टीवह वर्ष 2540 है और लोग बाँझ हो गए हैं। मानव भ्रूण कारखानों में उगाए जाते हैं, जहां उन्हें पूर्व निर्धारित स्थितियों और रंगों को विकसित करने के लिए हेरफेर और वातानुकूलित किया जाता है।

एल्डस हक्सले का पढ़ना शक्तिशाली नई दुनिया और एक बच्चे के रूप में इसी तरह के डायस्टोपियन उपन्यासों ने युवा ब्रायन ब्राउन में जीनोम हेरफेर टूल की संभावनाओं और चेतावनियों में रुचि जगाई, जो अब माउंट सिनाई में इकन स्कूल ऑफ मेडिसिन में जीनोमिक्स इंस्टीट्यूट के निदेशक हैं। “काल्पनिक लेखक जिस प्रकार की सोच को लागू करते हैं, वह वैज्ञानिकों के लिए भी महत्वपूर्ण है: मानव ज्ञान और प्रौद्योगिकी की सीमाएं क्या हैं, और हम उनसे आगे बढ़ने के लिए चीजों को कैसे विकसित कर सकते हैं?” ब्राउन ने कहा।

इन सीमाओं को पार करना ब्राउन के करियर के पीछे प्रेरक शक्ति है; आनुवंशिकीविद् के पास ऐसी प्रौद्योगिकियां हैं जो जीन संपादन, अनुक्रमण और जीन चिकित्सा विधियों में सुधार करती हैं। पर्टर्ब-मैप, ब्राउन का नवीनतम आविष्कार में वर्णित है कक्षकैंसर शोधकर्ताओं के प्रयोगात्मक बेल्ट में एक और उपकरण जोड़ता है।¹ इस जीन संपादन तकनीक के साथ, वैज्ञानिक विवो में ट्यूमर विषमता का मॉडल बना सकते हैं और अन्य प्रकार की कोशिकाओं, जैसे प्रतिरक्षा कोशिकाओं या अंतरालीय कोशिकाओं पर इसके परिणामों का अध्ययन कर सकते हैं। इसलिए, पर्टर्ब-मैप कैंसर जीव विज्ञान के महत्वपूर्ण पहलुओं को प्रकट करने का बहुत बड़ा वादा रखता है, जिसमें कैंसर कोशिका विकास और उपचार के लिए रोगी की प्रतिक्रियाएं शामिल हैं।

सीआरआईएसपीआर प्रौद्योगिकी के आगमन ने बड़े जीन सेटों को तेजी से संशोधित करने और सेल फ़ंक्शन के परिणामों का अध्ययन करने की वैज्ञानिकों की क्षमता में क्रांतिकारी बदलाव किया। पूल किए गए सीआरआईएसपीआर स्क्रीन, जिसमें वैज्ञानिक ऊतक के विभिन्न कोशिकाओं में विभिन्न जीनों में हेरफेर करने के लिए सीआरआईएसपीआर-प्रेरक वैक्टर की लाइब्रेरी का उपयोग करते हैं, ने विभिन्न प्रकार के कैंसर से संबंधित प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण कार्यों के साथ असंख्य जीन की पहचान करने में मदद की है, जिसमें प्रतिरक्षा सेल सक्रियण और कैंसर सिग्नलिंग मार्ग शामिल हैं। .²

जबकि पूल की गई CRISPR स्क्रीन शक्तिशाली हैं, ब्राउन को प्रौद्योगिकी की कुछ सीमाओं से प्रतिबंधित महसूस हुआ। सीआरआईएसपीआर-प्रेरित जोड़तोड़ की पहचान करने और उन्हें सेल के व्यवहार में बदलाव के साथ जोड़ने के लिए, वैज्ञानिकों को ऊतक को अलग करना चाहिए और अन्य एकल सेल फेनोटाइपिंग प्रौद्योगिकियों जैसे प्रवाह साइटोमेट्री के साथ एकल कोशिका अनुक्रमण करना चाहिए। यह शारीरिक हेरफेर वैज्ञानिकों को कोशिका झिल्ली से आगे बढ़ने वाले जीन कार्यों का अध्ययन करने से रोकता है। ब्राउन ने कहा, “ऐसा नहीं है कि आपको साइटोकिन्स जैसे स्पष्ट बाह्य कार्यों वाले जीन नहीं मिलेंगे, बल्कि आपको एक जीन के डाउनस्ट्रीम फ़ंक्शन भी नहीं मिलेंगे जो एक बाह्य कार्य से संबंधित हैं।”

इस सीमा को पार करने के लिए, ब्राउन ने पर्टर्ब-मैप-एक सीआरआईएसपीआर स्क्रीनिंग विधि विकसित की जो ऊतक की स्थानिक जानकारी को बरकरार रखती है ताकि वैज्ञानिक संपादित सेल और उसके पड़ोसियों के लिए हेरफेर के परिणामों का अध्ययन कर सकें। उन्होंने रिपोर्टर जीन अभिव्यक्ति के माध्यम से व्यक्तिगत सीआरआईएसपीआर-संपादित कोशिकाओं की दृष्टि से पहचान करने के लिए एक प्रणाली बनाई। इस तरह, वैज्ञानिक मल्टीप्लेक्स इम्यूनोहिस्टोकेमिस्ट्री को अन्य फेनोटाइपिंग तकनीकों के साथ जोड़ सकते हैं, जैसे कि स्थानिक ट्रांसक्रिपटॉमिक्स, अपने मूल वातावरण में उत्परिवर्ती कोशिकाओं की पहचान और विश्लेषण करने के लिए।^1,3 “तकनीक आपको एक ही माउस के भीतर विभिन्न उत्परिवर्ती क्लोनों का अध्ययन करने की अनुमति देती है। कोलंबिया विश्वविद्यालय के सहायक प्रोफेसर बेंजामिन इज़र ने कहा, “यह एक बहुत ही परिवर्तनशील प्रणाली में खूबसूरती से आंतरिक रूप से नियंत्रित होता है, जो अध्ययन में शामिल नहीं था।

प्रौद्योगिकी की क्षमता का प्रदर्शन करने के लिए, ब्राउन के शोध समूह ने चूहों में एक स्थानिक कार्यात्मक जीनोमिक्स स्क्रीन का प्रदर्शन किया, जिसमें उत्परिवर्ती क्लोनों के छोटे जेब उत्पन्न करने के लिए व्यक्तिगत फेफड़ों के कैंसर कोशिकाओं में 35 अलग-अलग जीनों में से किसी एक को खटखटाया गया। शोधकर्ताओं ने प्रति लक्षित जीन में 200 से अधिक उत्परिवर्ती क्लोनों का विश्लेषण किया, सेलुलर फ़ंक्शन, प्रतिरक्षा सेल घुसपैठ, संवहनी विकास, और इसी जीन के इंट्रा- और बाह्य कार्यों को उजागर करने के लिए प्रत्येक परेशानी के परिणामों को परखते हुए।

जब ब्राउन ने विभिन्न उत्परिवर्ती क्लोनों में प्रतिरक्षा सेल घुसपैठ का विश्लेषण किया, तो वह पड़ोसी कोशिकाओं के बीच के अंतर से प्रभावित हुआ। “इन कोशिकाओं में एक ही एंटीजन होते हैं, और वे कंधे से कंधा मिलाकर चलते हैं। और फिर भी, टी कोशिकाएं प्रवेश कर रही हैं [one mutant clone]लेकिन वे में माइग्रेट नहीं कर सकते [an adjacent mutant] घाव, प्रतिरोध की संभावित जेब का प्रतिनिधित्व करते हैं, ”ब्राउन ने कहा। इन निष्कर्षों से पता चलता है कि इम्यूनोथेरेपी के लिए रोगी प्रतिक्रियाओं के अनुवांशिक निर्धारकों को प्रकट करने के लिए पर्टर्ब-मैप की क्षमता, ब्राउन के लिए अगली खोज करने के लिए एक बहादुर नई दुनिया है।

संदर्भ

1. एम। धैनौत एट अल।, “स्थानिक सीआरआईएसपीआर जीनोमिक्स ट्यूमर माइक्रोएन्वायरमेंट के नियामकों की पहचान करता है,” कक्ष185(7):1223-39.e20, 2022।
2. सी। बॉक एट अल।, “उच्च-सामग्री सीआरआईएसपीआर-स्क्रीनिंग,” नेट रेव मेथड्स प्राइमर्स2(8):1-23, 2022।
3. A. Wroblewska et al, “प्रोटीन बारकोड उच्च-आयामी सिंगल-सेल CRISPR स्क्रीन सक्षम करते हैं,” कक्ष175(4):1141-55.e16, 2018।