बायोटेक्नोलॉजी, यह शब्द दो शब्दों ‘बायो’ और ‘टेक्नोलॉजी’ का संयोजन है, - ‘बायो’ का अर्थ जैविक प्रणालियाँ या प्रक्रियाएँ होता है, और ‘टेक्नोलॉजी’ का अर्थ उन विधियों, प्रणालियों और उपकरणों से है जिनका उपयोग इन जैविक प्रणालियों से उपयोगी उत्पाद बनाने के लिए किया जाता है। इस प्रकार, बायोटेक्नोलॉजी उन विभिन्न प्रौद्योगिकियों को संदर्भित करता है जो जीवित कोशिकाओं और/या जैविक अणुओं का उपयोग मानव जाति के लाभ के लिए उपयोगी उत्पाद उत्पन्न करने के लिए करती हैं।

मानव जाति बहुत समय से बायोटेक्नोलॉजी का अभ्यास कर रही है। पैलियोलिथिक युग में भेड़ और मवेशियों के पालन से लेकर प्राचीन मिस्र के किसानों द्वारा पौधों के स्टॉक का संरक्षण (प्राचीन जर्मप्लाज्म संरक्षण), और ब्रेड, चीज़ और वाइन बनाने के रूप में प्रारंभिक किण्वन प्रौद्योगिकी के शास्त्रीय उदाहरणों तक। हालांकि, आधुनिक बायोटेक्नोलॉजी एक बहु-अनुशासनात्मक विषय है जिसमें विज्ञान के विभिन्न क्षेत्रों जैसे कोशिका और आण्विक जीव विज्ञान, सूक्ष्म जीव विज्ञान, आनुवंशिकी, शारीरिक रचना और शरीर क्रिया विज्ञान, जैव रसायन, कंप्यूटर विज्ञान और पुनर्संयोजक डीएनए प्रौद्योगिकी (rDNA प्रौद्योगिकी) के बीच ज्ञान साझा करना शामिल होता है।

यह अध्याय बायोटेक्नोलॉजी प्रथाओं के इतिहास और आधुनिक अवधारणाओं के विकास पर विस्तार से चर्चा करेगा; चिकित्सा, कृषि, खाद्य और पर्यावरण संरक्षण के क्षेत्र में बायोटेक्नोलॉजी के प्रमुख अनुप्रयोगों के साथ-साथ भारतीय बायोटेक्नोलॉजी क्षेत्र की वर्तमान स्थिति को भी प्रस्तुत करेगा।

1.1 ऐतिहासिक दृष्टिकोण

प्राचीन जैवप्रौद्योगिकी का उदय पेलियोलिथिक युग में, लगभग 10,000 वर्ष पूर्व हुआ था, जब प्रारंभिक किसानों ने गेहूँ और जौ जैसी फसलों की खेती शुरू की। अफ्रीका के सहारा क्षेत्र में प्रचलित सभ्यताएँ भेड़, बकरी और मवेशियों को सफलतापूर्वक पाल रही थीं और शिकार की तकनीकों तथा आग के संभावित उपयोगों से परिचित थीं। लोग जंगली पौधों के बीज इकट्ठा करके उनकी खेती करते थे और अपने आसपास रहने वाले कुछ जंगली जानवरों को पालतू बनाते थे, जिसे आज ‘चयनात्मक प्रजनन’ कहा जाता है। हालाँकि, मध्यकालीन जैवप्रौद्योगिकी का सबसे शास्त्रीय उदाहरण है रोटी, पनीर, शराब और बियर के उत्पादन के लिए किण्वन तकनीक का उपयोग।

विज्ञान और पारंपरिक ज्ञान हमेशा से ही लाभकारी परिणाम उत्पन्न करने के लिए साथ-साथ चले हैं। भारतीय पारंपरिक औषधि और जैवप्रौद्योगिकी ज्ञान को दस्तावेज़ित और उपयोग में लाने के लिए अधिक प्रयास किए जा रहे हैं। प्राचीन भारत के लोगों को अपने पर्यावरण और पौधों तथा जानवरों के गुणों का गहरा ज्ञान था। दही, इडली, किनेमा जैसे किण्वित खाद्य पदार्थों और स्थानीय जैविक संसाधनों का उपयोग करके पेय पदार्थों को बनाने की प्रथा मध्यकालीन भारत में सामान्य थी। दही बनाने में पारंपरिक भारतीय ज्ञान की प्रासंगिकता को संयुक्त राज्य अमेरिका के पेटेंट डेटाबेस में पाए गए कुछ पेटेंटों में संकेतित किया गया है। दही की तैयारी बॉक्स 1 में दी गई है।

किण्वन को एक सूक्ष्मजैविक प्रक्रिया के रूप में समझाया जा सकता है जिसमें एंजाइमात्मक रूप से नियंत्रित कार्बनिक यौगिकों का रूपांतरण होता है। किण्वन को वर्षों तक इसकी वास्तविक प्रक्रियाओं के बिना भी अभ्यास में लाया गया। किण्वित आटा एक दुर्घटना से खोजा गया जब आटे को तुरंत नहीं पकाया गया और परिणामस्वरूप यह खमीर जैसे Saccharomyces winlocki द्वारा किण्वन से गुजरा। मिस्र और मेसोपोटामिया ने ग्रीस और रोम को रोटी निर्यात की। तकनीक को बेहतर बनाने के प्रयासों में, रोमनों ने बेकर’s यीस्ट की खोज की, जिसने क्रांति ला दी।

बॉक्स 1

दही बनाना: एक पारंपरिक जैव-प्रौद्योगिकीय तकनीक

हम सभी ने अपनी माताओं को पूरे परिवार के लिए दही बनाते देखा होगा। यह किण्वन प्रौद्योगिकी का एक अद्भुत उदाहरण है, जिसे घर पर ही किया जा सकता है।

अवलोकन: कच्चा माल, दूध, पूरी तरह से एक अर्धठोस खट्टे स्वाद वाले उत्पाद में बदल गया है।

वास्तव में क्या हुआ है?

दही से लैक्टोबैसिलस जीवाणु दूध के प्रोटीन केसिन से प्रतिक्रिया करते हैं। लैक्टिक अम्ल एक उप-उत्पाद के रूप में बनता है, गोलाकार प्रोटीनों को विकृत करता है और ठोस दही बनाने के लिए संघनित होता है और पानी वाले व्हे प्रोटीन परत को अलग करता है

उस समय प्रचलित ब्रेड-निर्माण तकनीक। चीनी भी किण्वन तकनीक का उपयोग लगभग 4000 ई.पू. से कर रहे थे, अपने पारंपरिक खाद्य पदार्थों—जैसे सोया सॉस और किण्वित सब्जियों—के उत्पादन के लिए। सिरका उत्पादन मिस्रियों को लगभग 2000 ई.पू. से ज्ञात था, जब उन्होंने कुचली हुई खजूर को लंबे समय तक संरक्षित किया। पूर्व-ऐतिहासिक पूर्व और यूरोप में पशु खाद्यों को सुखाकर, धूम्रपान करके और नमक-पानी में अचार बनाकर संरक्षित करने की कला लोकप्रिय थी।

बीयर निर्माण की शुरुआत लगभग 6000 से 5000 ई.पू. के बीच हो सकती है, जब जौ, मक्का, चावल, बाजरा और गेहूँ जैसे अनाजों का उपयोग किया गया। चौदहवीं शताब्दी ईस्वी तक ब्रूइंग को एक कला माना जाता था। हालाँकि, प्रारंभिक ब्रूअरों को किण्वन के सूक्ष्मजीव आधार की कोई व्यावहारिक जानकारी नहीं थी। शायद द्राक्ष रस के खमीर और अन्य सूक्ष्मजीवों से दूषित हो जाने पर द्राक्ष मदिरा (वाइन) संयोगवश बन गई हो। 1850 और 1860 के दशक के बीच लुई पास्चर ने स्थापित किया कि खमीर और अन्य सूक्ष्मजीव किण्वन के लिए उत्तरदायी हैं।

उन्नीसवीं सदी में ग्लिसरॉल, एसीटोन, ब्यूटेनॉल, लैक्टिक अम्ल, सिट्रिक अम्ल आदि जैसे किण्वन आधारित उत्पादों के उत्पादन के पैमाने में वृद्धि देखी गई। प्रथम विश्व युद्ध के दौरान जर्मनी के विस्फोटकों के लिए भारी मात्रा में ग्लिसरॉल की आवश्यकता के कारण औद्योगिक किण्वन की स्थापना हुई। 1940 के दशक तक, बाँझपन बनाए रखने, वातन विधियों, उत्पाद पृथक्करण और शुद्धि से जुड़ी तकनीकों में उल्लेखनीय सुधार किए गए। द्वितीय विश्व युद्ध एक उत्प्रेरक था जिसने आधुनिक किण्वक (किण्वन के लिए प्रयुक्त पात्र), जिसे जैव-अभिकर्ता भी कहा जाता है, के आविष्कार को जन्म दिया ताकि एंटीबायोटिक पेनिसिलिन का बड़े पैमाने पर उत्पादन किया जा सके। आज, एंटीबायोटिक, अमीनो अम्ल, हार्मोन, रंजक और यहाँ तक कि एंजाइम जैसे कई रसायन औद्योगिक जैव-अभिकर्ताओं के नियंत्रित वातावरण में अत्यधिक शुद्धता के साथ उत्पादित किए जाते हैं।

आधुनिक जैव-प्रौद्योगिकी की नींव अठारहवीं और उन्नीसवीं सदी के दौरान विज्ञान और प्रौद्योगिकी में हुई प्रगति के साथ रखी गई। इस प्रकार, डच चश्मा निर्माता ज़ैकेरियास जैनसेन द्वारा 1590 में बनाए गए पहले यौगिक सूक्ष्मदर्शी के आगमन के साथ, जो लगभग $3 \times-9 \times$ आवर्धन कर सकता था, ने मनुष्यों को उन चीजों को ‘देखने’ में सक्षम बनाया जो नग्न आँखों से दिखाई नहीं देती थीं।

1665 में, भौतिकविद् रॉबर्ट हुक ने पतले स्लाइस किए गए कॉर्क का परीक्षण किया और आयताकार घटकों को चित्रित किया, जिन्हें उसने “सेल्यूलाई” (लैटिन में “छोटे कक्ष”) कहा। 1676 में, डच दुकानदार एंटोनी वान ल्यूवेनहूक ने तालाब के पानी में जीवित जीवों को देखा और उन्हें “एनिमलक्यूल्स” कहा। अठारहवीं सदी के दौरान, जर्मन जीवविदों मैथियास श्लाइडन और थियोडोर श्वान ने कोशिका सिद्धांत विकसित किया, जिन्होंने निर्धारित किया कि सभी पादप और पशु ऊतक कोशिकाओं से बने होते हैं। 1858 में, जर्मन रोगविद् रुडोल्फ विरको ने निष्कर्ष निकाला कि “सभी कोशिकाएँ पहले से मौजूद कोशिकाओं से उत्पन्न होती हैं” और कोशिका जीवन की मूलभूत इकाई है।

1850 और 1880 के बीच, पास्चर ने पास्चुरीकरण की प्रक्रिया विकसित की। 1860 तक, उसने यह भी निष्कर्ष निकाला कि जीवों की स्वतः उत्पत्ति नहीं होती है, यह सिद्ध करते हुए कि “सभी कोशिकाएँ पहले से मौजूद कोशिकाओं से उत्पन्न होती हैं।” 1896 में एडुआर्ड बुखनेर ने खमीर के अर्क का उपयोग करके चीनी को एथिल अल्कोहल में परिवर्तित किया, यह दिखाते हुए कि जैव रासायनिक रूपांतरण कोशिकाओं के उपयोग के बिना भी हो सकते हैं। 1920 और 1930 के दशकों तक, कई महत्वपूर्ण उपापचयी पथों की जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएँ स्थापित हो गई थीं।

आनुवंशिकी और वंशागति के सिद्धांत को एक ऑस्ट्रियाई भिक्षु ग्रेगर मेंडल ने विकसित किया, जिसकी शुरुआत 1857 से हुई, जब उसने मटर के पौधों का पर-परागण कर पंखुड़ी का रंग, बीज का रंग और बीज की बनावट जैसे लक्षणों का परीक्षण किया। 1869 में, जोहान फ्रेडरिक मिशर, एक

स्विस जैव-रसायनविद ने श्वेत रक्त कोशिकाओं के केंद्रक से एक पदार्थ अलग किया जिसे उसने न्यूक्लीइन नाम दिया। यह पदार्थ न्यूक्लिक अम्लों को समाहित करता था। 1882 में जर्मन कोशिका-वैज्ञानिक वाल्टर फ्लेमिंग ने धागे जैसी संरचनाओं का वर्णन किया जो कोशिका विभाजन के दौरान दिखाई देती थीं, साथ ही इस पदार्ष के पुत्री कोशिकाओं में समान वितरण को भी दर्शाया। ये धागे जैसी संरचनाएँ वास्तव में माइटोसिस के दौरान दो पुत्री कोशिकाओं के बीच विभाजित हो रही गुणसूत्र थीं।

बीसवीं सदी के दौरान कई पथ-प्रदर्शक प्रयोग किए गए जिन्होंने जीन और गुणसूत्र की प्रकृति को स्थापित किया, सबसे महत्वपूर्ण 1952 में अल्फ्रेड हर्शे और मार्था चेस के शास्त्रीय प्रयोग द्वारा DNA को आनुवंशिक पदार्थ के रूप में पहचानना था। जेम्स वॉटसन और फ्रांसिस क्रिक ने 1953 में DNA की द्विकुंडलित संरचना प्रस्तावित की। इसके बाद कई प्रयोग हुए जिन्होंने यह निर्धारित किया कि जीन में उपस्थित सूचना का उपयोग कैसे होता है, जैसे DNA प्रतिकृतिकरण और DNA मरम्मत में शामिल एंजाइमों का हेरफेर।

आधुनिक जैव-प्रौद्योगिकी rDNA प्रौद्योगिकी पर आधारित है जिसने वैज्ञानिकों को DNA के विभिन्न टुकड़ों को काटने और जोड़ने तथा नए पुनःसंयोजी (काइमेरिक/संकर) DNA को नए मेज़बान में रखने की अनुमति देकर जैव-प्रौद्योगिकी में क्रांति ला दी है (चित्र 1.1)। यह एक जीव से दूसरे जीव में जीन(स) के स्थानांतरण की अनुमति देता है जिससे एक नया गुण प्रदान होता है। इसने प्रोटीन की पहचान के संदर्भ में जैव-प्रौद्योगिकी की प्राचीन प्रक्रिया में क्रांति ला दी है।

चित्र 1.1: आधुनिक जैवप्रौद्योगिकी की परिशुद्धता और दक्षता तथा असीम संभावनाओं का अवलोकन। rDNA प्रौद्योगिकी के आगमन के बाद से जैवप्रौद्योगिकी अधिक उन्नत हो गई है और चिकित्सा, कृषि, पशु विज्ञान तथा पर्यावरण विज्ञान में प्रगति का कारण बनी है। आधुनिक जैवप्रौद्योगिकी की अंतःशास्त्रीय प्रकृति और इसके अनुप्रयोग के क्षेत्र चित्र 1.2 और तालिका 1.1 में दिए गए हैं।

तालिका 1.1: जैवप्रौद्योगिकी के अंतर्गत आने वाले कुछ सामान्य क्षेत्रों के नाम

1.2 आधुनिक बायोटेक्नोलॉजी के अनुप्रयोग

आधुनिक जैवप्रौद्योगिकी, जो rDNA तकनीक पर आधारित है, में विस्तृत अनुप्रयोगों की श्रृंखला है। जैवप्रौद्योगिकी के व्यापक अनुप्रयोग क्षेत्रों में औषधीय और चिकित्सीय अनुसंधान, रोग निदान, फसल सुधार, वनस्पति तेल, जैवईंधन और पर्यावरण-अनुकूल उत्पादों (उदाहरण के लिए जैवविघटनीय प्लास्टिक) का विकास शामिल है। जैवप्रौद्योगिकी के सफल अनुप्रयोगों की कुछ क्लासिक उदाहरणों को चित्र 1.3 में दिया गया है। इस प्रकार, आधुनिक जैवप्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग मुख्यतः निम्नलिखित प्रमुख क्षेत्रों पर केंद्रित हैं:

1. चिकित्सा और स्वास्थ्य सेवा
2. फसल उत्पादन और कृषि
3. खाद्य प्रसंस्करण
4. पर्यावरण संरक्षण

चित्र 1.3: जैवप्रौद्योगिकी के सफल अनुप्रयोगों के कुछ क्लासिक उदाहरण

1.2.1 चिकित्सा और स्वास्थ्य सेवा

जैवप्रौद्योगिकी तकनीकों का उपयोग चिकित्सा के क्षेत्र में निदान के लिए किया जाता है, जिसमें नैदानिक उपकरणों और किटों का विकास किया गया है, जो कुछ ऐसे अणुओं और कोशिकीय घटकों की पहचान करने में सहायक सिद्ध हुए हैं जो रोगग्रस्त अवस्थाओं में व्यक्त होते हैं। rDNA तकनीक, जैवसूचना विज्ञान के उपकरणों, आधुनिक उपकरणों और जैवप्रक्रिया तकनीकों का उपयोग करके, संश्लेषित औषधि समानांतरों की भविष्यवाणी की जा सकती है और संभवतः संश्लेषित भी किया जा सकता है, जो रोग के उपचार में बेहतर परिणाम दिखा सकते हैं। टीकों का उत्पादन और जीन चिकित्सा भी चिकित्सा के क्षेत्र में जैवप्रौद्योगिकी के महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं। आधुनिक जैवप्रौद्योगिकी के चिकित्सा के क्षेत्र में कुछ प्रमुख अनुप्रयोग नीचे सूचीबद्ध हैं:

• महत्वपूर्ण चिकित्सीय अणुओं का उत्पादन: rDNA तकनीक का सफलतापूर्वक उपयोग चिकित्सीय मूल्य वाले जैवऔषधियों के विकास के लिए किया गया है। विभिन्न प्रोटीन अणु जो औषधि अणुओं के रूप में कार्य कर सकते हैं, विषमजाती प्रणालियों जैसे सूक्ष्मजीव, पौधे (आगामी खंड में समझाए गए स्थानांतरित पौधे) आदि में व्यक्त किए जा रहे हैं।

एंटीबायोटिक्स और हार्मोन सहित कई चिकित्सीय उत्पादों का उत्पादन किया गया है जिनमें उपयोग किया गया है

rDNA प्रौद्योगिकी जिसके द्वारा बाज़ार में उपलब्ध कई चिकित्सीय प्रोटीन बनाए जाते हैं। एक सामान्य उदाहरण है मानव इंसुलिन, जो मधुमेह—एक ऐसी बीमारी जिसमें रक्त में शर्करा की मात्रा बढ़ जाती है—के इलाज में प्रयोग होता है। यह एक अनुकरणीय उदाहरण है जब किसी मानवीय प्रोटीन को विदेशी (heterologous) प्रणाली, जैसे कि Escherichia coli, में अभिव्यक्त किया जाता है। वर्तमान में इंसुलिन मुख्यतः E. coli और Saccharomyces cerevisiae में ही उत्पादित किया जाता है। मानव वृद्धि हार्मोन (human growth hormone) एक अन्य सफल उदाहरण है, जिसे विभिन्न सूक्ष्मजीवी होस्ट प्रणालियों में rDNA प्रौद्योगिकी के माध्यम से उत्पादित किया गया है। कई मानव प्रोटीन ट्रांसजेनिक भेड़ और बकरी के दूध में भी अभिव्यक्त किए जा चुके हैं। उदाहरणस्वरूप, अमेरिका का Food and Drug Administration (FDA) ट्रांसजेनिक बकरी के दूध में रक्त-प्रतिरोधी (anti-coagulant) प्रोटीन के उत्पादन को मानव उपयोग के लिए मंज़ूरी दे चुका है।

इस समय वैज्ञानिक हेपेटाइटिस, कैंसर और हृदय रोगों—जो मानव मृत्यु के प्रमुख कारण हैं—के विरुद्ध ऐसी दवाएँ विकसित करने का प्रयास कर रहे हैं।

• जीन चिकित्सा: यह प्रौद्योगिकी सिस्टिक फाइब्रोसिस, थैलेसीमिया, पार्किंसन रोग आदि जैसी जीन दोषों से होने वाली बीमारियों के उपचार में सबसे अधिक सहायक है। 1972 में कल्पना की गई, जीन चिकित्सा में रोग के उपचार के लिए आवश्यक जीन को दवा के रूप में रोगी की कोशिका में डिलीवर किया जाता है, ताकि यह दोषपूर्ण जीन के कार्य को प्रतिस्थापित कर सके। पहला प्रयास, यद्यपि असफल रहा, मार्टिन क्लाइन द्वारा 1980 में $\beta$-थैलेसीमिया के उपचार के लिए किया गया था। जीन चिकित्सा की पहली सफल रिपोर्ट 1990 में प्राप्त हुई जब अशांति डी सिल्वा को एडेनोसीन डिएमिनेज़ की कमी [जिसे एडेनोसीन डिएमिनेज़ गंभीर संयुक्त प्रतिरक्षा अपर्याप्तता (ADA-SCID) भी कहा जाता है] के लिए उपचारित किया गया, जो एक ऑटोसोमल रिसेसिव मेटाबोलिक विकार है जो प्रतिरक्षा अपर्याप्तता का कारण बनता है। रूस ने 2011 में परिधीय धमनी रोग के लिए पहली-इन-क्लास जीन चिकित्सा के रूप में नियोवैस्कुलजेन को मंजूरी दी।

चीन द्वारा कैंसर उपचार के लिए 2003 में मंजूर किया गया पहला वाणिज्यिक जीन चिकित्सा उत्पाद जेंडिसिन था।

• जेनेटिक टेस्टिंग: यह एक प्रकार की चिकित्सा जांच है जो किसी व्यक्ति की जेनेटिक संरचना में दोषों की पहचान करने में मदद करती है जैसे कि जीन और प्रोटीन अभिव्यक्ति में गड़बड़ियाँ। यह किसी व्यक्ति के किसी विशेष विकार को विकसित करने या उसे आगे बढ़ाने की संभावना को निर्धारित करने में मदद करती है। सैकड़ों जेनेटिक टेस्ट वर्तमान में उपयोग में हैं और कई और विकसित किए जा रहे हैं। उदाहरण के लिए, फेनिलकिटोनुरिया (ऐसे रोगी जिनमें अमीनो एसिड फेनिलएलानिन को प्रोसेस करने के लिए आवश्यक एंजाइम की कमी होती है, जो सामान्य वृद्धि के लिए जिम्मेदार है) और जन्मजात हाइपोथायरॉयडिज्म (थायरॉयड ग्रंथि संबंधी विकार) के लिए जेनेटिक टेस्ट विकसित किए गए हैं।

1.2.2 फसल उत्पादन और कृषि

बायोटेक्नोलॉजी ने महत्वपूर्ण फसलों की जेनेटिक हेर-फेर को सरल बनाकर कृषि में क्रांति लाने में प्रमुख भूमिका निभाई है, ताकि जैविक और अजैविक तनाव प्रतिरोधी पौधे विकसित किए जा सकें और पोषण और लंबे शेल्फ लाइफ के मामले में बेहतर गुणवत्ता वाले खाद्य उत्पाद तैयार किए जा सकें। फसल सुधार के लिए उपयोग की जाने वाली पांच प्रमुख विशेषताएँ हैं कीट प्रतिरोध, हर्बिसाइड प्रतिरोध, वायरस प्रतिरोध, फलों की पकने की प्रक्रिया में देरी और पोषण में वृद्धि। इस प्रकार, इन सुधारित विशेषताओं को समेटे हुए ट्रांसजेनिक पौधे (जेनेटिकली मॉडिफाइड ऑर्गेनिज्म्स; GMOs) कृषि में बायोटेक्नोलॉजी के अनुप्रयोग के अच्छे उदाहरण हैं।

बायोटेक्नोलॉजी की सफलता की कुछ कहानियों का वर्णन नीचे दिया गया है:

फसल सुधार के लिए बायोटेक्नोलॉजी

• जैवप्रौद्योगिकी, जो rDNA तकनीक पर आधारित है, की फसल सुधार में अपार अनुप्रयोग हैं। यद्यपि पारंपरिक पादप प्रजनन तकनीकों ने बेहतर किस्मों के विकास में उल्लेखनीय प्रगति की है, वे भोजन, सब्जियों और फलों की बढ़ती मांग के साथ तालमेल नहीं बना पाई हैं। rDNA तकनीक के उपयोग ने रोगजनकों, लवणता, ठंड, शाकनाशी आदि के प्रति प्रतिरोध दिखाने वाली कई स्थानांतरित पादपों के विकास में सफलता पाई है। इन स्थानांतरित पादपों में उपयोगी जीनों को पादप जीनोम में स्थायी रूप से सम्मिलित किया गया है जिससे लक्षित जीन उत्पाद का स्थायी अभिव्यक्ति हुई है।

• जैविक तनाव प्रतिरोधी श्रेणी में, उदाहरण के लिए, वायरस-प्रतिरोधी पौधों में वायरल कोट प्रोटीन जीन होता है जो अधिक मात्रा में बनता है और यह वायरस को मेजबान कोशिका में प्रजनन से रोकता है। कोट प्रोटीन जीन इन पौधों में पपीता रिंग स्पॉट वायरस, ककड़ी मोज़ेक वायरस, तम्बाकू रैटल वायरस और आलू वायरस जैसे कई वायरसों के खिलाफ प्रतिरोध में शामिल होते हैं।

• कीटों के कारण फसलों की हानि किसानों के लिए विनाशकारी वित्तीय नुकसान का कारण बनती है और विकासशील देशों में भुखमरी का कारण भी बन सकती है। रासायनिक कीटनाशकों का छिड़काव महंगा होता है और इससे संभावित स्वास्थ्य जोखिम होते हैं और पर्यावरण प्रदूषण भी हो सकता है। आरडीएनए तकनीक के माध्यम से कीट रोगजनकों के प्रति प्रतिरोध प्रदान करने वाले आनुवंशिक रूप से संशोधित पौधे विकसित किए गए हैं। ये पौधे रासायनिक कीटनाशकों के उपयोग को कम करने या समाप्त करने में मदद करते हैं। एक सामान्य उदाहरण बीटी कपास है। बीटी एक विषाक्त प्रोटीन है जिसे क्राई 1ए(बी) कहा जाता है, यह एक मिट्टी के जीवाणु बैसिलस थुरिंजिएंसिस से प्राप्त होता है, यह तितलियों और तितली के लार्वा, भृंग, कपास के बोलवर्म और कैटरपिलर के खिलाफ कीटनाशक गतिविधि दिखाता है लेकिन हमारे लिए हानिकारक नहीं है। इस प्रकार, बीटी विष के लिए कोडिंग करने वाला जीन कपास में स्थानांतरित और व्यक्त किया गया है। ये ट्रांसजेनिक कपास के पौधे बीटी विष को व्यक्त करते हैं जो कीटनाशक के रूप में कार्य करता है (चित्र 1.3(ए))। बीटी कपास के समान, अन्य पौधों जिनमें बैंगन, मक्का, आलू, सोयाबीन, टमाटर, तम्बाकू शामिल हैं, को भी बीटी विष व्यक्त करने वाले विकसित किया गया है।

• अजैविक तनाव प्रतिरोधी पौधों में, तंबाकू के पौधों में ठंड के प्रति प्रतिरोध लाने के लिए Arabidopsis से ग्लिसरॉल-1-फॉस्फेट एसिल-ट्रांसफरेज एंजाइम का जीन पेश किया गया है। इसी प्रकार, राउंडअप-रेडी सोयाबीन (ट्रांसजेनिक/जीएम सोयाबीन) विकसित किए गए हैं जो हर्बिसाइड ग्लाइफोसेट से अप्रभावित रहते हैं, और इसलिए प्रतिस्पर्धी खरपतवारों के चयनात्मक विनाश के लिए इसका प्रयोग किया जा सकता है।

• गुणवत्ता सुधार श्रेणी में, एक अनुकरणीय उदाहरण फ्लेवर सेवर टमाटर का विकास है। इन टमाटरों की शेल्फ लाइफ विलंबित पकने के कारण बढ़ी हुई होती है (चित्र 1.3(B))।

• जैवप्रौद्योगिकी उपकरणों का उपयोग विभिन्न खाद्य फसलों की पोषण गुणवत्ता में सुधार के लिए भी व्यापक रूप से किया गया है। एक अनुकरणीय उदाहरण गोल्डन राइस है, जिसमें उच्च बीटा-कैरोटीन सामग्री होती है (मानव शरीर में विटामिन ए उत्पादन का अग्रद्रव्य) (चित्र 1.3(C))। इसका नाम ट्रांसजेनिक अनाज के रंग से आया है क्योंकि इसमें बीटा-कैरोटीन का अत्यधिक अभिव्यक्त होना सुनहरे रंग का कारण बनता है।

• पौधे के ऊतक संवर्धन की तकनीक, अर्थात् पौधे की कोशिकाओं या ऊतकों को कृत्रिम माध्यम में आवश्यक पोषक तत्वों से युक्त कर संवर्धित करना, कुशल क्लोनल प्रचारण (प्रकार के अनुरूप या समान) में कई अनुप्रयोग रखती है जो पारंपरिक प्रजनन विधियों के माध्यम से कठिन हो सकता है। कई शुष्क भूमि की फलीदार प्रजातियों को कोटिलीडन, हाइपोकोटिल, पत्ती, अंडाशय, प्रोटोप्लास्ट, पेटीओल जड़, एन्थर आदि की संवर्धन से सफलतापूर्वक पुनर्जनित किया गया है। एन्थर/पराग संवर्धन के माध्यम से हेप्लॉयड उत्पत्ति को फसल सुधार में एक अन्य महत्वपूर्ण क्षेत्र माना जाता है। बागवानी फसलें जिनमें आवर्ती बीज होते हैं या बहुवर्षीय फसलें, पौधे की कोशिका संवर्धन के माध्यम से संग्रहीत की जा सकती हैं, जो व्यावहारिक दृष्टि से बहुत महत्वपूर्ण है। इन तकनीकों को कई बागवानी फसलों में सफलतापूर्वक प्रदर्शित किया गया है और अब विश्व स्तर पर विभिन्न जर्मप्लाज्म संग्रह केंद्र हैं।

चिकित्सीय अभिव्यक्ति के लिए ट्रांसजेनिक पौधे प्रणाली के रूप में

पौधों का उपयोग चिकित्सीय अणु के अभिव्यक्ति के लिए विषमतः व्यवस्था (heterologous system) के रूप में भी किया जा सकता है, जिसमें आवश्यक जीन(स) को rDNA प्रौद्योगिकी के माध्यम से पौधे में व्यक्त किया जाता है। एक उदाहरण है पशुओं के उपयोग के लिए एंटीबायोटिक्स का उत्पादन, विशेष रूप से स्टॉक फ़ीड पौधों में। स्टॉक फ़ीड पौधे वे पौधे हैं जिन्हें मवेशियों और पशुओं को खाद्य स्रोत के रूप में दिया जा सकता है। ऐसे स्टॉक फ़ीड के उदाहरण हैं बांस, सिट्रोनेला, एंड्रोपोगॉन, फॉक्सटेल बाजरा, व्हीट ग्रास, चावल की भूसी आदि। वांछित एंटीबायोटिक को स्थिर रूप से व्यक्त करने में सक्षम स्टॉकफ़ीड को सीधे पशुओं को खिलाया जा सकता है। यह तकनीक पारंपरिक एंटीबायोटिक उत्पादन और प्रशासन की तुलना में कम खर्चीली है। हालांकि, इस अभ्यास से कई जैवनैतिक मुद्दे उत्पन्न होते हैं, विशेष रूप से मानव उपयोग के क्षेत्र में, क्योंकि एंटीबायोटिक के अत्यधिक उपयोग के कारण औषधि प्रतिरोधी जीवाणु उपभेदों के विकास की संभावना है।

इसी प्रकार, खाद्य टीकों के उत्पादन के लिए ट्रांसजेनिक पौधों का विकास किया गया है, जिसमें रोगजनकों से प्राप्त प्रतिजन प्रोटीन को पौधे के खाद्य भागों में इस तरह व्यक्त किया जाता है कि उसकी प्रतिरक्षाग्राहिता बनी रहे। ऐसे ट्रांसजेनिक पौधों को सिर्फ खाने से व्यक्तियों के टीकाकृत होने की उम्मीद है। खसरा, हैजा, नॉरफ़ॉक वायरस आदि के खिलाफ आलू आधारित टीके कठोर नैदानिक परीक्षणों के अधीन हैं।

जैव ईंधन

इन उत्पादनों को भी जैव-प्रौद्योगिकी के प्रयोग से बेहतर बनाया जा सकता है। ये जैविक प्रक्रियाओं द्वारा उत्पन्न होते हैं, न कि कोयले और पेट्रोलियम जैसी भू-वैज्ञानिक प्रक्रियाओं से बने ईंधनों की तरह। जैव-ईंधन सीधे पौधों से प्राप्त किए जा सकते हैं, या कृषि, वाणिज्यिक और औद्योगिक अपशिष्टों से अप्रत्यक्ष रूप से प्राप्त किए जा सकते हैं। मूल रूप से, इसमें जैव-द्रव्य (biomass) का उत्पादन शामिल होता है जिसे विभिन्न तरीकों—जैसे तापीय रूपांतरण, रासायनिक रूपांतरण और जैव-रासायनिक रूपांतरण—द्वारा सुविधाजनक ऊर्जा-युक्त पदार्थों में बदला जा सकता है। यह जैव-द्रव्य रूपांतरण ठोस, द्रव या गैसीय रूप वाले ईंधनों में परिणत हो सकता है। प्रमुख प्रकारों में बायो-एथेनॉल या जैविक रूप से उत्पन्न एल्कोहल शामिल हैं जो सूक्ष्मजीवों द्वारा चीनी और स्टार्च के किण्वन से बनते हैं। बायो-ब्यूटेनॉल, एक जैव-ईंधन, अक्सर गैसोलीन का सीधा विकल्प होता है। बायोडीज़ल यूरोप में सबसे आम जैव-ईंधन है, जो तेलों या वसा से ट्रांस-एस्टेरिफिकेशन प्रक्रिया द्वारा बनाया जाता है। बायोडीज़ल के लिए फीडस्टॉक में पशु वसा, वनस्पति तेल, सोयाबीन, रेपसीड, जट्रोफा, भांग आदि शामिल हैं। अन्य उदाहरणों में बायो-ईथर्स और बायोगैस शामिल हैं।

संयुक्त राज्य अमेरिका में सेल्युलोज़ युक्त कार्बनिक पदार्थ से बायोफ्यूल उत्पादन करने वाले पहले व्यावसायिक स्तर के संयंत्र संचालन शुरू हो चुके हैं। एशिया और अफ्रीका के उन भागों जहाँ शुष्क भूमि प्रचलित है, वहाँ मीठे ज्वार को भोजन, चारा और ईंधन के संभावित स्रोत के रूप में जाँचा जा रहा है। चूँकि यह फसल बहुत कम पानी का उपयोग करती है, यह शुष्क परिस्थितियों में उगाने के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है। भारत और अन्य स्थानों पर मीठे ज्वार की तनों को रस निचोड़कर और फिर उसे एथेनॉल में किण्वित कर बायोफ्यूल उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है। विभिन्न क्षेत्रों की कई समूह Jatropha curcas पर अनुसंधान कर रहे हैं, जिसके बीज बायोफ्यूल फीडस्टॉक तेल के व्यवहार्य स्रोत माने जाते हैं। वर्तमान अनुसंधान जैवप्रौद्योगिकी तकनीकों के माध्यम से जैट्रोफा के समग्र तेल उत्पादन में सुधार पर केंद्रित है।

1.2.3 खाद्य प्रसंस्करण

खाद्य प्रसंस्करण में जैवप्रौद्योगिकी की भूमिका अत्यंत महत्वपूर्ण है जैसा कि नीचे चर्चा की गई है:

• जैवप्रौद्योगिकी उपकरण खाद्य की खाद्यता, बनावट और भंडारण में सुधार; माइकोटॉक्सिन उत्पादन की रोकथाम, शेल्फ जीवन बढ़ाना और खाद्य पदार्थों के पोषक तत्वों के समय-आधारित क्षरण को विलंबित करने में सहायता कर सकते हैं।

• दुनिया के आहार का लगभग एक-तिहाई भाग किण्वित भोजन से बना होता है।

• सुधारित किण्वन में सक्षम सूक्ष्मजैविक एंजाइमों का प्रोटीन इंजीनियरिंग द्वारा व्यावसायिक रूप से बड़े पैमाने पर उत्पादन टैंकों और औद्योगिक स्तर के किण्वकों में सूक्ष्मजीवों को संवर्धित करके किया जाता है।

• चीज़, दही, कुछ प्रोबायोटिक्स, छाछ और अन्य लोकप्रिय किण्वित उत्पादों जैसे स्वाद, पोषण और शेल्फ-लाइफ से भरपूर खाद्य पदार्थों का औद्योगिक स्तर पर उत्पादन भी संभव हो पाया है।

1.2.4 पर्यावरण संरक्षण

जैवप्रौद्योगिकी से जुड़े उपकरण और तकनीकें पर्यावरण और पारिस्थितिकी से जुड़े मुद्दों से निपटने में भी बेहद उपयोगी सिद्ध होती हैं। वैज्ञानिक शाखा जो जैवप्रौद्योगिकी का प्रयोग प्राकृतिक पर्यावरण के अध्ययन, पौधों, जानवरों और सूक्ष्मजीवों के इष्टतम परंतु संरक्षणीय उपयोगों की पहचान, हरित प्रौद्योगिकी के विकास और दूषित वातावरण की मरम्मत के लिए करती है, उसे पर्यावरण जैवप्रौद्योगिकी कहा जाता है। पर्यावरण जैवप्रौद्योगिकी में प्राप्त कुछ उल्लेखनीय उपलब्धियाँ इस प्रकार हैं:

• कई पारिस्थितिक-विषविज्ञानी जैविक संकेतक (eco-toxicological biomarkers) का उपयोग किया जा रहा है ताकि उन जैव-विदेशी पदार्थों (xenobiotics) के प्रभाव को दर्शाया जा सके जो पर्यावरण में और किसी जीव के भीतर मौजूद हैं। जैव-संकेतकों को किसी भी प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले अणु के रूप में परिभाषित किया गया है जो किसी भी पर्यावरणीय या रासायनिक उत्तेजना के प्रतिसाद में विशिष्ट जैविक प्रक्रियाओं को दर्शा सकता है। कई पारिस्थितिक-विषविज्ञानी जैव-संकेतक विकसित किए गए हैं जो तत्काल पर्यावरण में होने वाले सूक्ष्म परिवर्तनों को दर्शाने में सहायक सिद्ध हो सकते हैं, जिन्हें अन्यथा पकड़ पाना कठिन होता है। उदाहरण के लिए, एक रिपोर्ट किया गया जीन, lux (जो प्रकाश उत्सर्जन के लिए उत्तरदायी है), जो E. coli में व्यक्त होता है, पारा प्रदूषण का पता लगाने के लिए एक जैव-संवेदक (bio sensor) के रूप में कार्य करता है।

• जैवप्रौद्योगिकीय अनुप्रयोग पर्यावरण में मौजूद खतरनाक पदार्थों को विषरहित या कम विषैले यौगिकों में बदलकर साफ करने की प्रक्रिया में भी सहायक हो सकते हैं। इसे जैवप्रक्षालन (bioremediation) कहा जाता है। यह सफाई प्रक्रिया जैवप्रक्षालन के लिए प्राकृतिक स्रोतों की क्षमता का उपयोग करती है। आनुवंशिक इंजीनियरिंग का उपयोग विशेष रूप से जैवप्रक्षालन के लिए डिज़ाइन किए गए जीवों को बनाने में किया गया है। प्रदूषकों के अपघटन के लिए एंजाइमों को कोड करने वाले जीन, या उनके स्तर की निगरानी करने वाले जीवों में डाले जा सकते हैं। एक अपघटन जीन का उदाहरण है बाइफ़िनाइल डाइऑक्सीजेनेज, जिसे E.coli में डाला गया है ताकि PCB (पॉलीक्लोरिनेटेड बाइफ़िनाइल) का अपघटन हो सके।

• कृषि योग्य भूमि क्षेत्र अक्सर कैडमियम, पारा और सीसे जैसे भारी धातुओं से दूषित होती है, जो फसलों की वृद्धि के लिए हानिकारक सिद्ध हो सकती हैं और उपभोग पर स्वास्थ्य खतरा भी बन सकती हैं। कई हाइपर-एक्युमुलेटर पौधे जब इन दूषित मिट्टियों पर उगाए जाते हैं, तो उनमें मिट्टी से भारी धातुओं को सोखने और उन्हें अपने कोशिकीय डिब्बों में संग्रहित करने की क्षमता होती है, जिससे मिट्टी का फाइटो-प्रक्षालन होता है। कुछ हाइपर-एक्युमुलेटरों के उदाहरण हैं, Brassica napus, Helianthus annus, आदि, जो दूषित मिट्टी से पारा और सीसा हटाने के लिए उपयोग किए जाते हैं। इन पौधों में इन खतरनाक भारी धातुओं के प्रति सहिष्णुता के लिए उत्तरदायी जीनों की पहचान करने पर व्यापक शोध किया जा रहा है।

• पर्यावरणीय जैवप्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग हमारे पर्यावरण को भविष्य की पीढ़ियों के लिए सुरक्षित और स्वच्छ बनाए रखने में मदद करेंगे। यह पर्यावरण में हो रहे परिवर्तनों के प्रति अनुकूलन के वैकल्पिक तरीके प्रदान कर सकता है। जीनोमिक्स, प्रोटियोमिक्स, बायोइन्फॉर्मेटिक्स, अनुक्रमण और इमेजिंग प्रक्रियाओं जैसे विज्ञान की शाखाओं के बीच बहु-विषयक संघ बड़ी मात्रा में जानकारी और पर्यावरण की रक्षा के लिए नवीन तरीके प्रदान करता है।

1.3 भारत में जैवप्रौद्योगिकी: शैक्षणिक संभावनाएँ और औद्योगिक परिदृश्य

मानव संसाधन के विकास पर बल डीबीटी के कार्यदायित्वों में से एक था। डीबीटी जैवप्रौद्योगिकी अनुसंधान के क्षेत्र में रुचि रखने वाले होनहार छात्रों के लिए कई अनुसंधान फेलोशिप प्रदान करता है। इनमें 10+2 के बाद डीबीटी छात्रवृत्ति, जैवप्रौद्योगिकी में डॉक्टरल अनुसंधान को समर्थन देने वाली डीबीटी-जेआरएफ, और भारत के प्रमुख संस्थानों में जीव विज्ञान के पोस्ट-डॉक्टरल अध्ययन को समर्थन देने वाली डीबीटी अनुसंधान सहयोगिता (DBTRA) शामिल हैं।

भारत में स्थापित होने वाली कुछ पहली जैवप्रौद्योगिकी कंपनियों में सीरम इंस्टीट्यूट ऑफ इंडिया (1960 के दशक के अंत) और बायोकॉन (1978) शामिल थीं, जिन्होंने जैवप्रौद्योगिकी के महत्व को पहचाना। भारत सरकार ने 1982 में नेशनल बायोटेक्नोलॉजी बोर्ड (NBTB) का गठन किया, जिसे बाद में 1986 में डिपार्टमेंट ऑफ बायोटेक्नोलॉजी (DBT) में उन्नत कर दिया गया। डीबीटी ने पूरे भारत में कुछ प्रमुख अनुसंधान संस्थान स्थापित किए हैं (तालिका 1.2)।

डीबीटी कृषि जैवप्रौद्योगिकी, समुद्री जैवप्रौद्योगिकी, न्यूरोसाइंस, औद्योगिक जैवप्रौद्योगिकी, पर्यावरणीय जैवप्रौद्योगिकी, जैवसंसाधन आदि विषय क्षेत्रों में जैवप्रौद्योगिकी के स्नातकोत्तर शैक्षणिक कार्यक्रमों को भी समर्थन देता है। ये पाठ्यक्रम भारत के विभिन्न राज्य और केंद्रीय विश्वविद्यालयों में स्थित विभिन्न केंद्रों पर संचालित किए जा रहे हैं। कुछ प्रमुख भारतीय संस्थान जैवप्रौद्योगिकी में प्रमाणपत्र और डिप्लोमा पाठ्यक्रम भी प्रदान करते हैं।

तालिका 1.2: डीबीटी के अंतर्गत स्थापित सक्रिय अनुसंधान में लगे संस्थानों की सूची

1.3.1 भारतीय बायोटेक्नोलॉजी उद्योग

भारतीय बायोटेक्नोलॉजी उद्योग देश के सबसे तेजी से बढ़ते उद्योगों में से एक है। वर्तमान में, भारत दुनिया के शीर्ष 12 बायोटेक्नोलॉजी शक्तियों में शामिल है और एशिया प्रशांत क्षेत्र में औद्योगिक बायोटेक्नोलॉजी बुनियादी ढांचे के मामले में तीसरा सबसे बड़ा उद्योग है। भारतीय बायोटेक्नोलॉजी कंपनियों ने 2017 में 11.6 अरब अमेरिकी डॉलर की आय उत्पन्न की है। भारत में बायोटेक्नोलॉजी कंपनियों की संख्या भी 2017 में बढ़कर 800 हो गई है।

भारतीय जैवप्रौद्योगिकी उद्योग को पाँच खंडों में विभाजित किया गया है, अर्थात्, बायो-फार्मा, बायो-सेवाएँ, बायो-कृषि, बायो-औद्योगिक, और बायो-इनफॉर्मेटिक्स। इन पाँचों खंडों में से, बायो-फार्मा ने 2016 के दौरान 64 प्रतिशत की सबसे बड़ी राजस्व हिस्सेदारी योगदान की। बायो-सेवाओं द्वारा योगदान किया गया राजस्व 18 प्रतिशत था, जिसके बाद कृषि-व्यवसाय (14%), बायो-उद्योग (3%) और बायो-इनफॉर्मेटिक्स (1%) का स्थान है। भारत ने बायो-कृषि खंड में भी उल्लेखनीय उपलब्धि प्राप्त की है। भारत में आनुवंशिक रूप से संशोधित फसलों द्वारा आच्छादित चौथा सबसे बड़ा क्षेत्र है। 11.57 मिलियन हेक्टेयर क्षेत्र में आनुवंशिक रूप से संशोधित फसलों के अंतर्गत अधिकांश भाग बीटी कपास द्वारा प्रभुत्वित है।

बायो-फार्मा उद्योग मुख्य रूप से वैक्सीन निर्माण और उसके अंतरराष्ट्रीय स्तर पर बड़े पैमाने पर निर्यात से बना है। अन्य उत्पाद जो बड़े पैमाने पर उत्पादित किए जा रहे हैं वे हैं डायग्नोस्टिक्स और थेरेप्यूटिक्स। देश में कई बायोफार्मा कंपनियां हैं जो फार्मास्यूटिकल्स और अन्य दवा उत्पादों से संबंधित बड़ी संख्या में उत्पादों का योगदान करती हैं। भारतीय कंपनियों के पास स्वदेशी रूप से कई रिकॉम्बिनेंट बायोटेक उत्पादों को विकसित और निर्माण करने की विशेषज्ञता है जैसे कि रिकॉम्बिनेंट हेपेटाइटिस B वैक्सीन, ह्यूमन इंसुलिन, G-CSF, एरिथ्रोपोएटिन, ह्यूमन ग्रोथ हार्मोन और इंटरफेरॉन अल्फा 2b। भारत रिकॉम्बिनेंट हेपेटाइटिस B वैक्सीन का दुनिया का सबसे बड़ा उत्पादक है। भारत बायोटेक ने भारत में रोटावायरस डायरिया को समाप्त करने के लिए पहली ROTAVAC ${ }^{\circledR}$ वैक्सीन को वाणिज्यिक रूप से लॉन्च किया। भारत सरकार ने बेहतर अनुसंधान और विकास ( $R$ और $D$ ) के लिए निजी फार्मास्यूटिकल कंपनियों के साथ सहयोग की शुरुआत भी की। BIRAC (DBT) और इलेक्ट्रॉनिक्स और सूचना प्रौद्योगिकी विभाग (DeitY) ने 2016 में मेडिकल इलेक्ट्रॉनिक्स क्षेत्र में नवीन प्रौद्योगिकियों को बढ़ावा देने के लिए एक-दूसरे के साथ सहयोग किया।

बायोटेक्नोलॉजी एक औद्योगिक केंद्र है और राष्ट्र की अर्थव्यवस्था को निखार रही है। वर्तमान में 800 से अधिक बायोटेक कंपनियां स्थापित की जा चुकी हैं। दस सबसे प्रसिद्ध बायोटेक कंपनियों को तालिका 1.3 में सूचीबद्ध किया गया है।

विभिन्न बायोटेक्नोलॉजी पार्क (तालिका 1.4) भी इन फर्मों और भारत सरकार के सहयोग से स्थापित किए गए हैं ताकि उच्च स्तरीय अनुसंधान बुनियादी ढांचे को प्रदान किया जा सके।

1.3.2 उपलब्धियाँ और नवाचार

टीके

जैव-फार्मा उद्योग के प्रमुख उत्पाद टीके और उपचार हैं। भारत पुनः संयोजित हेपेटाइटिस B टीका, मीज़ल्स टीका और DTP टीका का विश्व का सबसे बड़ा उत्पादक है। विश्व का एकमात्र ऐडसॉर्ब्ड तरल HDC रेबीज़ टीका

तालिका 1.3: भारत में कार्यरत कुछ जैव-प्रौद्योगिकी कंपनियों की सूची (वर्णानुक्रम में)

तालिका 1.4: भारत में कुछ जैव-प्रौद्योगिकी पार्क (वर्णानुक्रम में)

और भारत का पहला MMR टीका ‘ट्रेसिवैक’ सीरम इंस्टीट्यूट द्वारा लॉन्च किया गया है। दुनिया में हर दो में से एक बच्चे को भारतीय कंपनी द्वारा बनाए गए टीके से टीका लगाया गया है। देश अपने टीकों का निर्यात 140 से अधिक देशों के साथ-साथ यूनिसेफ और पैन अमेरिकन हेल्थ ऑर्गनाइजेशन (PAHO) को भी करता है। देश की प्रमुख टीका उत्पादक कंपनियां सीरम इंस्टीट्यूट ऑफ इंडिया लिमिटेड, भारत सीरम एंड वैक्सीन लिमिटेड, पैनेशिया बायोटेक, ग्लैक्सो स्मिथक्लाइन फार्मास्यूटिकल्स लिमिटेड, वॉकहार्ट बायोटेक आदि हैं, जिनकी अंतरराष्ट्रीय प्रतिष्ठा है।

वर्ष 2016 में, सन फार्मास्यूटिकल इंडस्ट्रीज लिमिटेड और भारत स्थित इंटरनेशनल सेंटर फॉर जेनेटिक एंड इंजीनियरिंग एंड बायोटेक्नोलॉजी (ICGEB) ने डेंगू वायरस के सभी सीरोटाइप्स के लिए टीके के विकास के लिए समझौता ज्ञापन (MOU) पर हस्ताक्षर किए। भारत उन पहले देशों में भी शामिल है, जिन्होंने कोविड-19 के खिलाफ टीके विकसित किए। कोवैक्सिन, भारत का पहला स्वदेशी कोविड-19 टीका, एक बायोटेक्नोलॉजी कंपनी भारत बायोटेक इंटरनेशनल लिमिटेड हैदराबाद (तेलंगाना) द्वारा विकसित किया गया था।

चिकित्सीय

स्टेम सेल अनुसंधान, मोनोक्लोनल एंटीबॉडी उत्पाद, ग्रोथ फैक्टर्स, सेल इंजीनियरिंग और सेल आधारित थेरेप्यूटिक्स बायो-फार्मास्यूटिकल उद्योग के अन्य क्षेत्र हैं। भारत स्टेटिन और इम्यूनोसप्रेसेंट का दुनिया का सबसे बड़ा उत्पादक है। 2015 में, INSUPEN लॉन्च किया गया, एक सुविधाजनक और सस्ता पुन: प्रयोज्य इंसुलिन डिलीवरी डिवाइस। 2016 में, पहली असली फॉर्म्यूलेशन रोज़ुवास्टैटिन टैबलेट को यूरोपीय मंज़ूरी मिली और 2017 में लॉन्च की गई। पैनासिया बायोटेक को सबिन आधारित इंजेक्टेबल पोलियो वैक्सीन विकसित करने के लिए WHO द्वारा चुना गया है। एड्स के लिए 80 प्रतिशत एंटीरेट्रोवायरल दवाएं वैश्विक स्तर पर भारतीय फार्मास्यूटिकल कंपनियों द्वारा प्रदान की जाती हैं।

कृषि क्षेत्र

भारत में कृषि क्षेत्र में अपार अवसर हैं। भारतीय संकर बीज उद्योग वार्षिक 10-17 प्रतिशत की दर से बढ़ रहा है, जिसमें Bt कपास बाजार में अग्रणी है। मोनसैंटो का पौधे जीनोमिक्स के लिए अनुसंधान केंद्र 1998 में भारत में स्थापित किया गया। उसी वर्ष DBT ने मोनसैंटो को भारत में Bt कपास उगाने की मंजूरी दी। तब से Bt कपास बाजार में अग्रणी है और भारतीय संकर बीज उद्योग में 45% हिस्सेदारी रखता है। भारत में ट्रांसजेनिक चावल और कई जीएम (जेनेटिकली मॉडिफाइड) फसलों और सब्जियों के संकर बीजों, जिनमें जीएम बीज भी शामिल हैं, का प्रमुख उत्पादक बनने की क्षमता है। इनमें जीएम चावल में ब्लाइट प्रतिरोधी चावल, सम्बा महसूरी (मार्कर सहायक बैकक्रॉसिंग के माध्यम से विकसित), बाढ़, सूखा और नमक सहन करने वाला चावल आदि शामिल हैं। उच्च प्रोटीन और बढ़े हुए प्रोविटामिन A वाला जीएम मक्का संकर भी विकसित किया गया है। उच्च उपज और उच्च सूक्ष्म पोषक तत्व सांद्रता वाले ब्रेड गेहूं और ड्यूरम गेहूं जीनोटाइप भी विकसित किए जा रहे हैं।

बायो-सेवाएं

बायो-सेवाएं क्षेत्र भारत के लिए महत्वपूर्ण वादा दिखाने वाला क्षेत्र है क्योंकि यहां विशाल कुशल श्रम बल, आकर्षक लागत और एशिया में प्रमुख बाजारों तक पहुंच है। इसमें वैश्विक अनुबंध अनुसंधान संगठन, जैसे क्विंटाइल्स, के साथ-साथ भारतीय कंपनियां शामिल हैं, जिनमें GVK Bio, जुबिलेंट बायोसिस और एडविनस शामिल हैं।

सारांश

• जैव प्रौद्योगिकी उन विभिन्न प्रौद्योगिकियों को संदर्भित करता है जो जीवित कोशिकाओं और/या जैविक अणुओं का उपयोग मानव जाति के लाभ के लिए उपयोगी उत्पाद उत्पन्न करने के लिए करती हैं।

• पाषाण युग में ही लगभग 10,000 वर्ष पूर्व फसलों की खेती की शुरुआत जैवप्रौद्योगिकी का आगमन चिह्नित करती है और इसे प्राचीन जैवप्रौद्योगिकी के रूप में जाना जाता है।

• रोटी, पनीर, वाइन, सिरका, बीयर आदि का उत्पादन प्राचीन जैवप्रौद्योगिकी का योगदान है।

• आधुनिक जैवप्रौद्योगिकी पुनःसंयोजी डीएनए प्रौद्योगिकी पर आधारित है जो वैज्ञानिकों को विभिन्न डीएनए टुकड़ों को काटने और जोड़ने तथा नए पुनःसंयोजी डीएनए को एक नए मेज़बान में रखने की अनुमति देती है, जिससे एक जीव से दूसरे जीव में जीन(स) का स्थानांतरण होता है और एक नया गुण प्रदान होता है।

• आधुनिक जैवप्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग कृषि फसल सुधार, खाद्य नवाचार, निदान स्वास्थ्यसेवा, पशुपालन, और ऊर्जा एवं पर्यावरण प्रबंधन जैसे असंख्य क्षेत्रों में हैं।

• आधुनिक जैवप्रौद्योगिकी की विभिन्न शाखाएँ हैं: आनुवंशिक अभियांत्रिकी, प्रोटीन अभियांत्रिकी, जैव-सूचना विज्ञान, प्रतिरक्षा विज्ञान, पादप/पशु कोशिका संवर्धन, जैवरसायन, कैंसर जीव विज्ञान, पर्यावरण जीव विज्ञान, समुद्री जीव विज्ञान, नैनो जैवप्रौद्योगिकी, जैव-भौतिकी, औषध विज्ञान और विषाक्तता, कोशिका जीव विज्ञान, सूक्ष्म जीव विज्ञान, जैव-चिकित्सीय अभियांत्रिकी, और आनुवंशिकी।

• भारत सरकार ने 1982 में राष्ट्रीय जैवप्रौद्योगिकी बोर्ड का गठन किया, जिसे बाद में 1986 में जैवप्रौद्योगिकी विभाग (DBT) में उन्नत किया गया। DBT ने पूरे भारत में कई प्रमुख अनुसंधान संस्थान स्थापित किए हैं।

• भारतीय जैवप्रौद्योगिकी उद्योग देश के सबसे तेजी से बढ़ते उद्योगों में से एक है, वर्तमान में विश्व के शीर्ष 12 जैवप्रौद्योगिकी शक्तियों में स्थान रखता है और औद्योगिक जैवप्रौद्योगिकी बुनियादी ढांचे के मामले में एशिया पैसिफिक में तीसरा सबसे बड़ा उद्योग है।

• भारतीय जैवप्रौद्योगिकी उद्योग ने वैक्सीन उत्पादन, थेरेप्यूटिक्स, कृषि क्षेत्र और जैव-सेवाओं के क्षेत्र में महत्वपूर्ण योगदान दिया है।

अभ्यास

1. आप ‘जैवप्रौद्योगिकी’ शब्द से क्या समझते हैं? उपयुक्त उदाहरण देकर समझाइए।

2. जैवप्रौद्योगिकी की प्राचीन और आधुनिक अवधारणा की तुलनात्मक व्याख्या कीजिए।

3. निम्नलिखित के संदर्भ में जैवप्रौद्योगिकी की भूमिका का विस्तार से वर्णन कीजिए:

(a) जैवऔषध उत्पादन

(b) जीन थेरेपी और अनुप्रयोग

(c) फसलों में अजैविक तनाव प्रतिरोध

(d) कीट प्रतिरोधी फसलें

(e) पर्यावरण संरक्षण और संरक्षण

4. मानव कल्याण में प्राचीन जैवप्रौद्योगिकी के योगदान की व्याख्या कीजिए।

5. आधुनिक जैवप्रौद्योगिकी पुनःसंयोजक DNA प्रौद्योगिकी पर आधारित है। कथन का औचित्य सिद्ध कीजिए।