జన్యు ఇంజనీరింగ్ అనునది ఒక సాంకేతిక ప్రక్రియ ఇది ఐయోటెక్నాలజీ విజ్ఞానంలో ఒక భాగం, పునః సంయోజక (డి.ఎన్.ఎ.)ను ఉపయోగించి ఒక సూక్ష్మజీవిలో గాని, మొక్కలోగాని, జంతువులోగాని జన్యు పదార్థాన్ని మానవునికి అనుకూల రీతిలో మార్పుచేసే ప్రక్రియను జన్యు ఇంజనీరింగ్ అంటారు. ఈ ప్రక్రియలో ఉద్దేశ్యపూర్వకంగా ఒక జీవి యొక్క జన్యు పదార్థాన్ని మార్పు చెందిస్తారు. సాధారణంగా ఒక జీవిలోని జన్యు పదార్థాన్ని మనం అనుకున్న రీతిలో మార్పు చెందించలేము కాని జన్యు ఇంజనీరింగ్ పద్ధతి ద్వారా మనం కోరుకున్న జన్యువును కోరుకున్న జీవిలోకి సులభంగా మార్పు చెందించవచ్చు.
జన్యు ఇంజనీరింగ్ అనువర్తనాలు
జన్యు ఇంజనీరింగ్ వైద్యం, పారిశ్రామిక రంగం, పర్యావరణం, వ్యవసాయం, ఆహార రంగాలలో విప్లవాత్మక మార్పులను తీసుకువచ్చింది. వైద్యరంగంలో ఈ పద్ధతి ద్వారా మార్పుచెందించబడిన సూక్ష్మ జీవుల ద్వారా అనేక ఉత్పత్తులను తయారు చేస్తున్నారు. మానవుని నుంచి ఇన్సులిన్ జన్యువును ఇ-కొలై అనే బాక్టీరియాలోకి ప్రవేశపెట్టి ఇన్సులిను తయారు చేస్తున్నారు. అలాగే తక్కువ పరిమాణంలో ఉంటూ అధిక విలువగలిగిన ఉత్పత్తులైన పెరుగుదల హార్మోను, రికాంబినెంట్ వ్యాక్సిన్లు, ఇంటర్ ఫెరాన్లను తయారుచేయడం జరుగుతున్నది. ఇంటర్ ఫెరాన్లు నేడు క్యాన్సర్‌ను నయం చేయడానికి ఉపయోగిస్తున్నారు. మానవునిలో రోగనిరోధక శక్తిని పెంపొందించి టి-కణాలను ఉత్తేజపరిచే ఇంట ల్యుకేన్, ట్యూమర్ కణాలను నాశనం చేసే ట్యుమర్ క్రోసిన్ కారకం, రక్తం గడ్డకట్టించే కారకాలు మొదలైనవి జన్యు ఇంజనీరింగ్ పద్ధతుల ద్వారా ఉత్పత్తి చేస్తున్నారు. వ్యవసాయ రంగంలో జన్యు ఇంజనీరింగను ఉపయోగించి జన్యు పరివర్తన మొక్కలు మరియు జన్యుపరివర్తిత జంతువులను సృష్టించడం జరిగింది. జన్యు పరీవర్తన పంటలలో చీడపీడలను, కరువును, అధిక లవణీయత, అధిక ఉష్ణోగ్రతను ఎదుర్కొనే నూతన వంగడాలను ఏర్పరిచారు. పత్తిలో కాయ తొలుచు పురుగును ఎదుర్కొనడానికి బి.టి.పత్తి, వరిలో విటమిన్-ఎను ఉత్పత్తిచేసే గోల్డెన్ రైస్ వంటివి వీటికి ఉదాహరణలుగా చెప్పుకోవచ్చు. జన్యు ఇంజనీరింగ్ ద్వారా జన్యు పరీవర్తన జంతువులనుంచి రసాయనాలను, ప్రోటీనులను తయారు చేయడం జరుగుతున్నది. అధిక పాల ఉత్పత్తినినిచ్చే పాడి పశువుల రూపకల్పన, వివిధ వ్యాధులను తట్టుకొనే జంతువులు వంటివి ఈ పద్ధతిద్వారా రూపొందించడానికి అవకాశం ఏర్పడింది. పర్యావరణ రంగంలో జన్యు ఇంజనీరింగ్ పద్దతిద్వారా మార్పు చెందించబడిన సూక్ష్మజీవులను ఉపయోగించి చమురు తెట్టలను, కాలుష్య పదార్థాలను శుభ్రపరుస్తున్నారు. వ్యర్థ పదార్థాలను విచ్ఛిన్నం చేసి వాటి నుంచి ఏకకణ ప్రోటీనులను తయారు చేస్తున్నారు. ఖనిజాలను వెలికి తీయడానికి జన్యు ఇంజనీరింగ్ పద్ధతి ద్వారా మార్పు చెందించబడిన బాక్టీరియాలను విరివిగా ఉపయోగిస్తున్నారు. ఈ పద్ధతిని సూక్ష్మజీవ ఇంజనీరింగ్ అని పిలుస్తున్నారు. జన్యు ఇంజనీరింగ్ ద్వారా జన్యు పునఃసంయోజక టెక్నాలజీ ఉపయోగించి హేమూఫీలియా, థలసీమియా వంటి వ్యాధులకు జన్యు చికిత్స ద్వారా చికిత్స చేస్తున్నారు. పారిశ్రామికంగా జన్యు ఇంజనీరింగ్ ద్వారా ప్రోటీనులు, హార్మోనులు, విటమినులు, కర్బన ఆమ్లాలు వంటివి తయారు చేస్తున్నారు.
జన్యు ఇంజనీరింగ్ లోని వివిధ దశలు :
అవసరమైన జన్యువును వేరుచేయడం
ఒకజీవి నుంచి మరొక జీవిలోకి ప్రవేశపెట్టి జన్యువును మూడు విధాలుగా వేరు చేస్తారు. మొదటి పద్ధతిలో కావలసిన జన్యువు ఉన్న జీవి యొక్క మొత్తం జన్యు పదార్థాన్ని (డి.ఎన్.ఎ.)ను వేరుచేస్తారు. ఈ డి.ఎన్.ఎ.ను రిసైక్షన్ ఎండోన్యూక్లియేలు అనే ఎంజైముల సహాయంతో కత్తిరిస్తారు. ఈ విధంగా వచ్చిన డి.ఎన్.ఎ. ముక్కలను ఎలక్ట్రోపోరోసిస్ అనే సాంకేతిక ప్రక్రియ ద్వారా వేరుచేస్తారు. పొడవు ఆధారంగా వేరు వేరుగా ఉన్న డి.ఎన్.ఎ. ముక్కలను లేదా జన్యువును ఎన్నుకొంటారు. రెండవ పద్ధతిలో కావలసిన జన్యువు లేదా లక్షణం ఉన్న mRNA ను జీవి నుంచి వేరుచేస్తారు. ఈ mRNA నుంచి నిర్ణీత సంపూరక D.N.A.(CDNA)ను తయారు చేస్తారు. దీనిలో మనకు కావలసిన జన్యువు ఉంటుంది. మూడవ పద్దతిలో కావలసిన జన్యువును రసాయనాలను ఉపయోగించి సింథి సైజర్ అనే పరికరంలో కృత్రిమంగా తయారు చేస్తారు.
డి.ఎన్.ఎ. వాహకాన్ని వేరుచేయడం
వేరొక జీవిలో మనకు కావలసిన జన్యువును తీసుకొని వెళ్ళే వాహకాన్ని బాక్టీరియా వంటి వాటిలో ఉంటాయి. వీటిని ప్లాస్మిర్లు అంటారు. వీటిని వేరుచేయడానికి బాక్టీరియాను వివిధ రసాయనాలతో చర్యనొందించడం వలన బాక్టీరియా కణం విచ్ఛిన్నం చెంది. బాక్టీరియాలోని ప్లాస్మిలు బయటకు వస్తాయి. ఈ ప్లాస్మిలు డి.ఎన్.ఎ.తో నిర్మితమై ఉండి మనకు కావలసిన డి.ఎన్.ఎ.ను లేదా జన్యువును తీసుకు వెళ్ళే వాహకాలుగా పనిచేస్తాయి. డి.ఎన్.ఎ.ను తీసుకొని వెళ్ళే వాహకాలు డి.ఎన్.ఎ. కాకుండా కృత్రిమ వాహకాలు, ఫాజ్ వాహకాలు, కాస్మోడ్ వాహకాలు వంటివి ఉన్నాయి.
పునఃసంయోజక డి.ఎన్.ఎ.ను తయారుచేయడం
పై రెండు దశల ద్వారా మనకు కావలసిన జన్యువును మరియు డి.ఎన్.ఎ. వాహకాన్ని వేరుచేయడం జరిగింది. ఈ 3వ దశలో మనకు కావలసిన జన్యువును వాహకంలోకి ప్రవేశ పెట్టి పునఃసంయోజక డి.ఎన్.ఎ. తయారుచేయడం జరుగుతుంది. దీనికిగాను వాహక డి.ఎన్.ఎ.ను మొదట రెస్టిక్షన్ ఎండోన్యూక్లియేజ్ అనే ఎంజైముల సహాయంతో కత్తిరిస్తారు. ఈ ఎంజైములనే అణుకత్తెరలు అని వ్యవహరిస్తారు. ఇవి డి.ఎన్.ఎ. నిర్ణీత ప్రదేశంలో కత్తిరిస్తాయి. ఈ విధంగా కత్తిరించిన డి.ఎన్.ఎ. వాహకాన్ని, నిర్ణీత జన్యువులో లైగేజ్ అనే ఎంజైములో కలపడం జరుగుతుంది. లైగేజ్ ఎంజైములనే అణుకుట్టు సాధనాలు అని అంటారు. వీటి సహాయంతో జన్యువు వాహక డి.ఎన్.ఎ. తో కలిసి పోతుంది. ఈ విధంగా వచ్చిన వాహక డి.ఎన్.ఎ.ను పునఃసంయోజ డి.ఎన్.ఎ. (ఆర్. డి.ఎన్.ఎ.) అంటారు. ఈ వాహకం నిర్ణీత జన్యువును కలిగి వుంటుంది.
పునఃసంయోజక డి.ఎన్.ఎ. అతిధేయి కణంలోకి ప్రవేశపెట్టడం
పునఃసంయోజక డి. ఎస్.ఎ. నుంచి అనేక నకళ్ళను తయారుచేయడానికి, వీటిని భద్రపరచడానకి, లక్షణాన్ని వ్యక్తపరచడానికి అతిధేయి కణంలో పునఃసంయోజక డి.ఎన్.ఎ. ప్రవేశపెట్టాలి. బాక్టీరియా కణలోకి ఆర్.డి.ఎన్.ఎ. ప్రవేశపెట్టడానికి బాక్టీరియాను కాల్షియం క్లోరైడ్ లో చర్యనొందించడం వలన ఆర్.డి.ఎన్.ఎ. వాహకం బాక్టీరియల్ కణంలోకి చొచ్చుకొని వెళ్ళుతుంది. ఈ విధంగా వెళ్ళిన వాహకం బాక్టీరియా కణంలో అనేకసార్లు విభజన చెంది నకళ్ళను తయారు చేసుకొంటుంది. బాక్టీరియం నుంచి మనకు కావలసిన లక్షణాన్ని పొందడానికి ఇక్కడి వరకు జరిపిన ప్రక్రియ సరిపోతుంది. ఉదాహరణకు ఇ-కొలై బాక్టీరియానుంచి ఇన్సులిన్ తయారికి ఈ విధానం సరిపోతుంది. కాని ఆర్.డి.ఎన్.ఎ. మొక్కలోకి ప్రవేశ పెట్టడానికి మాత్రం ప్రత్యక్ష పరోక్ష పద్ధతులు ఉన్నాయి. మైక్రో ఇంజక్షన్, జీన్ గన్ వంటి ప్రక్రియలు ప్రత్యక్ష పద్ధతులకు ఉదాహరణ.
జన్యుపరివర్తనం చెందిన కణాలను ఎన్నుకోవడం
బాక్టీరియా లేదా మొక్క యొక్క కణంలోకి ప్రవేశపెట్టబడిన ఆర్.డి.ఎన్.ఎ. కణాలను వివిధ పద్ధతుల ద్వారా ఎన్నుకొంటారు. దీనివలన జన్యుపరివర్తనం చెందిన కణాలు మాత్రమే వేరుచేయబడతాయి. ఈ కణాలను అంటీబయోటికనుపయోగించి, పోషకాహార పద్ధతులను ఉపయోగించి, జీవరసాయన పరీక్షల ద్వారా, కాలనీ హైబ్రిడైజేషన్ వంటి ప్రక్రియల ద్వారా ఎన్నుకొంటారు.
జన్యుపరివర్తిత కణాలనుంచి కావలసిన లక్షణాన్ని పొందడం
జన్యుపరివర్తనం చెందిన కణాలలో లేదా జీవులలో మనకు కావలసిన జన్యువు నుండి కావలసిన లక్షణాన్ని అనగా రసాయనాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. వీటిని ఉత్పత్తిచేసి లేదా పరీక్షించి కణాలను ఎన్నుకొంటాము. ఈ విధంగా జన్యు ఇంజనీరింగ్ ను ఉపయోగించి ఆర్. డి.ఎన్.ఎ. టెక్నాలజీ ద్వారా జనున్యపరివర్తన జీవిని ఉత్పత్తిచేసి మనకు కావలసిన లక్షణాన్ని కావలసిన జన్యువులో పొందగలుగుతాము. ఇన్సులిన్ ఉత్పత్తిచేసే బాక్టీరియా, రికాంబినెంట్ డి.ఎన్.ఎ. వ్యాక్సిన్లు, బి.టి కాటన్ వంటి జన్యు పరివర్తన మొక్కలు, వివిధ రసాయనాలను ఉత్పత్తిచేసే బాక్టీరియా వంటివి జన్యు ఇంజనీరింగ్ ఫలితాలుగా చెప్పవచ్చు.
జన్యు ఇంజనీరింగ్ వలన కలిగే ప్రయోజనాలు
జన్యు ఇంజనీరింగ్ వైద్య, పారిశ్రామిక పర్యావరణం, వ్యవసాయం, ఆహార రంగాలలో విప్లవాత్మక మార్పులను తీసుకువచ్చింది. వైద్యరంగంలో ఈ పద్ధతి ద్వారా మార్పుచెందించబడిన సూక్ష్మ జీవుల నుంచి అనేక ఉత్పత్తులను తయారు చేస్తున్నారు. మానవుని నుంచి ఇన్సులిన్ జన్యువును ఇ-కొలై అనే బాక్టీరియాలోకి ప్రవేశపెట్టి ఇన్సులినను తయారు చేస్తున్నారు. అలాగే తక్కువ పరిమాణంలో ఉంటూ అధిక విలువగలిగిన ఉత్పత్తులైన పెరుగుదల హార్మోను, రికాంబినెంట్ వ్యాక్సిన్లు, ఇంటర్ ఫెరాన్లను తయారుచేయడం జరుగుతున్నది. ఇంటర్ ఫెరాన్లు నేడు క్యాన్సర్ ను నయం చేయడానికి కణాలను ఉత్తేజపరిచే ఇంట ల్యుకేన్, ట్యూమర్ కణాలను నాశనం చేసే ట్యుమర్ క్రోసిన్ కారకం, రక్తం గడ్డకట్టించే కారకాలు మొదలైనవి జన్యు ఇంజనీరింగ్ పద్ధతుల ద్వారా ఉత్పత్తి చేస్తున్నారు. వ్యవసాయ రంగంలో జన్యు ఇంజనీరింగ్ ను ఉపయోగించి జన్యు పరివర్తన మొక్కలు మరియు జన్యుపరివర్తిత జంతువులను సృష్టించడం జరిగింది. జన్యు పరివర్తన పంటలలో చీడపీడలను, కరువును, అధిక లవణీయత, అధిక ఉష్ణోగ్రతను ఎదుర్కొనే నూతన వంగడాలను ఏర్పరిచారు. పత్తిలో కాయతొలుచు పురుగును ఎదుర్కొనడానికి బి.టి.పత్తి, వరిలో విటమిన్-ఎను ఉత్పత్తిచేసే గోల్డెన్ రైస్ వంటివి వీటికి ఉదాహరణలుగా చెప్పుకోవచ్చు. జన్యు ఇంజనీరింగ్ ద్వారా జన్యు పరివర్తన జంతువులనుంచి రసాయనాలను, ప్రోటీనులను తయారు చేయడం జరుగుతున్నది. అధిక పాల ఉత్పత్తినినిచ్చే పాడి పశువుల రూపకల్పన, వివిధ వ్యాధులను తట్టుకొనే జంతువులు వంటివి ఈ పద్ధతి ద్వారా రూపొందించడానికి అవకాశం ఏర్పడింది. పర్యావరణ రంగంలో జన్యు ఇంజనీరింగ్ పద్దతి ద్వారా మార్పు చెందించబడిన సూక్ష్మజీవులను ఉపయోగించి చమురు తెట్టలను, కాలుష్య పదార్థాలను శుభ్రపరుస్తున్నారు. వ్యర్థ పదార్థాలను విచ్ఛిన్నం చేసి వాటినుంచి ఏకకణ ప్రోటీనులను తయారు చేస్తున్నారు, ఖనిజాలను వెలికి తీయడానికి జన్యు ఇంజనీరింగ్ పద్ధతి ద్వారా మార్పు చెందించబడిన బాక్టీరియాలను విరివిగా ఉపయోగిస్తున్నారు. ఈ పద్ధతిని సూక్ష్మజీవ ఇంజనీరింగ్ అని పిలుస్తున్నారు. జన్యు ఇంజనీరింగ్ ద్వారా జన్యు పునఃసంయోజక టెక్నాలజీ ఉపయోగించి హీమోఫీలియా, ధల సేమియా వంటి వ్యాధులకు జన్యు చికిత్స ద్వారా చికిత్స చేస్తున్నారు. పారిశ్రామికంగా జన్యు ఇంజనీరింగ్ ద్వారా ప్రోటీనులు, హార్మోనులు, విటమినులు, కర్బన ఆమ్లాలు వంటివి తయారు చేస్తున్నారు.
Pages