को एक रेडियोधर्मी अणु (प्रोब) से टैग करके उसकी पूरक डीएनए से सेल क्लोन में हाइब्रिडाइज़ होने दिया जाता है और तत्पश्चात् ऑटोरेडियोग्राफी द्वारा पता लगाया जाता है। उत्परिवर्तित जीन वाला क्लोन फोटोग्राफिक फिल्म पर इसलिए नहीं दिखाई देगा, क्योंकि प्रोब का उत्परिवर्तित जीन से पूरकता नहीं होगी।

ELISA एंटीजन-एंटीबॉडी इंटरैक्शन के सिद्धांत पर आधारित है। पैथोजन के संक्रमण की उपस्थिति को एंटीजन (प्रोटीन, ग्लाइकोप्रोटीन आदि) की मौजूदगी से या पैथोजन के खिलाफ संश्लेषित एंटीबॉडीज़ का पता लगाकर जांचा जा सकता है।

12.3 ट्रांसजेनिक जानवर

जानवर जिनके DNA में हेरफेर कर उन्हें एक अतिरिक्त (विदेशी) जीन को धारण करने और व्यक्त करने के लिए बनाया गया है, ट्रांसजेनिक जानवर कहलाते हैं। ट्रांसजेनिक चूहे, खरगोश, सूअर, भेड़, गाय और मछलियाँ उत्पन्न की गई हैं, यद्यपि सभी मौजूदा ट्रांसजेनिक जानवरों में से 95 प्रतिशत से अधिक चूहे हैं। इन जानवरों को क्यों उत्पन्न किया जा रहा है? मनुष्य ऐसे संशोधनों से कैसे लाभ उठा सकता है? आइए कुछ सामान्य कारणों की खोज करने का प्रयास करें:

(i) सामान्य शरीर क्रिया और विकास: ट्रांसजेनिक जानवरों को विशेष रूप से इस तरह डिज़ाइन किया जा सकता है ताकि यह अध्ययन किया जा सके कि जीन कैसे नियंत्रित होते हैं और वे शरीर की सामान्य कार्यप्रणाली और उसके विकास को कैसे प्रभावित करते हैं, उदाहरण के लिए, वृद्धि में शामिल जटिल कारकों जैसे इंसुलिन-जैसे ग्रोथ फैक्टर का अध्ययन। अन्य प्रजातियों से ऐसे जीन पेश करके जो इस फैक्टर के निर्माण को बदलते हैं और उत्पन्न होने वाले जैविक प्रभावों का अध्ययन करके, शरीर में इस फैक्टर की जैविक भूमिका के बारे में जानकारी प्राप्त की जाती है।

(ii) रोग का अध्ययन: कई ट्रांसजेनिक जानवरों को यह समझने के लिए डिज़ाइन किया गया है कि जीन रोग के विकास में कैसे योगदान देते हैं। ये विशेष रूप से मानव रोगों के मॉडल के रूप में बनाए जाते हैं ताकि रोगों के नए उपचारों की जांच संभव हो सके। आज कई मानव रोगों जैसे कैंसर, सिस्टिक फाइब्रोसिस, रुमेटॉयड आर्थराइटिस और अल्जाइमर के लिए ट्रांसजेनिक मॉडल मौजूद हैं।

(iii) जैविक उत्पाद: कुछ मानव रोगों के उपचार के लिए आवश्यक दवाओं में जैविक उत्पाद हो सकते हैं, लेकिन ऐसे उत्पादों को बनाना अक्सर महंगा होता है। उपयोगी जैविक उत्पाद उत्पन्न करने वाले ट्रांसजेनिक जानवरों को DNA के उस हिस्से (या जीनों) के परिचय द्वारा बनाया जा सकता है जो किसी विशेष उत्पाद जैसे मानव प्रोटीन (α-1-एंटीट्रिप्सिन) के लिए कोड करता है, जो एम्फीसेमा के उपचार में प्रयुक्त होता है। फेनिलकिटोनूरिया (PKU) और सिस्टिक फाइब्रोसिस के उपचार के लिए भी इसी प्रकार के प्रयास किए जा रहे हैं। 1997 में, पहली ट्रांसजेनिक गाय, रोज़ी, ने मानव प्रोटीन-समृद्ध दूध (प्रति लीटर 2.4 ग्राम) उत्पन्न किया। यह दूध मानव अल्फा-लैक्टल्ब्यूमिन युक्त था और प्राकृतिक गाय के दूध की तुलना में मानव शिशुओं के लिए पोषण की दृष्टि से अधिक संतुलित था।

(iv) वैक्सीन सुरक्षा: ट्रांसजेनिक माउस को वैक्सीन की मानवों पर प्रयोग से पहले सुरक्षा जांचने के लिए विकसित किया जा रहा है। ट्रांसजेनिक माउस का उपयोग पोलियो वैक्सीन की सुरक्षा की जांच के लिए किया जा रहा है। यदि यह सफल और विश्वसनीय पाया जाता है, तो यह वैक्सीन की खेपों की सुरक्षा जांचने के लिए बंदरों के प्रयोग को प्रतिस्थापित कर सकता है।

(v) रासायनिक सुरक्षा परीक्षण: इसे विषाक्तता/सुरक्षा परीक्षण के रूप में जाना जाता है। प्रक्रिया वही है जो औषधियों की विषाक्तता के परीक्षण के लिए प्रयोग की जाती है। ट्रांसजेनिक जानवर बनाए जाते हैं जो ऐसे जीन ले जाते हैं जो उन्हें गैर-ट्रांसजेनिक जानवरों की तुलना में विषाक्त पदार्थों के प्रति अधिक संवेदनशील बनाते हैं। फिर उन्हें विषाक्त पदार्थों के संपर्क में रखा जाता है और प्रभावों का अध्ययन किया जाता है। ऐसे जानवरों में विषाक्तता परीक्षण करने से हमें कम समय में परिणाम प्राप्त करने में मदद मिलेगी।

12.4 नैतिक मुद्दे

जीवित जीवों के साथ मानव जाति द्वारा हस्तक्षेप को बिना विनियमन के आगे नहीं बढ़ाया जा सकता। कुछ नैतिक मानकों की आवश्यकता है ताकि उन सभी मानव गतिविधियों की नैतिकता का मूल्यांकन किया जा सके जो जीवित जीवों की सहायता या हानि कर सकती हैं।

इस तरह के मुद्दों की नैतिकता से परे, ऐसी चीजों की जैविक महत्ता भी महत्वपूर्ण है। जीवों की आनुवंशिक संशोधन से अप्रत्याशित परिणाम हो सकते हैं जब ऐसे जीव पारिस्थितिक तंत्र में प्रस्तुत किए जाते हैं।

इसलिए, भारत सरकार ने GEAC (Genetic Engineering Approval Committee) जैसे संगठन स्थापित किए हैं, जो GM अनुसंधान की वैधता और GM-जीवों को सार्वजनिक सेवाओं में प्रस्तुत करने की सुरक्षा के बारे में निर्णय लेंगे।

सार्वजनिक सेवाओं के लिए जीवित जीवों के संशोधन/उपयोग (उदाहरण के लिए भोजन और औषधि स्रोतों के रूप में) ने भी उसी के लिए दिए गए पेटेंट्स के साथ समस्याएं उत्पन्न की हैं।

बढ़ता हुआ जनाक्रोश इस बात को लेकर है कि कुछ कंपनियों को ऐसे उत्पादों और तकनीकों के लिए पेटेंट दिए जा रहे हैं जो उन आनुवंशिक सामग्रियों, पौधों और अन्य जैविक संसाधनों का उपयोग करते हैं जिन्हें किसानों और किसी विशिष्ट क्षेत्र/देश के आदिवासी लोगों ने लंबे समय से पहचाना, विकसित किया और उपयोग किया है।

चावल एक महत्वपूर्ण खाद्यान्न है, जकी उपस्थिति एशिया के कृषि इतिहास में हजारों वर्षों पीछे जाती है। केवल भारत में ही चावल के लगभग 200,000 प्रकारों का अनुमान है। भारत में चावल की विविधता दुनिया की सबसे समृद्ध विविधताओं में से एक है। बासमती चावल अपनी विशिष्ट सुगंध और स्वाद के लिए अलग है और भारत में इसकी 27 दस्तावेज़ीकृत किस्में उगाई जाती हैं। बासमती का उल्लेख प्राचीन ग्रंथों, लोककथाओं और कविताओं में है, क्योंकि इसे सदियों से उगाया जाता रहा है। 1997 में, एक अमेरिकी कंपनी ने बासमती चावल पर अमेरिकी पेटेंट और ट्रेडमार्क कार्यालय के माध्यम से पेटेंट अधिकार प्राप्त किए। इससे कंपनी को संयुक्त राज्य अमेरिका और विदेशों में बासमती की एक ‘नई’ किस्म बेचने की अनुमति मिली। यह ‘नई’ बासमती किस्म वास्तव में भारतीय किसानों की किस्मों से व्युत्पन्न की गई थी। भारतीय बासमती को अर्ध-बौनी किस्मों के साथ क्रॉस किया गया और इसे एक आविष्कार या नवीनता के रूप में दावा किया गया। पेटेंट कार्यात्मक समकक्षों तक फैला है, जिसका अर्थ है कि अन्य लोग बासमती चावल बेचते समय पेटेंट द्वारा प्रतिबंधित हो सकते हैं। भारतीय पारंपरिक जड़ी-बूटी औषधियों, जैसे हल्दी नीम, पर आधारित उपयोगों, उत्पादों और प्रक्रियाओं को पेटेंट करने के कई प्रयास भी किए गए हैं। यदि हम सतर्क नहीं रहते और हम इन पेटेंट आवेदनों का तुरंत प्रतिवाद नहीं करते, तो अन्य देश/व्यक्ति हमारी समृद्ध विरासत का लाभ उठा सकते हैं और हम इसके बारे में कुछ नहीं कर पाएंगे।

जैविक चोरी (Biopiracy) वह शब्द है जिसका उपयोग बहुराष्ट्रीय कंपनियों और अन्य संगठनों द्वारा संबंधित देशों और लोगों से उचित अधिकृत अनुमति और मुआवज़े के भुगतान के बिना जैव-संसाधनों के उपयोग को संदर्भित करने के लिए किया जाता है।

अधिकांश औद्योगिक राष्ट्र वित्तीय रूप से समृद्ध हैं लेकिन जैव विविधता और पारंपरिक ज्ञान में गरीब हैं। इसके विपरीत, विकासशील और अविकसित विश्व जैव-संसाधनों से संबंधित जैव विविधता और पारंपरिक ज्ञान में समृद्ध है। जैव-संसाधनों से संबंधित पारंपरिक ज्ञान का उपयोग आधुनिक अनुप्रयोगों को विकसित करने के लिए किया जा सकता है और उनके वाणिज्यीकरण के दौरान समय, प्रयास और व्यय को बचाने के लिए भी उपयोग किया जा सकता है।

विकसित और विकासशील देशों के बीच अन्याय, अपर्याप्त मुआवज़े और लाभ साझाकरण की बढ़ती समझ हो रही है। इसलिए, कुछ राष्ट्र अपने जैव-संसाधनों और पारंपरिक ज्ञान के ऐसे अनधिकृत शोषण को रोकने के लिए कानून विकसित कर रहे हैं।

भारतीय संसद ने हाल ही में भारतीय पेटेंट विधेयक के दूसरे संशोधन को मंजूरी दी है, जो ऐसे मुद्दों को ध्यान में रखता है, जिसमें पेटेंट शर्तें, आपातकालीन प्रावधान और अनुसंधान और विकास पहल शामिल हैं।

सारांश

जैवप्रौद्योगिकी ने मनुष्यों को सूक्ष्मजीवों, पौधों, पशुओं और उनकी उपापचयी मशीनरी का उपयोग करके कई उपयोगी उत्पाद दिए हैं। पुनःसंयोजी डीएनए प्रौद्योगिकी ने सूक्ष्मजीवों, पौधों और पशुओं को ऐसे इंजीनियर करना संभव बना दिया है कि उनमें नई क्षमताएँ आ जाती हैं। आनुवंशिक रूप से संशोधित जीवों (Genetically Modified Organisms) का सृजन प्राकृतिक तरीकों के अतिरिक्त अन्य विधियों द्वारा किया गया है, जिसमें एक या अधिक जीनों को एक जीव से दूसरे जीव में स्थानांतरित किया जाता है, आमतौर पर पुनःसंयोजी डीएनए प्रौद्योगिकी जैसी तकनीकों का उपयोग करके।

जीएम पौधे फसल की पैदावार बढ़ाने, कटाई के बाद के नुकसान घटाने और फसलों को तनावों के प्रति अधिक सहनशील बनाने में उपयोगी सिद्ध हुए हैं। कई जीएम फसलें ऐसी हैं जिनसे खाद्य पदार्थों की पोषण संबंधी गुणवत्ता में सुधार हुआ है और रासायनिक कीटनाशकों की निर्भरता घटी है (कीट-प्रतिरोधी फसलें)।

पुनःसंयोजी डीएनए प्रौद्योगिकी की प्रक्रियाओं ने स्वास्थ्य सेवा के क्षेत्र में अपार प्रभाव डाला है क्योंकि इससे सुरक्षित और अधिक प्रभावी थेरेप्यूटिक्स का बड़े पैमाने पर उत्पादन संभव हुआ है। चूँकि पुनःसंयोजी थेरेप्यूटिक्स मानव प्रोटीनों के समान होते हैं, वे अवांछित प्रतिरक्षीय प्रतिक्रियाएँ उत्पन्न नहीं करते और गैर-मानव स्रोतों से प्राप्त समान उत्पादों में देखे गए संक्रमण के जोखिम से मुक्त होते हैं। मानव इंसुलिन बैक्टीरिया में बनाया जाता है फिर भी इसकी संरचना प्राकृतिक अणु से बिल्कुल समान होती है।

ट्रांसजेनिक जानवरों का उपयोग यह समझने के लिए भी किया जाता है कि जीन किस प्रकार किसी रोग के विकास में योगदान देते हैं, क्योंकि वे मानव रोगों—जैसे कैंसर, सिस्टिक फाइब्रोसिस, रूमेटॉइड गठिया और अल्जाइमर—के मॉडल के रूप में कार्य करते हैं।

जीन थेरेपी किसी व्यक्ति की कोशिकाओं और ऊतकों में जीनों को डालने की प्रक्रिया है ताकि रोगों, विशेष रूप से आनुवंशिक रोगों, का इलाज किया जा सके। यह दोषपूर्ण उत्परिवर्तित एलील को कार्यात्मक एलील से प्रतिस्थापित करके या जीन लक्ष्यीकरण (जिसमें जीन प्रवर्धन शामिल है) के माध्यम से ऐसा करता है। वायरस, जो अपने मेज़बानों पर आक्रमण करते हैं और अपना आनुवंशिक पदार्थ मेज़बान कोशिका में डालते हैं जैसा कि उनके प्रतिकृतिक चक्र का हिस्सा होता है, उन्हें स्वस्थ जीनों या हाल ही में जीनों के अंशों को स्थानांतरित करने के लिए वेक्टर के रूप में उपयोग किया जाता है।

सूक्ष्मजीवों, पौधों और जानवरों में हस्तक्षेप की वर्तमान रुचि ने गंभीर नैतिक प्रश्न खड़े किए हैं।