जीव विज्ञान के लिए अगले CRISPR-स्तर टेक को पहचानना

जेनिफर डूडना ने जीता रसायन विज्ञान में 2020 नोबेल पुरस्कार CRISPR/Cas9 की सह-खोज के लिए, एक बहुमुखी जीनोम संपादन मंच। अपनी खोज के दशक के बाद से CRISPR प्रौद्योगिकियों के टूलबॉक्स में विस्फोट हो गया है, जो जिज्ञासा से प्रेरित विज्ञान के लिए रॉकेट ईंधन की तरह काम कर रहा है। यह कई बायोटेक कंपनियों के लिए एक मूलभूत तकनीक भी है।

इस बातचीत में, Doudna a16z जनरल पार्टनर के साथ चैट करती है विजय पांडे. इससे पहले, वह स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय में प्रोफेसर थे, जहाँ उन्होंने बायोफिज़िक्स विभाग का निर्देशन किया था। अपने समय के दौरान उन्होंने वहां की स्थापना भी की परियोजना और ग्लोबाविर बायोसाइंसेज। 

पांडे और दौडना इस मोड़ पर वैज्ञानिकों के सामने सवालों का सामना करते हैं। आप एक ऐसी खोज को कैसे पहचानते हैं जो आगे के अवसरों को खोलेगी इंजीनियर जीव विज्ञान? CRISPR टूल के परिपक्व होने पर क्या होगा? जैविक रूप से इंजीनियर भविष्य कैसा दिखता है, और इन उपकरणों का जिम्मेदारी से उपयोग सुनिश्चित करने के लिए वैज्ञानिकों की क्या जिम्मेदारी है?

रास्ते में, डौडना इस बात को छूती है कि वह किस चीज से जूझ रही है, उसे क्या आश्चर्य हुआ, और क्या कभी भी इंजीनियर नहीं हो सकता।

नोट: यह साक्षात्कार मूल रूप से के एक एपिसोड के रूप में प्रकाशित हुआ था बायो ईट्स वर्ल्ड. स्पष्टता के लिए प्रतिलेख को हल्के ढंग से संपादित किया गया है। आप सुन सकते हैं पूरा एपिसोड यहाँ उत्पन्न करें.

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VIJAY PANDE: जीव विज्ञान को इंजीनियर करने की हमारी क्षमता के लिए, और जो हमने सीखा है उसे लेने और नई चिकित्सा, नई चीजें और सिंथेटिक जीव विज्ञान बनाने के लिए बहुत उत्साह है। उत्पाद और कंपनी पक्ष वास्तव में खिल रहा है। साथ ही, अगर हमारे पास वह बुनियादी शोध नहीं होता, तो शायद हम वह नहीं होते जहां हम अभी हैं। आपने जो देखा है उसके आर्क को देखते हुए, आप उस पर कहां खड़े हैं, हमें उस संतुलन के बारे में कैसे सोचना चाहिए?

जेनिफर डूडना: यहां आकर खुशी हो रही है। 

मुझे लगता है कि आप एक अच्छा मुद्दा उठाते हैं। और वह यह है कि हम मौलिक विज्ञान और इंजीनियरिंग या केंद्रित अनुप्रयुक्त विज्ञान के बीच सही संतुलन कैसे प्राप्त करते हैं? आप जानते हैं, मैंने हमेशा वही किया है जिसे आप अधिकांश भाग के लिए जिज्ञासा से प्रेरित विज्ञान कहेंगे। और तेजी से, मैं अपने आप को उन समस्याओं या चुनौतियों का सामना करता हुआ पाता हूँ जिन पर हम काम कर रहे हैं, ठीक उसी के किनारे पर हैं। आप अपने आप से पूछते हैं, क्या हम पर्याप्त जानते हैं कि यह अब एक इंजीनियरिंग समस्या है, या क्या अभी भी वास्तव में महत्वपूर्ण, मौलिक कार्य होने की आवश्यकता है जो बहुत सक्षम हो सकता है, लेकिन शायद कुछ वर्षों के लिए नहीं?

जिस तरह से हम विज्ञान करते हैं, उससे वह हैरान था। इसके लिए उनका शब्द कलात्मक था। 

विजय: हाँ। तुम्हें पता है, यह एक पेचीदा सवाल है। और मुझे लगता है कि इसका एक हिस्सा भी सिर्फ टाइमस्केल है। जब मैं बुनियादी शोध के बारे में सोचता हूं, तो मैं सीआरआईएसपीआर की खोज और आविष्कार के बारे में सोच रहा था, लगभग ट्रांजिस्टर के समान होने के लिए, जहां यह वास्तव में केवल 50 साल बाद है-जब आप 10 अरब, 50 अरब ट्रांजिस्टर एक पर पैक कर सकते हैं चिप, और आप ये काम कर सकते हैं जो दिमाग को उड़ाने वाले हैं। इसलिए आप तत्काल रिटर्न की उम्मीद नहीं कर सकते, यहां तक ​​कि बुनियादी काम से 10 साल का रिटर्न भी। 

दूसरी ओर, ट्रांजिस्टर की तरह CRISPR जैसी प्रमुख खोजें ही वास्तव में ये बड़े बदलाव कर सकती हैं। तो स्वाभाविक रूप से संतुलन होना चाहिए। जीव विज्ञान का इतना कुछ खोज है। सीखने के लिए बहुत कुछ है, खोज करने के लिए बहुत कुछ है, मान लीजिए, भौतिकी में, जहां आप सैद्धांतिक रूप से बहुत कुछ कर सकते हैं और इसे चला सकते हैं, या यहां तक ​​कि इंजीनियरिंग की तुलना में जहां आप पाप कर सकते हैं सिद्धांत चीजों को और अधिक पीस सकते हैं। 

जैव का औद्योगीकरण कैसा दिखेगा?

VIJAY: मैं वास्तव में उन तरीकों के बारे में उत्सुक हूं जिनसे हम खोज की प्रक्रिया को एक कला से एक औद्योगिक प्रक्रिया में स्थानांतरित कर सकते हैं। क्या हम खोज का औद्योगीकरण कर सकते हैं? अब हम इसके साथ कहां हैं और आपको क्या लगता है कि हम कहां जा सकते हैं?

जेनिफर: हाँ, यह एक अच्छा सवाल है। इसने मुझे एक बिंदु पर याद दिलाया, मेरे पास Google का एक आगंतुक था जो बर्कले की प्रयोगशाला में आया था। वह एक कार्यरत प्रायोगिक जीव विज्ञान प्रयोगशाला का दौरा करना चाहता था। और जिस तरह से हम विज्ञान करते हैं, उससे वह हैरान था। इसके लिए उनका शब्द कलात्मक था। उन्होंने कहा, "यह मेरे लिए कलात्मक लग रहा है।" और उन्होंने कहा, "मुझे लगता है कि आप लोग अपने काम को स्वचालित करने के लिए बहुत कुछ कर सकते हैं और यह और वह।" 

लेकिन अंत में, हम जो काम कर रहे हैं, उसे स्वचालित या औद्योगीकृत करना इतना आसान नहीं है। अब, निश्चित रूप से, कुछ मायनों में जो सिर्फ कंप्यूटिंग की शक्ति से हुआ है, और अधिक प्रोग्रामर और लोग जो सोचते हैं कि कम्प्यूटेशनल रूप से जीव विज्ञान में शामिल हैं, एक बहुत बड़ा प्लस रहा है। इसका वास्तव में बहुत सकारात्मक प्रभाव पड़ा है। लेकिन जीव विज्ञान के बारे में कुछ ऐसा है कि ऐसी स्टोकेस्टिक चीजें हैं जिनकी आप अभी तक वास्तव में भविष्यवाणी नहीं कर सकते हैं।

अब, समय-समय पर, कुछ ऐसा होता है जो मुझे सोचने पर मजबूर कर देता है, "हुह, शायद हम एक वास्तविक परिवर्तन के मुहाने पर हैं।" उदाहरण के लिए, हाल ही में जिस कार्य की घोषणा की गई थी, वह कम्प्यूटेशनल रूप से प्रोटीन फोल्ड की सटीक भविष्यवाणी करने में सक्षम था। यह वास्तव में एक दिलचस्प अग्रिम की तरह लगता है जो उस क्षेत्र में क्रांति ला सकता है, है ना? और इसलिए आप कल्पना कर सकते हैं कि उस तरह की चीज अन्य दिशाओं में भी फैल सकती है। हो सकता है कि अंततः जीन को कार्य सौंपना बहुत आसान हो जाए क्योंकि हमारे पास पर्याप्त भविष्य कहनेवाला जानकारी होगी कि यदि आप उन सभी को सही एल्गोरिथम में फीड करते हैं, तो आपको बहुत सीमित संख्या में संभावनाएं मिलती हैं जो सामने आती हैं, और यह आपके प्रयोगात्मक कार्य को बहुत आसान या अधिक मजबूत बनाती है।

VIJAY: यहां एक चीज यह है कि ऑटोमेशन के सिर्फ पहलू काफी कट्टर हैं। आपको टेकन जैसा बड़ा रोबोट या ऐसा ही कुछ मिलता है। यह काफी महंगा है। और यह केवल एक विशिष्ट प्रकार के उच्च थ्रूपुट कार्यप्रवाह के लिए है। जबकि बहुत सारे जीव विज्ञान एन के बराबर पांच या शायद बहुत सारे प्रतिकृति हैं। लेकिन 5,000 या 5 मिलियन नहीं। 

मैं उत्सुक हूं कि क्या, पिछले 20, 25 वर्षों में हमने किट में जो नवाचार देखा है, क्या एक किट अभिकर्मक और सॉफ्टवेयर दोनों हो सकता है, जैसे कि ओपनट्रॉन जैसे छोटे डेस्कटॉप रोबोट को चलाने के लिए। वह डेस्कटॉप रोबोट शायद यहां एक पीसी के बराबर है, जिसमें यह तेज और फुर्तीला हो सकता है और काम कर सकता है, और क्योंकि यह किट में आता है, अभिकर्मकों के साथ और इसे चलाने के लिए सॉफ्टवेयर के साथ, तो लोग किट पर निर्माण करेंगे, किट पर किट, और इसी तरह। और आप अंत में कुछ ऐसा प्राप्त करते हैं जो उपयोगी हो। 

क्योंकि मुझे लगता है कि शायद आप जो बिंदु बना रहे हैं वह यह है कि यदि आपके पास एक बड़ा रोबोट होता, तो यह तेज़ नहीं होता यदि आपको छोटा सा काम करना है, है ना? यह शायद हाथ से पिपेट करने से ज्यादा काम होगा। क्या आपको लगता है कि यह सही दिशा में करीब आ रहा है?

मैंने सोचा, मैं वास्तव में इसका बचाव कैसे कर सकता हूं, जिसका मानव स्वास्थ्य से कोई लेना-देना है?

जेनिफर: मैं इस बारे में सोचने की कोशिश कर रहा हूं कि असली बाधाएं सिर्फ मेरी अपनी शोध दुनिया में कहां हैं। यह वास्तव में दो था और एक को रोबोट के साथ हल नहीं किया जा सकता है, कम से कम जब तक हमें ऐसे रोबोट नहीं मिलते जो अपने आप सोच रहे हों, शायद, क्योंकि यह वास्तव में आंत की भावना के स्तर पर है। वहाँ बहुत सारे और बहुत सारे विचार हैं, लेकिन उनमें से केवल कुछ ही अच्छे हैं। और इसलिए, आप कैसे पता लगाते हैं कि आप किसके बाद समय व्यतीत करने जा रहे हैं। तो, अभी भी वह समस्या है। 

लेकिन एक बार जब आप एक अच्छे विचार पर आ जाते हैं, तो बस प्रयोगों के माध्यम से, मुझे लगता है कि प्रयोगशाला में फुर्तीला, छोटे और सुपर महंगे रोबोट नहीं होने से वास्तव में सक्षम हो सकता है। मेरा कहना है कि, आप जानते हैं, हमने कई [रोबोटों] के साथ काम किया है... और हाँ, जैसा कि आपने कहा, यह आम तौर पर किसी चीज़ का एक बड़ा बॉक्स होता है जिसे एक प्रकार का कार्य करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। कम से कम मेरे अनुभव में, वे अक्सर बहुत उधम मचाते हैं।

इसलिए, आप जो कुछ भी करने की कोशिश कर रहे हैं, उसके साथ काम करने में आपको काफी समय बिताना होगा, और शायद किसी व्यक्ति को प्रशिक्षण देना या उस व्यक्ति को काम पर रखना जो उस रोबोट को चलाने के लिए जिम्मेदार होगा। और फिर आप इसे कुछ महीनों तक चला सकते हैं, और फिर तय कर सकते हैं, "ओह, अब मैं अपना प्रयोग बदलना चाहता हूं, कुछ अलग काम करें लेकिन अब वह रोबोट उसके लिए अच्छा नहीं है," है ना? मुझे लगता है कि अगर छोटे रोबोट रखने का कोई तरीका था जो विभिन्न कार्यों के लिए आसानी से अनुकूलनीय थे, जो उन्हें बहुत सटीक रूप से कर सकते थे ... मुझे लगता है कि यह मामला हो सकता है कि आपके पास अलग-अलग छोटे, बहुत महंगे रोबोट नहीं थे जो एक में अच्छे थे कुछ प्रकार के कार्य, और आपके पास विभिन्न प्रकार के परीक्षणों के लिए एक अलग रोबोट है, जो काम कर सकता है। मुझे लगता है कि यह वास्तव में सक्षम हो सकता है।

विजय: ठीक है, और मुझे लगता है कि यह वह जगह है जहाँ औद्योगीकरण [लागू होता है]। यदि आप जूते का कारखाना बना रहे हैं, तो आप जूते बनाने वाले हैं। और आप शायद थोड़े अलग जूते बनाएंगे, लेकिन आप टेडी बियर या ऐसा कुछ नहीं बनाने वाले हैं। जबकि, आपको अति फुर्तीला होना होगा, और हो सकता है कि आप अगले सप्ताह, या अगले दिन, या ऐसा ही कुछ मौलिक रूप से भिन्न प्रयोग कर रहे हों। और मुझे लगता है कि यह वह सामान्यीकरण है जिसकी हमें आवश्यकता है। लेकिन, आप जानते हैं, शायद सबसे रोमांचक बिंदु यह बदलाव है। मैंने देखा है कि बहुत से लोग बुनियादी जिज्ञासा से प्रेरित अनुसंधान से लागू होने की ओर बदलाव कर रहे हैं।

जेनिफर: यह वास्तव में, कई मायनों में, बहुत सी चीजों को रेखांकित करता है जो मैंने अपनी प्रयोगशाला में वर्षों से की हैं, शुरुआत से लेकर जब मैंने राइबोसोम की संरचनाओं को देखते हुए अपना संकाय कैरियर शुरू किया था। आप जानते हैं, कि वास्तव में हमें वायरस में आरएनए हस्तक्षेप और आरएनए अणुओं के क्षेत्र में ले गया, जो संक्रमित कोशिकाओं में अनुवाद को नियंत्रित करने के लिए मशीनरी का हिस्सा हैं। और फिर वहां से CRISPR के लिए। 

ये हमेशा ऐसी परियोजनाएं थीं, जिन्हें मेरी प्रयोगशाला में इस दृष्टिकोण से तैयार किया गया था: यह कैसे काम करता है? आप जानते हैं, यह आणविक दृष्टिकोण से कैसे काम करता है, चाहे वह अंतर्निहित अणुओं की वास्तविक संरचना हो या उनके एंजाइमेटिक या जैव रासायनिक व्यवहार? इसी तरह हम CRISPR से भी संपर्क करते हैं। यह वास्तव में, हमारे लिए, शुरुआत में यह बैक्टीरिया में एक अनुकूली प्रतिरक्षा प्रणाली की तरह दिखता है जो किसी तरह से आरएनए निर्देशित होता है। तो वह कैसे काम करता है? यह एक ऐसी परियोजना थी जिसकी शुरुआत वास्तव में उस मौलिक प्रश्न से हुई थी।

जीव विज्ञान से उपकरण की ओर छलांग लगाने पर

VIJAY: बैक्टीरिया की एक अनुकूली प्रतिरक्षा प्रणाली का अध्ययन करने के लिए इंजीनियर जीनोम की क्षमता और उन चीजों के लिए चिकित्सा विज्ञान के नए वर्गों को विकसित करने के बीच यह प्रतीत होता है कि यह बहुत बड़ा अंतर है। आपने बिंदुओं को जोड़ने का प्रकार कैसे देखना शुरू किया?

जेनिफर: सच कहूं तो, जब हमने लगभग एक दर्जन साल पहले उस काम को शुरू किया था, तो मुझे निश्चित रूप से यह उम्मीद नहीं थी कि यह उस तरह से चलेगा जैसे उसने किया था। वास्तव में, मैं शुरुआत में इस पर काम करने के बारे में थोड़ा मितभाषी था, क्योंकि मुझे एनआईएच और हॉवर्ड ह्यूजेस मेडिकल इंस्टीट्यूट से फंडिंग मिल रही थी। मैंने सोचा, मैं वास्तव में इसका बचाव कैसे कर सकता हूं, जिसका मानव स्वास्थ्य से कोई लेना-देना है? और अब, जैसा कि हम सभी जानते हैं, इसका मानव स्वास्थ्य से संबंध है। इसकी शुरुआत इन्हीं बुनियादी सवालों से हुई थी कि यह प्रतिरक्षा प्रणाली कैसे काम करती है? और फिर एक विशेष प्रोटीन, Cas9 के बारे में एक बहुत ही विशिष्ट प्रश्न, जिसे स्पष्ट रूप से कुछ बैक्टीरिया के CRISPR प्रतिरक्षा प्रणाली में एक केंद्रीय खिलाड़ी के रूप में फंसाया गया था।

और फिर उन जैव रासायनिक डेटा से यह बहुत स्पष्ट था कि यह एंजाइम, जो डीएनए के आरएनए-निर्देशित क्लीवर के रूप में काम करता है, को वांछित डीएनए अनुक्रम को साफ करने के लिए निर्देशित किया जा सकता है। यह अवधारणा जीनोम संपादन में चल रहे अन्य सभी कार्यों के साथ इतनी अच्छी तरह से परिवर्तित हो गई क्योंकि लोग कोशिकाओं में डीएनए को इस तरह से काटने के तरीकों की तलाश कर रहे थे जिससे एक डबल-स्ट्रैंडेड ब्रेक हो जो सेल को डीएनए की मरम्मत के लिए प्रेरित करे। क्रम में परिवर्तन। तो, यहां हमारे पास यह क्लीवर था जो प्रोग्राम करने योग्य था, ताकि आप इसे बता सकें कि कहां जाना है और कट बनाना है। और यह पहले की तकनीकों का उपयोग करके जीनोम इंजीनियरिंग पर सभी कार्यों के साथ खूबसूरती से परिवर्तित हो गया। यह सिर्फ इतना है कि इसे करने का यह एक आसान तरीका है।

इंजीनियरिंग के लिए प्रकृति-निर्मित

विजय: प्राकृतिक चयन से निकलने वाली चीजों के बारे में एक मजेदार बात यह है कि ऐसा लगता है कि [CRISPR सिस्टम] विकसित होने के लिए विकसित किए गए थे। मैं चैपरोन और प्रोटीन की मदद करने वाली चीजों के बारे में सोचता हूं। इंजीनियरिंग मानसिकता या दृष्टिकोण लाने की एक बानगी यह है कि आप पुनरावृत्त सुधार कर सकते हैं। साल दर साल चीजें थोड़ी बेहतर हो सकती हैं। और अक्सर वह सुधार लगभग चक्रवृद्धि ब्याज की तरह चक्रवृद्धि होता है, जहां आप महसूस कर सकते हैं कि 'यह जिज्ञासु होने का समय है' से 'यह समय है इंजीनियर बनने का'।

जेनिफर: ठीक है, इंजीनियरिंग के नजरिए से CRISPR के बारे में एक चीज जो इतनी रोमांचक है, वह यह है कि यह एक ऐसी प्रणाली बन गई है जो संशोधन के लिए अत्यधिक उत्तरदायी है। मुझे लगता है कि आप वास्तव में एक अच्छा मुद्दा बनाते हैं कि प्रकृति वैसे भी चीजों को इस तरह से सेट करती है। हम देखते हैं कि प्राकृतिक CRISPR जीव विज्ञान में क्योंकि इन एंजाइमों का एक बड़ा संग्रह है जो विभिन्न जीवाणुओं में विकसित हुआ है, और वे वास्तव में एक दूसरे से काफी अलग दिख सकते हैं, और उनकी कई गतिविधियाँ हो सकती हैं। तो, स्पष्ट रूप से, प्रकृति इन प्रोटीनों को अपने मूल वातावरण के लिए यह ट्विकिंग और फाइन-ट्यूनिंग कर रही है। मेरे दिमाग में, मेरे पास इस पूरे टूलबॉक्स का यह दृष्टिकोण है जो इस आरएनए-निर्देशित तंत्र के आसपास बनाया गया है, जो सभी प्रकार की दिलचस्प विभिन्न रासायनिक गतिविधियों को जोड़ता है जो इस प्रकार के हेरफेर और जीनोम की अनुमति देते हैं।

वे सभी बहुत दिलचस्प लगते हैं। इसलिए, हम यह पता लगाने के लिए संघर्ष करते हैं कि हम अपने प्रयासों पर ध्यान केंद्रित करना चाहते हैं और क्या यह अगली सीआरआईएसपीआर प्रणाली पर काम करने के लायक है या हमारे नेट को एक अलग दिशा में डालना है।

2013 में, वहाँ था प्रकाशनों का झरना जो उस वर्ष अलग-अलग समूहों से सामने आया था जिसमें दिखाया गया था कि आप Cas9 अमानवीय कोशिकाओं का उपयोग कर सकते हैं, आप इसका उपयोग zebrafish को इंजीनियर करने के लिए कर सकते हैं। सिद्धांत खोजों के बहुत सारे दिलचस्प प्रमाण थे जिन्हें CRISPR/Cas9 प्रणाली का उपयोग करके आगे रखा गया था जिससे यह स्पष्ट हो गया कि यह सभी प्रकार के विज्ञान करने के लिए एक परिवर्तनकारी उपकरण होने जा रहा है। न केवल मौलिक शोध-जिन चीजों को जीन के कार्य की जांच करने, लक्षित तरीकों और कोशिकाओं में नॉकआउट करने में सक्षम होने के कारण सक्षम किया गया था-बल्कि स्पष्ट रूप से, इसे बहुत ही लागू तरीके से उपयोग करने के लिए भी सक्षम किया गया था। अर्थात् बनाने के लिए, उदाहरण के लिए, cसुधारात्मक उत्परिवर्तन जीन में जो सिकल सेल म्यूटेशन को ठीक करेगा, जैसी चीजें। 

मेरी मानसिकता पहले से ही सोच रही थी कि हम इनका उपयोग कैसे करें? वे स्पष्ट रूप से दिलचस्प एंजाइम हैं। शोध क्षेत्र में उनकी स्पष्ट उपयोगिता है। यह हमारी मूल सोच से असीम रूप से विस्तारित हुआ। वह था: क्या हम इनका उपयोग करने के लिए कर सकते हैं निदान या विभिन्न प्रकार के वायरल आरएनए का पता लगाने के लिए उनका उपयोग करते हैं, अनिवार्य रूप से वे प्रकृति में क्या करते हैं इसका लाभ उठाते हैं, लेकिन क्या इसे इन विट्रो सेटिंग में एक शोध उपकरण के रूप में करते हैं? लेकिन मुझे लगता है कि वहां अभी भी बहुत सारे रनवे हैं।

विजय: हाँ, बिल्कुल। 

अगले इंजीनियर सिस्टम को पहचानना

VIJAY: मैं इस बारे में उत्सुक हूं कि आपको इस बात का अंदाजा कैसे है कि जीव विज्ञान में अगली चीजें क्या होने जा रही हैं। क्या ऐसी चीजें हैं जिनके बारे में आप उत्साहित हैं? या क्या ऐसे सुझाव हैं जो आप लोगों को देंगे कि वे इसे कैसे पहचान सकते हैं?

जेनिफर: अच्छा, यह कठिन है। यह उन चीजों में से एक है जहां आप या तो उन चीजों के लिए लैंपपोस्ट के नीचे देख रहे हैं जो उन चीजों की तरह दिखती हैं जिन्हें आप पहले से जानते हैं, या आप मौलिक काम कर रहे हैं, किसी भी विषय पर, लेकिन आपकी नजर है, आप जानते हैं, 'अगर मुझे ऐसा कुछ मिलता है जो ऐसा लगता है कि यह उपयोगी या इंजीनियर होने वाला है, मैं इसे एक तरफ खींचूंगा।' 

तो, जिलियन बानफील्ड बर्कले में लंबे समय से जीवाणु मेटागेनोम पर काम कर रहा है। इसका मूल रूप से मतलब केवल रोगाणुओं से डीएनए अनुक्रम लेने और उन्हें एक साथ वापस सिलाई करने में सक्षम होना है, इसलिए हम जानते हैं कि उनका पूरा जीनोम कैसा दिखता है। फिर, आप विभिन्न प्रकार के विश्लेषण करके मौलिक जीव विज्ञान सीखते हैं। वह वास्तव में उस तरह का काम करके CRISPR सीक्वेंस में आने वाले पहले लोगों में से एक थीं।

जैसा कि आप कल्पना कर सकते हैं, वह अपने काम में हर तरह की दिलचस्प टिप्पणियों के साथ आ रही है। हमारे सामने एक चुनौती यह है कि वह अक्सर मेरे पास आती है और कहती है, "अरे, मेरे पास यह वास्तव में अच्छा अवलोकन है और आप जानते हैं, आप क्या सोचते हैं?" और वे सभी बहुत दिलचस्प लगते हैं। इसलिए, हम यह पता लगाने के लिए संघर्ष करते हैं कि हम अपने प्रयासों पर ध्यान केंद्रित करना चाहते हैं और क्या यह अगले सीआरआईएसपीआर सिस्टम पर काम करने के लायक है या हमारे नेट को एक अलग दिशा में डालना है। कुछ हद तक हम दोनों करने की कोशिश करते हैं, लेकिन मैं इससे जूझता हूं। यह पता लगाना वास्तव में बहुत आसान नहीं है कि अगली बड़ी अंतर्दृष्टि या तकनीक कहाँ से आएगी।

कभी-कभी जब ऐसा होता है, तो लोगों को टनल विजन भी मिल सकता है, है ना? हर कोई एक दिशा में काम करना शुरू कर देता है। फिर भी, वहाँ कुछ बहुत दिलचस्प हो सकता है कि भीड़ पर ध्यान केंद्रित नहीं है लेकिन वास्तव में वास्तव में वास्तव में महत्वपूर्ण है।

विजय: हाँ। खैर, मैं आप पर एक परिकल्पना का परीक्षण करने और यह देखने के लिए उत्सुक हूं कि आप क्या सोचते हैं। आपको बेझिझक इसे पूरी तरह से नीचे गिरा देना चाहिए, इससे मेरा दिल टूट जाएगा, बस। जीव विज्ञान के बारे में वास्तव में दिलचस्प हॉलमार्क में से एक प्रतिरूपकता है। आप जानते हैं, अमीनो एसिड से लेकर प्रोटीन तक, कॉम्प्लेक्स तक, बड़ी चीजों से लेकर कोशिकाओं, ऑर्गेनेल, ऊतकों और अंगों तक, और इसी तरह, कई पैमानों पर एक प्रकार की प्रतिरूपकता होती है। और, आप अमीनो एसिड के साथ खिलवाड़ कर सकते हैं या प्रोटीन के साथ खिलवाड़ कर सकते हैं या आप विभिन्न पैमानों पर काम कर सकते हैं। इस तरह, सब कुछ नहीं होना चाहिए परमाणु द्वारा पुन: डिज़ाइन किया गया परमाणु। आप भागों को फिर से डिज़ाइन कर सकते हैं या इसी तरह प्रतिरूपकता एक हिस्सा है। फिर आप इन बिल्डिंग ब्लॉक्स को लेना शुरू कर सकते हैं और उन्हें दिलचस्प तरीकों से एक साथ रखना शुरू कर सकते हैं, और हमने स्पष्ट रूप से इसे कई अलग-अलग तरीकों से देखा है। तो, क्या प्राकृतिक चयन के पहलू वास्तव में यहां इंजीनियरिंग क्षमता को चला रहे हैं या आप ऐसे समय के बारे में सोच सकते हैं जहां वे विरोध में हैं? क्योंकि ऐसा होना जरूरी नहीं है।

जेनिफर: ठीक है। नहीं, ऐसा होना जरूरी नहीं है। जैसा कि आप सवाल पूछ रहे थे, मैं राइबोसोम के साथ हमारे साझा इतिहास के बारे में सोच रहा था। क्योंकि, आप जानते हैं, 1980 के दशक में जब लोग इन उत्प्रेरक आरएनए की खोज कर रहे थे, तो प्रकृति में जो कुछ नहीं मिला उसे इंजीनियर करने में सक्षम होने के बारे में जबरदस्त उत्साह था। मुझे लगता है कि अब, यदि आप पीछे मुड़कर देखें, तो राइबोसोम पर बहुत सारी इंजीनियरिंग करना इतना आसान नहीं रहा है, ताकि वे प्रकृति में पाए जाने वाले कार्यों से अलग तरीके से काम कर सकें। फिर यदि आप स्वाभाविक रूप से देखें, तो हम यह भी पाते हैं कि बड़ी संख्या में विविध प्रकार के राइबोसोम नहीं होते हैं।

VIJAY: एंजाइमों की तुलना में, जिनमें बहुत विविधता होती है।

जेनिफर: बिल्कुल। तो, मुझे लगता है कि यह एक उदाहरण है जहां आपकी परिकल्पना टिकी हुई है। फिर, सीआरआईएसपीआर के साथ, यह इस अर्थ में एक तरह से विपरीत है कि हम प्रकृति में सीआरआईएसपीआर/कैस प्रोटीन के बहुत विविध रूपों को देखते हैं। उनके पास एक ही तंत्र है, लेकिन वे थोड़ा अलग तरीके से काम करते हैं। इसलिए मुझे लगता है कि यह सुसंगत है, कम से कम इस विचार के साथ कि हम प्रयोगशाला में पाते हैं, कि प्रकृति ने इसे डीएनए में हेरफेर करने के लिए, या कुछ मामलों में आरएनए, कोशिकाओं में एक बहुत ही व्यवहार्य मंच के रूप में पाया है।

विजय: हाँ। मैं हमेशा उस पल की तलाश में रहता हूं जहां हमें लगता है कि हमने वह बदलाव किया है। वह क्षण वास्तव में सहयोगियों को लाने या उद्यम वित्त पोषण करने के लिए अनुसंधान निधि में डालने के बारे में सोचने के लिए महत्वपूर्ण है। आप कैसे जानते हैं कि हमने उस पल को पाया है? ऐसा लगता है कि आपको कुछ चीजों को आजमाने की जरूरत है। 

मेरा मतलब है, पृथ्वी पर सबसे महत्वपूर्ण उत्प्रेरक मशीनरी में से एक, राइबोसोम, एक राइबोजाइम है। तो, आपको इससे बहुत उम्मीदें हो सकती हैं। लेकिन यह होना जरूरी नहीं है। जब तक आप पढ़ सकते हैं, लिख सकते हैं, संपादित कर सकते हैं, संशोधित कर सकते हैं, तब तक आप वेरिएंट बनाना शुरू कर सकते हैं और इन चीजों को करने की कोशिश करना शुरू कर सकते हैं। और जब कुछ हो रहा हो तो कुछ चीजें इंजीनियर की जाएंगी। मुझे लगता है कि आप देखेंगे कि यह पकड़ता है या नहीं। हम इसे विज्ञान और स्टार्टअप्स में देखते हैं, जहां बस लोग जमा होने लगते हैं और महसूस करते हैं कि वास्तव में यहां कुछ है।

जेनिफर: हाँ। अच्छा, मैं आपको थोड़ा बताता हूँ। जब हम 2000 के दशक के मध्य में CRISPR प्रोटीन पर काम करना शुरू कर रहे थे, तो हमें यह विचार आने लगा कि ये शोध उद्देश्यों के लिए बहुत उपयोगी एंजाइम हो सकते हैं। इसलिए, एक उद्यम पूंजीपति के साथ मेरी पहली कॉल एक कॉल थी जहां मैंने उन्हें इन सीआरआईएसपीआर/कैस प्रोटीन के लिए हमारे पास मौजूद डेटा का वर्णन किया था जो आरएनए को बहुत ही बांध और काट सकता है सटीक फैशन, और आप विशेष आरएनए अनुक्रमों का पता लगाने के तरीके के रूप में उस गतिविधि का उपयोग कैसे कर सकते हैं। आप जानते हैं, हमने फोन पर बात करते हुए एक घंटा बिताया, "इसके लिए हत्यारा ऐप क्या है?" और वास्तव में कुछ भी नहीं मिला। विचार थे लेकिन यह वास्तव में जेल नहीं था और आप इसे और अधिक उपयोगी बनाने के लिए इस तरह के प्रोटीन को कैसे संशोधित करेंगे? यह वास्तव में स्पष्ट नहीं है। इसलिए, मैं उस कॉल से यह सोचकर दूर आया, "ठीक है, ठीक है, यह शायद अभी तक एक ऐसे बिंदु पर नहीं है जहाँ इसे बहुत सारी दिशाओं में विस्तार करने का उस तरह का अवसर मिलने वाला है।"

और वह Cas9 से बहुत अलग था, है ना? क्योंकि जिस तरह से आप तुरंत जानते थे, आपको किसी से पूछने की जरूरत नहीं थी। यह ऐसा था, हाँ, यह स्पष्ट रूप से कुछ ऐसा होने जा रहा है जो वास्तव में उपयोगी होने वाला है। फिर सवाल यह था कि आप इसे अलग-अलग काम करने के लिए कितना व्यापक रूप से तैयार कर सकते हैं? और, जैसा आपने कहा, जैसे-जैसे लोग एक क्षेत्र में कूदना शुरू करते हैं, और वे अपनी परियोजनाओं में कर्षण प्राप्त करना शुरू करते हैं, और आप घातीय वृद्धि देखते हैं। यह वास्तव में रोमांचक है जब आप देखते हैं कि विज्ञान में ऐसा हो रहा है। हमने इसे पिछले कुछ वर्षों में इमेजिंग तकनीकों के क्षेत्र में भी देखा है, साथ ही साथ कैंसर इम्युनोथैरेपी में, जहां बहुत सारे अवसर हैं और बहुत सारे लोग इसमें कूद रहे हैं। मैं उत्सुक हूं कि आप इस बारे में कैसे सोचते हैं, वह भी, अपनी वीसी टोपी के साथ।

सीआरआईएसपीआर जैसी प्रौद्योगिकियां अक्सर बाएं क्षेत्र से इस अर्थ में निकलती हैं कि वे मौलिक जिज्ञासा से प्रेरित विज्ञान से आती हैं।

लेकिन कभी-कभी जब ऐसा होता है, तो लोगों को टनल विजन भी मिल सकता है, है ना? हर कोई एक दिशा में काम करना शुरू कर देता है। फिर भी, वहाँ पर कुछ बहुत दिलचस्प हो सकता है कि भीड़ पर ध्यान केंद्रित नहीं है लेकिन वास्तव में वास्तव में वास्तव में महत्वपूर्ण है। तो, आप इस बारे में कैसे सोचते हैं जब आप किसी क्षेत्र में इस तरह के घातीय उन्माद को देखते हैं और फिर भी आपको लगता है कि शायद हम कुछ याद कर रहे हैं?

विजय: यह वास्तव में कठिन प्रश्न है। किसी भी चीज़ की तरह, आप इसे एक पोर्टफोलियो के साथ संभालते हैं, है ना? चाहे वह अलग-अलग काम करने वाले आपकी प्रयोगशाला में स्नातक छात्रों और पोस्टडॉक्स का पोर्टफोलियो हो, या डॉलर का पोर्टफोलियो, या कंपनियों का पोर्टफोलियो, विचारों का पोर्टफोलियो हो। मुझे लगता है कि कुछ सबसे रोमांचक चीजें विपरीत हैं। लेकिन, इसके साथ ही, यह सब कुछ है कि क्या डेटा सामने आता है और क्या वास्तव में कुछ है। एक चीज जो मेरे सबसे मजबूत सलाहकारों ने मुझ पर हमेशा लागू की, वह यह है कि पीआई के रूप में या निवेशकों के रूप में, हमें कुछ अच्छे स्वाद की समझ होनी चाहिए, है ना? कुछ अनुमान के बारे में कुछ समझ है, कुछ रुचियां कहां हैं या यहां तक ​​​​कि हमारी जिज्ञासा कहां है, है ना?

जेनिफर: मैं और अधिक सहमत नहीं हो सका। एक परियोजना के बारे में बहुत ही वास्तविक भावना के बारे में कुछ निर्विवाद है।

अपनी दिशा चुनना

विजय: आप जानते हैं, अब आप कई स्टार्टअप के संस्थापक या सह-संस्थापक रह चुके हैं। आपने किस तरह के सबक सीखे हैं या आप उन लोगों को क्या सलाह देंगे जो आपके पीछे आ रहे हैं जो उन नक्शेकदम पर चलना चाहते हैं? विशेषकर उन सभी चीजों को देखते हुए जो हम कर सकते हैं जो हम कुछ साल पहले भी नहीं कर सकते थे। यह कंपनी निर्माण के बारे में आपके सोचने के तरीके को कैसे प्रभावित करता है?

जेनिफर: तो, मैं इस समय वास्तव में, विजय के साथ संघर्ष कर रहा हूं, क्योंकि ऐसे कई अवसर हैं जो CRISPR जीव विज्ञान और प्रौद्योगिकी से निकलने वाले कुछ कामों पर आधारित हैं जो एक कंपनी के लिए तैयार हो सकते हैं। जैसे, CRISPR के साथ एक चुनौती डिलीवरी का पूरा सवाल है। आप CRISPR अणुओं को कोशिकाओं में कैसे पहुँचाते हैं, चाहे वह पौधों में हो या लोगों में हो? यह एक समस्या है, है ना? और यह एक ऐसी समस्या है जिसका वास्तव में व्यापक तरीके से समाधान नहीं किया गया है। तो, क्या यह इंजीनियरिंग की समस्या है? हाँ। लेकिन क्या इसके लिए भी कुछ मौलिक खोज की आवश्यकता होगी? मुझे लगता है कि शायद इसका जवाब हां है। तो, आप दोनों की तरह की जरूरत है। 

तो, क्या यह किसी कंपनी में बेहतर है या अकादमिक प्रयोगशालाओं में बेहतर है? दोबारा, जवाब शायद दोनों है। फिर, यह पता लगाने की कोशिश कर रहा है कि आप इस तरह की चुनौती को कैसे पार करते हैं और सही लोगों के साथ एक कंपनी टीम बनाते हैं। आदर्श रूप से, ऐसा कुछ करने के लिए, आप इसे सही निवेशकों के साथ करेंगे जो यह स्वीकार कर रहे हैं, "हाँ, यह एक अल्पकालिक समस्या नहीं है। इसे कुछ समय में सुलझा लिया जाएगा।" उम्मीद है, आपके पास कुछ कम-अवधि के लक्ष्य हैं, ताकि कंपनी के नजरिए से, आप कर्षण प्राप्त कर सकें। लेकिन आपके पास एक ऐसी टीम होनी चाहिए जो वास्तव में कुछ सफलता हासिल करने के लिए R&D प्रयास करने के लिए तैयार हो।

जिम्मेदारी से आगे बढ़ना

VIJAY: तो, इस दुनिया के बारे में सोच रहे हैं, शायद अब से 10, 20 साल बाद। आप इंजीनियर CRISPR के बारे में सोचते हैं, बाकी जीव विज्ञान को इतने अलग-अलग तरीकों से इंजीनियरिंग करते हैं। हम स्वास्थ्य सेवा के बारे में बात कर सकते हैं, हम ऊर्जा के बारे में बात कर सकते हैं, और जलवायु परिवर्तन के बारे में बात कर सकते हैं, हम ग्रह पर 10 अरब लोगों को स्थायी, स्वस्थ तरीके से खिलाने के बारे में बात कर सकते हैं। जब मैं बहुत सारी चुनौतियों के बारे में सोचता हूं जो दुनिया का सामना कर रही हैं, तो वे स्वाभाविक रूप से किसी न किसी स्तर पर जैविक हैं, या हम जिस प्रकार की इंजीनियरिंग जीव विज्ञान तकनीकों का उपयोग कर रहे हैं, उन्हें संबोधित किया जा सकता है। 

मैं उत्सुक हूं कि आप सिद्धांतों के बारे में कैसे सोचते हैं कि हम क्या कर सकते हैं, क्योंकि फ्लिप पक्ष भी संभावित रूप से डरावना है, है ना? वे चीजें जो लोग इस महान शक्ति के साथ कर सकते थे—और वे जो हमने वर्णित किया उसके विपरीत करना चाह सकते थे। मैं उत्सुक हूं कि आप इस नई शक्ति को कैसे संभालना चाहिए, इसके लिए मार्गदर्शक सिद्धांतों के बारे में आप क्या सोचते हैं।

जेनिफर: कूल। बहुत खूब। आपने मुझे यहां अंत में एक कठिन फेंक दिया, विजय। खैर, मुझे लगता है कि समाधान का वह हिस्सा सक्रिय जुड़ाव से आता है। मैं का बहुत बड़ा समर्थक हूं पारदर्शिता और सगाई वैज्ञानिक, विशेष रूप से अकादमिक वैज्ञानिक, उस अकादमिक हाथीदांत टॉवर के बाहर के लोगों के साथ। मुझे लगता है कि यह बहुत महत्वपूर्ण है। यह निश्चित रूप से मेरे लिए, ईमानदारी से, पिछले कुछ वर्षों में CRISPR के साथ सभी चुनौतियों के बारे में सोचने में मददगार रहा है। और पसंद करें आपने कहा, इसके साथ कई वैज्ञानिक अवसर हैं, तो किन पर ध्यान केंद्रित करना सबसे महत्वपूर्ण होगा? वह एक सवाल है। लेकिन फिर यह भी सुनिश्चित कर लें कि तकनीक उन तरीकों से आगे बढ़ रही है जो उत्पादक हैं और विनाशकारी नहीं हैं, है ना? इसलिए, मेरे लिए, मुझे लगता है कि यह वास्तव में यथासंभव व्यापक रूप से शामिल होने के बारे में है, लेकिन साथ ही तालमेल बनाने के तरीकों की तलाश कर रहा है।

आइए जलवायु परिवर्तन का उदाहरण लें। यह शायद बड़ा अस्तित्वगत खतरा है जिसका हम अभी पूरी मानवता में सामना कर रहे हैं। क्या इसे जैविक समाधानों से संबोधित करना उचित है? बिल्कुल। तो, सवाल यह है कि ऐसा कैसे किया जाए। सीआरआईएसपीआर उदाहरण पर वापस जा रहे हैं, जिस तरह से मैं इसके बारे में सोच रहा हूं वह है सहयोगियों के साथ काम करना जो मृदा माइक्रोबायोम पर केंद्रित हैं। ऐसे कौन से तरीके हैं जिनसे आप कार्बन कैप्चर को बढ़ाने के लिए मिट्टी के रोगाणुओं में हेरफेर कर सकते हैं, लेकिन भोजन के उत्पादन को बढ़ाने के लिए, और मिट्टी और कृषि के दृष्टिकोण से बदलती जलवायु के मुद्दों से निपट सकते हैं? तो, वह एक क्षेत्र है। अब, क्या मैं इस पर काम कर रहा हूँ? यह सही नहीं है? लेकिन यह कुछ ऐसा है जहां मैं दूसरों को ऐसा करने में सक्षम बनाना चाहता हूं ताकि समूहों को बुलाया जा सके और लोगों को इस बात से अवगत कराया जा सके कि इस तकनीक के साथ क्या अवसर हैं जो उन समस्याओं पर लागू हो सकते हैं जिन पर वे काम कर रहे हैं।

विजय: हाँ। आप जानते हैं, जब मैं इस प्रश्न के बारे में सोचता हूं, तो मुझे लगता है कि मेरे लिए नॉर्थ स्टार उन चीजों को करने की कोशिश कर रहा है जो हमें लगता है कि मौजूदा जीव विज्ञान के साथ संरेखण में हो सकती हैं। तो, आप जीवाश्म ईंधन के बारे में सोचते हैं, जहां आप यह सब सामान जमीन से बाहर पंप करते हैं, और फिर आपके पास यह सब अवशिष्ट कचरा होता है, जिसे शायद हमने प्लास्टिक में बदल दिया है, जो विभिन्न प्रकार के कचरे में बदल जाता है। 

लेकिन जीव विज्ञान में प्रमुख सिद्धांतों में से एक चीजों के लिए परिपत्र प्रकृति रहा है जहां मुख्य इनपुट सूर्य से आने वाली ऊर्जा है, लेकिन बाकी साथ चलते हैं, क्योंकि हमेशा अज्ञात अज्ञात होने जा रहे हैं। लेकिन अगर हम उस तरह के संरेखण पर टिके रह सकते हैं, तो हमारे पास एक मौका है। और जो चीज मुझे सीआरआईएसपीआर या अन्य बायोइंजीनियरिंग प्रौद्योगिकियों के बारे में वास्तव में उत्साहित करती है वह यह है कि ऐसा लगता है कि यह प्रकृति के साथ संरेखण में रहने की सबसे अच्छी उम्मीद है क्योंकि हम इसे उम्मीद से अधिक प्राकृतिक तरीके से कर रहे हैं।

जेनिफर: नहीं, यह बहुत दिलचस्प है। और यह इस सवाल पर वापस आता है कि इंजीनियर जीव प्राकृतिक हैं या नहीं? मेरा मतलब है, तुम सही हो। यदि आप उन जीवों तक पहुंचने के लिए इंजीनियरिंग का उपयोग कर रहे हैं जो अस्तित्व में होंगे यदि उनके पास विकसित होने के लिए पर्याप्त समय था, तो यह सिर्फ इतना है कि आप एक लाख साल इंतजार नहीं करना चाहते हैं, है ना?

विजय: बिल्कुल सही। आप इसे सही तरीके से जारी रखने के लिए कर्लिंग की तरह, इसे थोड़ा-थोड़ा करके शूट कर रहे हैं, लेकिन कुछ भी चरम पर नहीं है।

तो बस आखिरी मिनट में, सीआरआईएसपीआर एक ऐसी तकनीक का उदाहरण है जो जनता में बहुत व्यापक रूप से प्रसिद्ध है। मुझे लगता है कि लोग इसके बारे में बहुत सी अलग-अलग बातें सुनते हैं। मैं उत्सुक हूं कि क्या ऐसा कुछ है जो आप चाहते हैं कि जनता आपके द्वारा किए गए विज्ञान के बारे में बेहतर समझ सके?

जेनिफर: ठीक है, मुझे लगता है कि यह वापस आता है जहां हमने शुरुआत की थी, एक तरह से। मुझे लगता है कि यह समझना महत्वपूर्ण है कि सीआरआईएसपीआर जैसी प्रौद्योगिकियां अक्सर बाएं क्षेत्र से इस अर्थ में निकलती हैं कि वे मौलिक जिज्ञासा-संचालित विज्ञान से आती हैं। इसलिए, उस तरह के काम का समर्थन करना वास्तव में महत्वपूर्ण है, उन लोगों के साथ मिलकर जो उन खोजों को ले रहे हैं और उन्हें लागू कर रहे हैं। ऐसा कुछ यूं ही नहीं बनता है, है ना? इसे मौलिक विज्ञान की एक अधिक स्टोकेस्टिक प्रक्रिया द्वारा उजागर किया जाना है।

28 जून 2022 को पोस्ट किया गया