कल्पना कीजिए कि एक सर्जन अत्यंत जटिल ऑपरेशन कर रहा है, लेकिन अपने कार्यों का परिणाम नहीं देख पा रहा है। वह हस्तक्षेप करता है, और फिर यह जानने के लिए परीक्षण का इंतज़ार करना पड़ता है कि वह सही निशाने पर लगा या नहीं। लगभग ऐसा ही लंबे समय तक जीन संपादन दिखता था: आणविक उपकरण को कोशिका में छोड़ा जाता था, और उसकी कार्यक्षमता का मूल्यांकन बाद में किया जाता था।
यह कार्य माइटोकॉन्ड्रिया में विशेष रूप से कठिन है - कोशिका की छोटी ऊर्जा संरचनाएं जिनका अपना डीएनए होता है। माइटोकॉन्ड्रियल जीनोम में उत्परिवर्तन गंभीर चयापचय और तंत्रिका-पेशी रोगों का कारण बन सकते हैं। वैज्ञानिकों ने पहले ही mtDNA के विशिष्ट क्षेत्रों को प्रभावित करना सीख लिया है, लेकिन आमतौर पर परिणाम को बाद के आणविक विश्लेषण और अनुक्रमण द्वारा जांचना पड़ता है।
झेंग्झोउ विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने इस छिपी प्रक्रिया को दृश्यमान बनाने का प्रस्ताव रखा। 2026 वर्ष के कार्य में, CCS Chemistry उन्होंने एक नैनोसिस्टम प्रस्तुत किया जो जीन संपादन की दक्षता को फ्लोरोसेंट सिग्नल से जोड़ता है। दूसरे शब्दों में, कोशिका के अंदर आणविक घटना को एक प्रकार का प्रकाश संकेतक मिलता है।
प्रणाली का आधार Cas12a प्रोटीन है। डीएनए के एक विशिष्ट अनुक्रम को पहचानने के बाद, यह सक्रिय हो जाता है और विशेष रिपोर्टर अणुओं को काटना शुरू कर देता है। उनके टूटने पर, एक फ्लोरोसेंट सिग्नल उत्पन्न होता है जिसे दर्ज किया जा सकता है। अंतिम विश्लेषण की प्रतीक्षा करने के बजाय, शोधकर्ता को जीवित प्रणाली में संपादन से संबंधित परिवर्तनों को सीधे देखने का अवसर मिलता है।
मुख्य इंजीनियरिंग चुनौती इस पूरी आणविक संरचना को माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए तक पहुंचाना है। इसके लिए, डीएनए नैनोस्ट्रक्चर का उपयोग किया जाता है, जो रोलिंग सर्कल एम्प्लीफिकेशन (rolling circle amplification, RCA) द्वारा निर्मित होते हैं। वे आवश्यक घटकों को एक साथ इकट्ठा करने और साथ ही पृष्ठभूमि संकेत को कम करने की अनुमति देते हैं।
यह तकनीक शून्य से नहीं उभरी। 2023 वर्ष में, उसी शोध लाइन ने InCasor प्रणाली के निर्माण का नेतृत्व किया, जिसका वर्णन Nature Communicationsमें किया गया था। यह पहले से ही जीवित कोशिकाओं और प्रयोगात्मक जानवरों में माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए के कुछ उत्परिवर्तनों की कल्पना करने की अनुमति देता था। अब कार्य और कठिन हो गया है: न केवल आनुवंशिक लक्ष्य की उपस्थिति को देखना, बल्कि हस्तक्षेप की प्रभावशीलता का मूल्यांकन करना भी।
ऐसे दृष्टिकोण के महत्व को माइटोकॉन्ड्रियल रोग के उदाहरण से विशेष रूप से स्पष्ट रूप से दर्शाया जा सकता है। एक कोशिका में mtDNA की सैकड़ों या हजारों प्रतियां हो सकती हैं: कुछ सामान्य, कुछ उत्परिवर्तित। मान लीजिए, एक आणविक उपकरण को खतरनाक संस्करण के अनुपात को कम करना चाहिए। यह जानना पर्याप्त नहीं है कि यह 'कहीं काम कर गया'। यह समझना आवश्यक है कि सामान्य और उत्परिवर्तित डीएनए का अनुपात कितना बदल गया है, यह कहाँ हुआ, और प्रक्रिया समय के साथ कैसे विकसित होती है। यहीं पर जीवित प्रणाली में आणविक परिवर्तनों का निरीक्षण करने की क्षमता विशेष रूप से मूल्यवान हो जाती है।
रोगियों के इलाज के लिए ऐसे नैनोसिस्टम का उपयोग अभी दूर है। उनकी सुरक्षा, विशिष्टता, विभिन्न ऊतकों में वितरण और अवांछनीय प्रभावों के जोखिम की जांच करना आवश्यक है। लेकिन यह विचार ही जीन थेरेपी के दृष्टिकोण को बदल देता है: आणविक उपकरण को न केवल अपना काम करना चाहिए, बल्कि शोधकर्ता को यह स्पष्ट संकेत भी छोड़ना चाहिए कि क्या हुआ।
जीन संपादन केवल अधिक सटीक नहीं हो रहा है। पहली बार, हम इसके काम को अंदर से देखने की संभावना के करीब पहुंच रहे हैं - लगभग उसी क्षण जब यह होता है।
