नई फेज़ Tn-seq विधि आवश्यक जीनों का मानचित्रण करती है और आनुवंशिक सामग्री जोड़ती है

एक नई विधि का उद्देश्य फेज़ के जीनोम के उन हिस्सों की पहचान करके और उनमें अतिरिक्त आनुवंशिक सामग्री पहुँचाकर फेज़ का अध्ययन तथा उनमें बदलाव करना आसान बनाना है, जो उनके लिए आवश्यक हैं। फेज़ Tn-seq नामक इस तकनीक का परीक्षण विभिन्न फेज़ पर किया गया और इससे दो इंजीनियर्ड उत्परिवर्तन वाले फेज़ भी तैयार किए गए।

यह कार्य Nature Microbiology में प्रकाशित हुआ है, जिसे nature.com के माध्यम से प्रकाशित किया गया। इसके डेवलपर्स का कहना है कि यह तरीका फेज़ अनुसंधान की दो लंबे समय से चली आ रही बाधाओं से निपटने में मदद कर सकता है: फेज़ कैसे काम करते हैं, इसकी सीमित जानकारी और संभावित चिकित्सीय उपयोग के लिए उन्हें तेज़ी से फिर से डिज़ाइन करने में कठिनाई।

फेज़ बैक्टीरिया के विकास को प्रभावित करने वाली महत्वपूर्ण शक्तियाँ हैं और रोगाणुरोधी के रूप में उनके संभावित उपयोग की जाँच की जा रही है। प्रगति इस बात को समझने पर निर्भर करती है कि कौन-से फेज़ जीन आवश्यक हैं, संक्रमण के दौरान उन जीनों का उपयोग कैसे होता है और फेज़ को निष्क्रिय किए बिना उसमें नई आनुवंशिक सामग्री कैसे डाली जा सकती है। नई विधि का उद्देश्य एक ही जीनोम-व्यापी रणनीति के माध्यम से इन सभी सवालों का समाधान करना है।

फेज़ जीनों की जाँच का एक व्यापक तरीका

फेज़ Tn-seq में Tn5 ट्रांसपोज़ॉन म्यूटाजेनेसिस, एंटी-CRISPR गतिविधि पर आधारित चयन और डीप सीक्वेंसिंग का संयोजन किया जाता है। व्यापक रूप से कहें तो ट्रांसपोज़ॉन म्यूटाजेनेसिस जीनोम में अलग-अलग बिंदुओं पर इंसर्शन कराता है। इसके बाद शोधकर्ता यह जाँच सकते हैं कि चयन के बाद कौन-से इंसर्शन बने रहते हैं और सीक्वेंसिंग के माध्यम से यह निर्धारित कर सकते हैं कि वे कहाँ हुए।

फेज़ पर लागू किए जाने पर यह विधि एक-एक करके जीनों की जाँच करने के बजाय जीनोम के अनेक स्थानों का सर्वेक्षण संभव बनाती है। यह विधि विविध फेज़ पर कारगर रही, जिनमें वह जंबो फेज़ भी शामिल है जो एक नाभिक बनाता है। अध्ययन के संदर्भ में यह परिणाम महत्वपूर्ण है, क्योंकि इससे पता चलता है कि यह तरीका किसी एक फेज़ प्रकार या जीनोम संगठन तक सीमित नहीं है।

जीनों के आवश्यक होने से जुड़े इन निष्कर्षों में दो अन्य स्रोतों से मिले प्रमाणों के साथ भी सामंजस्य था: संरचनात्मक प्रोटीओमिक्स और कोर जीनों का संरक्षण। संरचनात्मक प्रोटीओमिक्स से फेज़ के घटकों के बारे में जानकारी मिली, जबकि संरक्षित कोर जीनों की तुलना ने इस बात का स्वतंत्र संकेत दिया कि कौन-से जीन विभिन्न फेज़ में बने रहते हैं। इन तरीकों के बीच सामंजस्य ने इंसर्शन-आधारित मापों की उपयोगिता का समर्थन किया।

ट्रांसपोज़ॉन इंसर्शन के पैटर्न में जीनों के आवश्यक होने से आगे की जानकारी भी मौजूद थी। इंसर्शन किन स्थानों पर हुए, इसमें दिखने वाले झुकावों से लेखकों को यह अनुमान लगाने में मदद मिली कि ट्रांसक्रिप्शन किस दिशा में आगे बढ़ता है। इन्हीं पैटर्नों से उन क्षेत्रों की पहचान करने में भी मदद मिली, जो शुरुआती चरण में इंजेक्ट किए जाते हैं और जो ऊँचे स्तर पर अभिव्यक्त होते हैं।

कुछ दिनों में फेज़ की इंजीनियरिंग

शोधकर्ताओं ने नई आनुवंशिक सामग्री पहुँचाने के वाहक के रूप में भी ट्रांसपोज़ॉन का उपयोग किया। अध्ययन के अनुसार, इससे कुछ ही दिनों के भीतर फेज़ में आनुवंशिक सामग्री जोड़ना संभव हुआ। यह फेज़ इंजीनियरिंग का ऐसा तेज़ रास्ता उपलब्ध कराता है, जो प्रत्येक फेज़ जीनोम की कम पूर्ण समझ पर निर्भर रहने वाली विधियों की तुलना में अधिक तेज़ है।

इस कार्य में कृत्रिम बुद्धिमत्ता द्वारा डिज़ाइन की गई Acr ट्रांसपोज़ॉन प्रणाली भी शामिल थी। इस प्रणाली को ऑर्थोगोनल बताया गया और इसका उपयोग फेज़ डबल म्यूटेंट तैयार करने के लिए किया गया, यानी ऐसे फेज़ जिनमें दो इंजीनियर्ड उत्परिवर्तन होते हैं। इसका शामिल होना इस विधि को पहले से मौजूद जीनों के मानचित्रण से आगे ले जाता है: यही सामान्य टूलकिट जानबूझकर संयुक्त आनुवंशिक बदलावों वाले फेज़ बनाने में भी मदद कर सकता है।

शोधकर्ताओं ने यह भी दिखाया कि उन फेज़ में ट्रांसपोज़ॉन इंसर्शन संभव है, जिनके DNA में हाइपरमॉडिफिकेशन होता है। इस तरह के रासायनिक संशोधन फेज़ जीनोम में बदलाव करना या उनका विश्लेषण करना अधिक कठिन बना सकते हैं। इन फेज़ में इंसर्शन का प्रदर्शन इस तकनीक को लागू किए जा सकने वाले तंत्रों की सीमा को बढ़ाता है।

यह उपकरण क्यों महत्वपूर्ण है

अध्ययन फेज़ Tn-seq को किसी एक सीमित कार्य के लिए बनाई गई विधि के बजाय एक बहुउपयोगी प्लेटफ़ॉर्म के रूप में प्रस्तुत करता है। इसका उपयोग आवश्यक जीनों की पहचान करने, ट्रांसक्रिप्शन और शुरुआती जीनोम डिलीवरी से जुड़े संकेत प्राप्त करने, आनुवंशिक सामग्री जोड़ने और डबल म्यूटेंट बनाने के लिए किया जा सकता है। विभिन्न फेज़ पर इसका प्रदर्शन इस दावे का केंद्रीय आधार है।

यह विधि अपने आप में फेज़ जीवविज्ञान से जुड़े हर सवाल का समाधान नहीं करती, लेकिन यह जीनोम-व्यापी प्रमाण अधिक तेज़ी से जुटाने का तरीका उपलब्ध कराती है। इससे फेज़ कैसे विकसित होते हैं और कैसे काम करते हैं, इसकी समझ बेहतर हो सकती है और साथ ही उन्हें रोगाणुरोधी के रूप में विकसित करने के प्रयासों को भी समर्थन मिल सकता है।

लेखकों का व्यापक उद्देश्य फेज़ को व्यवस्थित प्रयोगों के लिए अधिक सुलभ बनाना है। म्यूटाजेनेसिस, एंटी-CRISPR-आधारित चयन और डीप सीक्वेंसिंग को एक साथ लाकर यह तरीका खोज और इंजीनियरिंग को एक ही कार्यप्रवाह में जोड़ता है। इसलिए यह अध्ययन फेज़ Tn-seq को फेज़ जीनोम की जाँच करने और भविष्य की फेज़-आधारित चिकित्सा में उनका उपयोग करने, दोनों के लिए एक आधार के रूप में प्रस्तुत करता है।