"जीनोम सम्पादनको विधि परम्परागत चयन विधिहरूको विरोध गर्नु हुँदैन। "यो बरु एक नयाँ उपकरण हो," बिरुवा तनाव प्रतिरोध को प्रयोगशाला प्रमुख जोड दिन्छ अखिल-रूसी कृषि जैव प्रविधिको अनुसन्धान संस्थान (VNIISB) Vasily Taranov। - एक पटक, सर्जनहरूले चक्कुले शल्यक्रिया गरे, त्यसपछि तिनीहरू देखा पर्थे स्केलपेल, त्यसपछि लेजरहरू। शल्यक्रियाका लागि पूर्णतया फरक विकल्पहरू उपलब्ध भए। त्यसैले आनुवंशिक ईन्जिनियरिङ्ले एउटा उपकरण प्रदान गर्दछ जसको साथ तपाईले केहि लिन र सुधार गर्न सक्नुहुन्छ, तर यसले पहिले प्रयोग गरिएको सबै कुरा रद्द वा प्रतिस्थापन गर्दैन।"
अखिल-रूसी कृषि जैव प्रविधिको अनुसन्धान संस्थान (VNIISB) ले बिरुवाको तनाव प्रतिरोधको लागि प्रयोगशाला सञ्चालन गर्दछ, जसको काम दुई मुख्य दिशाहरूमा गरिन्छ: जीनहरूको खोजी जसले बोटबिरुवाको एबायोटिक र बायोटिक तनावको प्रतिरोध निर्धारण गर्दछ, र जीनोम सम्पादन गर्दछ। तिनीहरूको तनाव प्रतिरोध बढाउनको लागि खेती गरिएका बोटहरू। वैज्ञानिकहरूको अनुसन्धान क्षेत्रमा आलु र खुला मैदानको तरकारी समावेश छ।
हामी प्रयोगशाला प्रमुख Vasily Taranov र वरिष्ठ अनुसन्धानकर्ता मारिना Lebedeva नवीनतम प्रविधिहरु को विशेषताहरु र फाइदाहरु को बारे मा कुरा गर्छन, उनीहरु के नतिजाहरु प्राप्त गर्न सक्छन् र रूसी कृषि उत्पादकहरु को समस्याहरु लाई समाधान गर्न को लागी प्रयोगशाला वैज्ञानिकहरु द्वारा प्रयोग गरिन्छ।
– आज छनोट प्रक्रियालाई गति दिनु पर्ने कुराको धेरै चर्चा भइरहेको छ । यो विश्वास गरिन्छ कि जीनोम सम्पादनको विधिले यो गर्न अनुमति दिन्छ। यो सत्य हो?
V.T.: यो भन्नु अझ सहि हुनेछ कि बायोटेक्नोलोजिकल विधिहरूले वैज्ञानिकहरूको क्षमता विस्तार गर्न जति छनोटलाई छिटो बनाउन मद्दत गर्दैन। विभिन्न प्रकारमा काम गर्ने प्रक्रिया अझै धेरै लामो छ, किनकि हामी बिरुवाहरूको बारेमा कुरा गर्दैछौं जुन निश्चित जीवन चक्र हुन्छ।
तर विशेषज्ञहरूका लागि परम्परागत प्रजनन विधिहरू प्रयोग गरेर प्राप्त गर्न अत्यन्तै गाह्रो (यदि असम्भव छैन) परिणामहरू प्राप्त गर्न सम्भव हुन्छ।
जीनोमिक सम्पादनको मद्दतले, हामी उद्देश्यपूर्ण रूपमा एक उत्परिवर्तन परिचय गर्न सक्छौं जसले विभिन्न प्रकारको विशिष्ट विशेषतालाई प्रत्यक्ष असर गर्छ, जबकि बाँकी आर्थिक रूपमा मूल्यवान विशेषताहरूको जटिलतालाई अपरिवर्तित राख्छ।
M.L.: कल्पना गर्नुहोस् कि हामी परम्परागत प्रजनन विधिहरू प्रयोग गरेर हाम्रो खेती गरिएको विविधतामा जंगली आलुबाट प्रतिरोधी जीन परिचय गराउन चाहन्छौं। यो गर्नका लागि, ब्रीडरले निश्चित सांस्कृतिक रेखाहरूसँग "बर्भस" को क्रसहरूको श्रृंखला गर्दछ। समस्या यो हो कि प्रतिरोध जीनको साथमा, अन्य सबै "जंगली" जीनहरू विविधतामा हस्तान्तरण गरिन्छ, जुन प्रायः अत्यधिक अवांछनीय हुन्छ। आनुवंशिक ईन्जिनियरिङ्ले तपाईंलाई केवल एक वांछित जीन लिन / परिवर्तन गर्न अनुमति दिन्छ।
- त्यहाँ एउटा दृष्टिकोण छ कि जीनोम सम्पादनको विधि लगभग 10 वर्षको लागि थाहा भए तापनि, यसले अझै पनि उल्लेखनीय व्यावसायिक परिणामहरू उत्पादन गर्न सकेको छैन।
V.T.: यो पूरै सत्य होइन। विश्वका प्रमुख प्रजनन कम्पनीहरूले जीनोम सम्पादन प्रयोग गर्छन् र यसलाई लुकाउँदैनन्। तर हामीलाई थाहा छैन कि तिनीहरूले के गर्छन् र तिनीहरूले के परिणामहरू प्राप्त गर्छन्।
उपलब्धिहरूको विज्ञापन गरिँदैन किनभने परम्परागत रूपमा प्राप्त भएको आनुवंशिक इन्जिनियरिङ विधिहरू प्रयोग गरी प्रशोधन गरिएको बिरुवालाई बजारमा ल्याउन महँगो हुन्छ। र कहिलेकाहीँ यो गर्न असम्भव छ।
एकै समयमा, यो प्रमाणित गर्न धेरै गाह्रो छ कि जीनोम सम्पादन अवस्थित विधिहरू प्रयोग गरेर एक विशेष विविधता सिर्जना गर्न प्रयोग गरिएको थियो।
परीक्षणको क्रममा, विशेषज्ञहरूले जीवको जीनोममा मार्कर अनुक्रम खोज्नेछन्; यदि यो अवस्थित छ भने, बिरुवालाई आनुवंशिक रूपमा परिमार्जित रूपमा मान्यता दिइनेछ। तर जीनोमिक सम्पादनको साथ, जीनोममा केहि पनि परिचय हुँदैन, त्यसैले केहि पनि फेला पार्न सकिदैन।
परिवर्तनहरूले प्रायः एउटा जीनलाई मात्र असर गर्दैन, तर जीनको एउटा विशिष्ट स्थानलाई, शाब्दिक रूपमा एउटा न्यूक्लियोटाइड, एउटा अक्षरलाई असर गर्छ। र बाँकी अरबौं पत्रहरू तिनीहरू जस्तै छन्। बिरुवा सम्पादन गरिएको छ भनी निर्धारण गर्न, त्रुटि हटाउन मानक भन्दा दस गुणा उच्च कभरेजको साथ, तपाईंले वास्तवमा यसको सम्पूर्ण जीनोम पढ्नु पर्छ। कसैले पनि यस्तो विशाल र धेरै महँगो विश्लेषण गर्नेछैन, र ब्रीडरले सधैं भन्न सक्छ कि उसले म्युटाजेनेसिस वा परम्परागत चयन प्रयोग गरेर बिरुवा प्राप्त गर्यो।
- एमएल: सामान्य रूपमा जीनोम सम्पादन, र विशेष गरी बिरुवाहरूमा यी प्रविधिहरू प्रयोग गर्ने अनुभव, एकदम भर्खरको कथा हो।
कम्तिमा किनकी कुनै सुविधा परिवर्तन गर्नको लागि तपाईलाई वास्तवमा के र कसरी सम्पादन गर्ने भनेर जान्न आवश्यक छ। बिरुवाका विशेषताहरू जीनद्वारा निर्धारण गरिन्छ, प्रायः जीनहरूको एक सेट, जसबाट सम्पादनको लागि उपयुक्त लक्ष्यहरू चयन गर्नुपर्छ। तर चासोका लक्षणहरूमा योगदान गर्ने विशिष्ट जीनको कार्यहरू र नियमनहरू स्पष्ट गर्न जटिल र प्राय: लामो अध्ययनहरू आवश्यक पर्दछ। जनावर र मानवसँग तुलना गर्दा, हामी भन्न सक्छौं कि हामी बिरुवाका विशेषताहरू (उदाहरणका लागि, प्रतिरोध, उत्पादकता, आदि) को धेरै आणविक संयन्त्रहरू राम्ररी जान्दैनौं। एकै समयमा, बिरुवा जीनोमहरू ठूला र अधिक जटिल हुन्छन्, जसले कार्यलाई सरल बनाउँदैन। यद्यपि, वनस्पति जीवविज्ञानमा आधारभूत अनुसन्धान मार्फत धेरै पहिले नै थाहा छ, र हामीले यसलाई जति धेरै बुझ्छौं, परिमार्जनको लागि हाम्रो सम्भावनाहरू बढ्दै जान्छ।
थप रूपमा, हामी एक विधिको बारेमा कुरा गर्दैछौं जसले निश्चित विशेषताहरू सच्याउन सम्भव बनाउँछ, तर बजारमा नयाँ किस्महरू परिचय गर्न सक्दैन, जसमा काम, केही गतिको बावजुद, अझै वर्षौं लाग्छ।
- के बायोटेक्नोलोजिष्टहरूले जीन सम्पादन गर्छन्? तिनीहरूले कामको वास्तविक दिशा (सम्पादनको लागि उद्देश्य) कसरी निर्धारण गर्छन्?
V.T.: बायोटेक्नोलोजिस्टले छनोट गरिएको बालीको सफल ब्रीडरसँग मिलेर काम गर्नुपर्छ र, आदर्श रूपमा, अन्य विशेषज्ञ उत्पादकहरूलाई समावेश गर्नुपर्छ। प्रजनकले किसानहरूसँग मिलेर कार्य सेट गर्दछ, ब्रीडरले उपयुक्त जीनोटाइपहरू चयन गर्न मद्दत गर्दछ। हामी, बारीमा, बायोकेमिस्ट र आनुवंशिकीहरूसँग परामर्श गर्छौं, हामी सोच्दछौं कि हामी यस आधारमा के प्रस्ताव गर्न सक्छौं (आवश्यक विशेषताहरू सधैं जैविक दृष्टिकोणबाट पर्याप्त रूपमा अध्ययन गरिँदैन)। हामी वास्तवमा के गर्न सक्छौं भनेर हेर्छौं, हाम्रो कामको चरण पूरा गर्छौं, प्रजनकलाई नतिजा रेखा फर्काउँछौं, र ब्रीडरले विविधतामा परिणाम ल्याउँछ।
- के जीनोम सम्पादन महँगो प्रविधि हो?
V.T.: बिरुवा प्राप्त गर्न लागत बाली र नतिजा बिरुवा सम्पादन वा ट्रान्सजेनिक छ कि छैन मा निर्भर गर्दछ।
यदि हामी उपकरणको बारेमा कुरा गर्छौं भने, एक कम्पनीको लागि जुन पहिले नै भाइरस-मुक्त सामग्री र माइक्रोक्लोनिङ प्राप्त गर्नमा संलग्न छ, उपकरणहरू र जीनोम सम्पादनको लागि अभिकर्मकहरूको खरिद अपेक्षाकृत सानो रकम खर्च हुनेछ। यस्तो काम सुरु गर्न बाधा लगानीको ठूलो मात्रा होइन, तर दक्ष कर्मचारीको अभाव हुन सक्छ। यस्तो विशेष कार्य गर्न र गर्न सक्ने धेरै कम व्यक्तिहरू छन्।
र लागतमा फर्किँदै: यस क्षेत्रमा प्राविधिक प्रगति धेरै छिटो छ। सन् २०१२ मा CRISPR/Cas2012 पत्ता लाग्दा जीनोम सम्पादन गर्ने विधिहरू (ब्याक्टेरियाको प्रतिरक्षा प्रणालीमा आधारित उच्च जीवहरूको जीनोमहरू सम्पादन गर्ने प्रविधि) र अहिले हामीसँग भएका कुराहरू धेरै फरक छन्। अपरेटिङ दक्षता वर्ष प्रति वर्ष बढ्छ, र लागत घट्छ।
M.L.: यसलाई मानव जीनोम अनुक्रमण परियोजनासँग तुलना गर्न सकिन्छ। पहिलो मानव जीनोम 10 वर्षको लागि 2.7 बिलियन डलरको लागि अन्तर्राष्ट्रिय कन्सोर्टियम द्वारा अनुक्रमित गरिएको थियो किनभने त्यस्ता प्रविधिहरू 90 को दशकमा उपलब्ध थिए। हाल, पूर्ण मानव जीनोम अनुक्रमण गर्न $ 1000 भन्दा कम लागत र केहि दिन लाग्छ।
- तपाईको प्रयोगशालाको बारेमा कुरा गरौं, यो आधारभूत विज्ञान वा प्रयोग अनुसन्धानमा केन्द्रित छ?
V.T.: हामी दुबै गर्न प्रयास गर्छौं। सुरुमा आधारभूत कुरालाई प्राथमिकता दिइन्थ्यो तर अहिले हामीले हाम्रा विकासलाई व्यवहारमा लागू गर्ने प्रयास गरिरहेका छौं।
अहिले, उदाहरणका लागि, हामी भाइरस Y विरुद्ध आलु प्रतिरोधको संयन्त्र अध्ययन गर्दैछौं। यो धेरै आधारभूत काम हो, तर यदि सफल भयो भने, प्रतिरोधी किस्महरूको चयनको लागि परिणाम धेरै रोचक हुनेछ।
M.L.: आधारभूत र उपयोजित विज्ञान एकअर्कासँग घनिष्ठ रूपमा जोडिएका छन्; एक बिना अर्को अवस्थित हुन सक्दैन। यदि हामीलाई थाहा छैन कि भाइरसले बिरुवासँग कसरी अन्तरक्रिया गर्छ, कुन विशेष प्रोटीनसँग, हामी तिनीहरूलाई बिरुवा प्रतिरोधी बनाउन परिवर्तन गर्न सक्षम हुने छैनौं।
हामीले 2018 देखि भाइरस Y मा अनुसन्धान गर्दै आएका छौं र अब यो तथ्यमा पुग्दैछौं कि अर्को दुई वर्षमा हामी प्रतिरोधको लागि एक सूत्र प्राप्त गर्नेछौं, र भविष्यमा आवश्यक व्यावहारिक परिणाम: आलुको बोटले भाइरल प्रोटीनहरू संश्लेषण गर्दैन, यो। भाइरस प्रतिरोधी हुनेछ।
- के तपाइँ रूसी प्रजनन कम्पनीहरू / प्रजनकहरूसँग सहयोग गर्नुहुन्छ?
V.T.: आलुमा, हामी एक युवा ब्रीडर मारिया पोल्याकोभासँग काम गर्छौं, आलु संघका विशेषज्ञहरूसँग सक्रिय रूपमा कुराकानी गर्छौं, र नामको आलु संघीय अनुसन्धान केन्द्रसँग सम्पर्कहरू कायम राख्छौं। A.G लोर्जा। गोभीको लागि, हामी नामकरण गरिएको रूसी राज्य कृषि विश्वविद्यालय-मस्को कृषि एकेडेमीका प्रजनकहरू र बीउ उत्पादकहरूसँग अन्तरक्रिया गर्छौं। के.ए. ग्रिगोरी र सुकरात मोनाचोस द्वारा तिमिर्याजेभ। र हामी यस क्षेत्रमा के गर्छौं, हामी तिनीहरूद्वारा पूर्ण रूपमा निर्देशित छौं।
- र फेरि भाइरस बारेमा। मरीना भ्यालेरिभना, तपाईको वैज्ञानिक चासोको दायराले भाइरस मात्र समावेश गर्दैन Y। 2023 मा, तपाईंले "उच्च-थ्रुपुट सिक्वेन्सिङ विधिहरू प्रयोग गरेर खेती गरिएको आलुको भाइरोम्स (सोलानम ट्युबरसम L.) को अध्ययन" परियोजनामा अनुसन्धान गर्न रुसी विज्ञान प्रतिष्ठानबाट अनुदान प्राप्त गर्नुभयो। यो विषय किन रोचक छ?
M.L.: आलु, धेरै अन्य बोटबिरुवाहरू भन्दा धेरै हदसम्म, भाइरल रोगहरूबाट पीडित हुन्छन्, किनभने तिनीहरू वनस्पति रूपमा प्रचार गरिन्छ। भाइरसहरू ट्युबरहरूमा जम्मा हुन्छन् र अर्को पुस्तामा सर्छन्, त्यसैले भाइरल भार निरन्तर बढ्दै जान्छ। जब तिनीहरू भन्छन् कि आलुहरू पतन हुँदैछन्, यो वास्तवमा हामी कुरा गर्दैछौं।
भाइरसहरू निष्क्रिय प्रणालीहरू होइनन्; तिनीहरू सक्रिय रूपमा होस्ट प्लान्ट र एकअर्कासँग अन्तरक्रिया गर्छन्। त्यहाँ केसहरू छन् जहाँ एक बिरुवा जुन पहिले नै एक विशेष भाइरस संग बिरामी छ अर्को संग संक्रमित हुन सक्दैन। र त्यहाँ भाइरसहरू छन् जसले बिरुवालाई एक्लै संक्रमित गर्न सक्दैन; तिनीहरूले अन्य भाइरसहरूसँगको सहकार्यमा मात्र कार्य गर्छन्। भर्खरै, बिरुवाहरूलाई खडेरीबाट बच्न मद्दत गर्ने भाइरसहरूको रूपहरू वर्णन गर्दै एउटा काम प्रकाशित भएको थियो। परजीवीबाट पारस्परिकतामा यस्तो अप्रत्याशित संक्रमण।
आलुमा भाइरल रोगहरूसँग लड्न कुनै प्रभावकारी रसायनहरू छैनन्। यसको स्वास्थ्य सुधार गर्न, धेरै जटिल र, सबैभन्दा महत्त्वपूर्ण, महँगो विधिहरू विकसित गरिएको छ: इन भिट्रो संस्कृति मार्फत, माइक्रोट्युबरहरू प्राप्त गर्दै। तर परिणाम केही पुस्ताको लागि मात्र रहन्छ। अन्य समाधानहरू खोज्नको लागि, तपाईंले भाइरसका विशेषताहरू थप विस्तारमा अध्ययन गर्न आवश्यक छ, त्यसैले अध्ययन धेरै, धेरै सान्दर्भिक छ।
– GOST 33996-2016 “बीउ आलु। प्राविधिक अवस्था र गुणस्तर निर्धारण गर्ने विधिहरू" पाँच भाइरसहरू (PVK - X आलु भाइरस; SBK - S आलु भाइरस; MVK - M आलु भाइरस; YBK - Y आलु भाइरस; VSLK - पात कर्ल भाइरस आलु) र एउटा भाइरोइड (PSTV - आलु स्पिन्डल ट्युबर भाइरोइड)। के तपाईं तिनीहरूलाई ध्यान केन्द्रित गर्नुहुन्छ?
M.L.: मेरो परियोजनाले रूसमा आलुहरूमा उपस्थित भाइरोमहरू (भाइरसहरूको सङ्ग्रह) अध्ययन गर्न उच्च-थ्रुपुट विधिहरू प्रयोग गर्ने लक्ष्य राख्छ। यो एक बिरुवामा विभिन्न भाइरसहरूको जटिलताहरू फेला पार्ने दृष्टिकोणबाट र यी भाइरसहरूको व्यापकताको दृष्टिकोणबाट दुवै रोचक छ।
कुलमा, आलुमा पाइने 50 भन्दा बढी भाइरसहरू संसारमा चिनिन्छन्। GOST मा सूचीबद्ध ती सबै भन्दा खतरनाक छन्, र यसको अतिरिक्त, तिनीहरूसँग स्पष्ट बाह्य संकेतहरू छन्। यसरी, मोज़ेक नेक्रोसिस भाइरस Y संक्रमणको एक सामान्य अभिव्यक्ति हो, र पात कर्ल भाइरसको उपस्थिति पात ब्लेडको विशेषता विकृति द्वारा निर्धारण गर्न सकिन्छ।
तर त्यहाँ धेरै भाइरसहरू छन् जुन आफूलाई फेनोटाइपिक रूपमा प्रकट गर्दैनन्, यद्यपि तिनीहरूले बालीमा पनि प्रभाव पार्न सक्छन्। तिनीहरू विरलै पत्ता लगाइन्छ, तर केवल किनभने तिनीहरू खोजिएका छैनन्।
उदाहरणको रूपमा, म अखिल-रूसी अनुसन्धान संस्थान प्लान्ट प्रोटेक्शन (VIZR) का सहकर्मीहरूको काम उद्धृत गर्न सक्छु। 2019 मा, तिनीहरूले रसियामा आलु भाइरस P को खोज बारे एक लेख प्रकाशित गरे। पहिले यो विश्वास थियो कि यो विशेष रूपमा दक्षिण अमेरिकामा वितरण गरिएको थियो।
प्रश्न यो हो कि हामीले "सडकको बत्ती मुनि" नहेर्यौं भने हामीले के पत्ता लगाउन सक्छौं जहाँ यो उज्यालो छ, तर जहाँ हामीले हेरेका छैनौं।
- तपाईं आफ्नो अनुसन्धान कहाँ सञ्चालन गर्नुहुन्छ?
M.L.: अनुदानको शर्त अनुसार आयोजना सम्पन्न हुन दुई वर्ष लाग्ने छ । गत वर्ष हामीले तुला क्षेत्रको आलु फार्मसँग सहकार्य गर्यौं, सामग्री सङ्कलन गर्यौं, विभिन्न जात र प्रजननका साथ काम गर्यौं। यस वर्ष हामी अन्य क्षेत्रहरूमा जानेछौं र त्यहाँ के भाइरसहरू भेटिन्छन्।
अध्ययनको नतिजा 2025 मा संक्षेप गरिनेछ, र हामी निश्चित रूपमा रूसी आलु उत्पादकहरूलाई तिनीहरूको बारेमा बताउनेछौं।