विश्लेषण : रासायनिक जीवसृष्टी निर्माण करणे शक्य? शास्त्रज्ञांचे कृत्रिम पेशी तयार करण्याचे नवे संशोधन काय सांगते?

कृत्रिम पेशी तयार करण्यासंबंधी नवे संशोधन

अमेरिकेतील संश्लेषण जीवशास्त्रज्ञ डॉ. केट अडमाला यांच्या नेतृत्वाखाली शास्त्रज्ञांच्या चमूने प्रयोगशाळेत पेशींची निर्मिती केली. ही अशी पेशी आहे जी नैसर्गिकरीत्या जन्माला आलेली नाही, तर ती मानवनिर्मित आहे. ती इतर पेशींसारखीच कार्य करते, असे अडमाला म्हणाल्या. या पेशी सजीव वाटत असल्या तरी त्या सजीव नाहीत. डॉ. अडमाला यांनी त्यांच्या या निर्मितीला ‘स्पडसेल’ (SpudCell) असे नाव दिले, कारण ती दिसायला बटाट्यासारखी होती. याचे पेटंट घेण्याऐवजी यावर अधिक संशोधन करण्यासाठी त्या शास्त्रज्ञांचा एक गट तयार करत आहेत; या गटाचे लक्ष ‘स्पडसेल्स’ना अधिक ‘जिवंत’ स्वरूप देण्यावर आणि त्यांना नवीन प्रकारच्या प्रयोगांसाठी अनुकूल करण्यावर असेल.

या पेशींबाबतचे पुढील संशोधन काय असेल?

डॉ. अडमाला आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी एक ना-नफा तत्त्वावर चालणारी संशोधन संस्था स्थापन केली आहे. शास्त्रज्ञांच्या मते ही संस्था पुढील दशकात या प्रयत्नांवर कोट्यवधी डॉलर खर्च करेल. यात शेकडो शास्त्रज्ञ सहभागी होतील अशी अपेक्षा आहे. नैसर्गिक पेशी ज्या गोष्टी सांगू शकत नाहीत, त्या गोष्टी कृत्रिम पेशी (synthetic cells) सांगू शकतील, अशी शास्त्रज्ञांना आशा आहे; यात जीवनाच्या अगदी प्राथमिक स्वरूपासाठी किती जनुकांची (genes) आवश्यकता असते, यासारख्या मूलभूत प्रश्नांचाही समावेश आहे. भविष्यात कृत्रिम पेशींना अशा प्रकारे विकसित केले जाऊ शकते की त्या नैसर्गिक पेशींना न जमणारी कामे करू शकतील; उदाहरणार्थ, नवीन प्रकारची औषधे तयार करणे किंवा वातावरणातून मोठ्या प्रमाणात कार्बन डायऑक्साइड शोषून घेणे. सैद्धांतिकदृष्ट्या, विकसित केलेल्या ‘स्पडसेल्स’द्वारे अशा अनेक प्रकारची प्रथिने (proteins) तयार केली जाऊ शकतात, जी नैसर्गिक पेशींकडून तयार करून घेणे शक्य नसते; इतकेच काय, तर रॉकेटच्या इंधनासारखी विषारी रसायनेही त्यातून निर्माण केली जाऊ शकतात.

याआधीचे संशोधन काय?

१९९० च्या दशकात, दिवंगत जीवशास्त्रज्ञ क्रेग व्हेंटर यांच्या नेतृत्वाखालील एका चमूने १,००० पेक्षा कमी जनुके असलेल्या एका सूक्ष्मजीवाचा अभ्यास सुरू केला. ‘जे. क्रेग वेंटर इन्स्टिट्यूट’चे जीवशास्त्रज्ञ जॉन ग्लास यांच्या नेतृत्वाखालील चमूने त्या सूक्ष्मजीवाच्या जनुकीय रचनेला (जीनोम) ५२५ अत्यावश्यक जनुकांपर्यंत कमी केले. २०१६ च्या एका शोधनिबंधात या चमूने असे नमूद केले की, त्यापैकी एकतृतीयांश जनुके काय कार्य करतात हे त्यांना माहीत नव्हते. डॉ. ग्लास आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी गेल्या दशकात हे कोडे सोडवण्याचा प्रयत्न केला आहे, आणि त्यापैकी ५६ जनुके काय करतात हे ते अजूनही सांगू शकलेले नाहीत. ‘‘अजूनही अशी महत्त्वपूर्ण कार्ये आहेत जी प्रत्येक पेशीला करावी लागतात, पण ती आपल्याला माहीत नाहीत,’’ असे डॉ. ग्लास म्हणाले.

आधीच्या संशोधनात नवीन प्रयोगाने कोणती भर?

१९९० च्या दशकापासून, अनेक प्रयोगशाळांनी यावर प्रयोग केले. त्यापैकी काहींनी तेलकट रेणूंपासून पोकळ बुडबुडे बनवण्याच्या पद्धती परिपूर्ण केल्या आहेत. इतरांनी त्या बुडबुड्यांमध्ये साधे जनुकीय रेणू बंदिस्त करण्याचे मार्ग शोधले आहेत. परंतु शास्त्रज्ञांना हे तुकडे एकत्र जोडून अधिक गुंतागुंतीच्या प्रणाली तयार करणे अवघड जात होते, मग पेशी म्हणता येईल अशी रचना तयार करणे तर दूरचीच गोष्ट होती. डॉ. अडमाला यांनी एका मूलभूत आव्हानाला सामोरे जाण्याचा निर्णय घेतला: पेशी विभाजन. नैसर्गिक पेशी प्रथिनांच्या मदतीने विभाजित होते, जी प्रथिने एकत्र येऊन तिच्या आतील भिंतीला घट्ट धरून ठेवणारी एक कडी तयार करतात. ही कडी स्वतःला अधिक घट्ट गुंडाळते, ज्यामुळे पेशीचे दोन तुकडे होतात. इतर प्रथिने विंचप्रमाणे (यांत्रिक रहाट) काम करतात, डीएनए आणि इतर रेणू तयार होत असलेल्या पेशींमध्ये पोहोचवतात, जेणेकरून त्यांना जिवंत राहण्यासाठी आवश्यक घटक मिळतील. सुरुवातीला, डॉ. अडमाला यांनी नैसर्गिक प्रणालीची एक सोपी आवृत्ती तयार करण्याचा प्रयत्न केला. पण नंतर त्यांनी खऱ्या पेशींची अजिबात नक्कल न करण्याचे ठरवले. डॉ. अडमाला आणि त्यांच्या चमूने असे बुडबुडे तयार केले, जे त्यांच्याभोवती तरंगणारी प्रथिने पकडू शकतील. जेव्हा एखादा बुडबुडा पुरेशी प्रथिने गोळा करतो, तेव्हा त्याचा पृष्ठभाग आतल्या बाजूला वाकू लागतो आणि अखेरीस त्याचे दोन तुकडे होतात. या यशामुळे संशोधकांना संपूर्णपणे एक कृत्रिम पेशी तयार करण्याचा प्रयत्न करण्याची प्रेरणा मिळाली. संशोधकांनी त्यांच्या कृत्रिम पेशीला एका विषाणू आणि काही जनुकेदेखील दिली. त्यांनी डीएनएची नक्कल करण्यासारख्या मूलभूत कामांसाठी ३६ जनुके निवडली.