डिजिटल अर्काईव्ह (2008 - 2021)

जेनिफर डाउडना आणि इमॅन्युएल शापेंटी : रसायनशास्त्रातील नोबेल विजेत्या

डोरोथी हॉजकिननंतर प्रथमच दोन महिला शास्त्रज्ञांनी (पुरुष शास्त्रज्ञाशिवाय) रसायनशास्त्रातील नोबेल पारितोषिकावर आपल्या नावाची मोहोर उमटवली- जेनिफर डाउडना (अमेरिका) आणि इमॅन्युएल शापेंटी (फ्रान्स). हजारो किलोमीटर अंतरावरील प्रयोगशाळेत काम करत असूनही त्यांनी आधुनिक तंत्रज्ञानाच्या आधारे ही दूरी दूर करून एकमेकांच्या सहयोगाने- नव्हे, एकत्रित काम करून शास्त्रीय वर्तुळात एक नवी क्रांती घडवून आणली. त्यांचे संशोधन जैवरसायन व सूक्ष्म जीवशास्त्राला नवा आयाम देऊन एकूणच मानवी जीवनात मूलगामी परिणाम करणारे ठरेल. त्या दोघींचा व त्यांनी केलेल्या संशोधनाचा थोडक्यात व शक्य तितका सोपा परिचय करून देण्याचा हा प्रयत्न आहे.

जेनिफर डाउडना हे डोरोथी जेन्‌ आणि मार्टिन कर्क डाउडना यांचे कन्यारत्न. जेनिफरचा जन्म 19 फेब्रुवारी 1964 रोजी वॉशिंग्टन डी.सी. येथे झाला. तिचे वडील इंग्लिश साहित्यामध्ये पीएच.डी., तर आई शिक्षणशास्त्रातील पदव्युत्तर पदवीधर. जेनिफर सात वर्षांची असताना तिच्या वडिलांना हिलो येथील हवाई विद्यापीठात संधी मिळाली आणि डाउडना परिवार हवाईला रवाना झाला. तेथे जेनिफरच्या आईने आशियाई इतिहासाची पदवी संपादन केली आणि त्या तेथीलच एका महाविद्यालयात रुजू झाल्या. हवाई बेटाचे एकूणच सौंदर्य, तेथील जैवसंपदा मोहून टाकणारी होती. निसर्गाच्या सगळ्या करामतींविषयी जेनिफरच्या मनात कुतूहल जागृत झाले. आई-वडिलांनीही तिच्या जिज्ञासू वृत्तीला खतपाणी घातले. ती सहावीत असतानाच वडिलांनी तिला जेम्स वॉटसनचे ‘दि डबल हेलिक्स’ हे पुस्तक दिले. डीएनए रचनेचा शोध सांगणाऱ्या गोष्टीचे हे पुस्तक वाचल्यानंतर गूढ, विलक्षण अशा जैविक प्रक्रियांचा अभ्यास करण्याचा ध्यास तिने घेतला. हिलो येथे शालेय शिक्षण पूर्ण केल्यानंतर कॅलिफोर्निया राज्यातील क्लेरमॉण्ट येथील पोमोना महाविद्यालयात प्रवेश घेतला. तिने जैवरसायनशास्त्र या विषयाची निवड केली. तेथील अध्यापकांनी तिला नेहमी उत्तेजन दिले. आपल्या संशोधनाची सुरुवात शेरॉन यांच्या प्रयोगशाळेतून केली. ती म्हणते, ‘‘शेरॉनसारख्या एक स्त्री मार्गदर्शक आपल्या पाठीशी असणं, हे दुसऱ्या स्त्रीच्या यशासाठी अतिशय महत्त्वाचं असतं आणि या बाबतीत मी खूपच भाग्यवान आहे.’’ 

जैवरसायनशास्त्रातील पदवी 1985 मध्ये घेतल्यानंतर उच्च शिक्षणासाठी ती ‘हार्वर्ड मेडिकल स्कूल’मध्ये दाखल झाली. तिने ‘जैवरसायनशास्त्र आणि रेण्वीय औषधनिर्माणशास्त्र’ या विषयात 1989 मध्ये पीएच.डी. पदवी संपादन केली. तिच्या प्रबंधाचा विषय ‘उत्प्रेरित आरएनएची स्वप्रतीकरण क्षमता’ असा होता. नोबेल विजेते शास्त्रज्ञ जॅक झोस्तेक (Dr. Jack Szostak) हे तिचे मार्गदर्शक होते. जेनिफर आणि झोस्तेक यांनी आरएनए जोडणी (स्प्लिसिंग) या प्रक्रियेविषयीची निरीक्षणे मांडली. या प्रक्रियेत आरएनएला दोन ठिकाणी छेद जाऊन मधला भाग एन्ट्रॉन (यावर सांकेतन नसते) काढून टाकला जातो व बाजूचे दोन भाग (एक्सवण) पुन्हा जोडले जातात. या प्रक्रियेत रायबोन्यूक्लिओप्रोटिन एन्ट्रॉनला बांधले जातात व ते बाजूला करतात. (बाजूची आकृती पाहा). अशा तऱ्हेने पूर्व आरएनएचे प्रगल्भ आरएनएमध्ये रूपांतर होते. हा शोध खूपच महत्त्वपूर्ण होता. कारण आरएनए पॉलिमरेजचेही काम करतात, असा निष्कर्ष निघत होता. तिने 1989 ते 1991 या कालावधीत ‘मॅसॅच्युसेट्‌स जनरल हॉस्पिटल’ आणि ‘हार्वर्ड मेडिकल स्कूल’ येथे संशोधन केले. तिला प्रामुख्याने ‘रेण्वीय जीवशास्त्र’ आणि ‘अनुवंशशास्त्र’ या विषयात रस होता. ‘युनिव्हर्सिटी ऑफ ऑफ कॉलोराडो’, बॉल्डर येथे 1991 ते 1994 या काळात तिने संशोधन केले.

जेनिफरने सुरुवातीला रायबोझाइम्सची (रायबोन्यूक्लिक सिड एन्झाईम) रचना आणि कार्य यांचा अभ्यास केला. रायबोझाइम्स हे आरएनए रेणू, आरएनए जोडणीसारख्या विशिष्ट जैवरासायनिक अभिक्रियांमध्ये उत्प्रेरकाचे काम करतात. त्यांना उत्तप्रेरित आरएनए असेही म्हणतात. मग 1982 असे लक्षात आले की, आरएनए केवळ जनुकीय पदार्थाच्या रूपात नसून जैविक प्रक्रियांमध्ये उत्प्रेरकाचे काम करणाऱ्या विकाराच्या रूपातही असतात, या विकारांनाच रायबोझाइम्स म्हणतात. जेनिफरचे लक्ष रायबोझाइम्सच्या कार्यपद्धतीवर होते. पण त्यासाठी रेण्वीय पातळीवर रायबोझाइम्सचे निरीक्षण करणे आवश्यक होते. म्हणून ती ‘युनिव्हर्सिटी ऑफ कॉलोराडो’ बोल्डर येथील  थॉमस चेक (Thomas Cec) यांच्या प्रयोगशाळेत दाखल झाली. जेनिफरने प्रथम रायबोझाइम्सच्या स्फटिकांच्या त्रिमितीय रचनेचा अभ्यास केला. तिने या प्रकल्पाची सुरुवात चेक यांच्या प्रयोगशाळेत 1991 मध्ये केली आणि 1996 मध्ये हा प्रकल्प पूर्ण झाला. दरम्यान 1994 मध्ये ती येल विद्यापीठातील जैवभौतिक व जैवरसायनशास्त्र विभागात सहायक प्राध्यापक म्हणून रुजू झाली. 

येल येथे जेनिफरचा चमू टेट्राहायमेन या आदिजीवांतील रायबोझाइम्सचे स्फटिक मिळवण्यात यशस्वी झाला आणि त्याची त्रिमितीय रचनाही त्यांनी मांडली. या अभ्यासातून असे निदर्शनास आले की, आरएनएला विशिष्ट रचना असते. याच चमूमध्ये जेमी कॅट होता. पुढे जेमी व जेनिफर विवाहबद्ध झाले. काविळीच्या विषाणूमधील रायबो-झाइम्सचाही त्यांनी अभ्यास केला. सन 2000 मध्ये जेनिफरला हेन्री फोर्ड सेकंड हे प्राध्यापकपद मिळाले. त्याचबरोबर हार्वर्ड विद्यापीठातील रसायनशास्त्र विभागात अभ्यागत प्राध्यापक म्हणूनही ती जात असे. जेनिफरने एका विशिष्ट प्रकारच्या रायबोन्यूक्लिओप्रोटिन (आरएनपी- आरएनए व आरएनए बाधित प्रथिनांचे बनलेले असते)चे परीक्षण केले. त्यास सिग्नल रेकॉग्निशन पार्टिकल (एसआरपी) म्हणतात. एसआरपी रचनेचाही जेनिफर व तिच्या सहकाऱ्यांनी अभ्यास केला.

जेनिफरचा भर विषाणूमधील आरएनएच्या अभ्यासावर होता. तिच्या प्रयोगशाळेत विषाणूंच्या आरएनएमधील एका विशिष्ट भागावर लक्ष केंद्रित केले. या भागांना रायबोझोमअंतर्गत प्रवेशिका म्हणतात. हा भाग बाधित पेशीमधील रायबोझोमचा ताबा घेऊन अक्षरशः त्यामधील प्रथिननिर्मिती प्रणाली बळकावतो व तिचा वापर स्वप्रथिन निर्मितीसाठी करतो. हिपॅटायटीस सी मधील विषाणूंचा जेनिफरच्या चमूने अभ्यास केला. त्यांनी असे प्रतिपादन केले की, इतर विषाणूंमध्येही अशी प्रणाली असेल.

सन 2002 मध्ये ‘युनिव्हर्सिटी ऑफ कॅलिफोर्निया’, बर्कले येथे ‘जैवरसायनशास्त्र व रेण्वीयजीवशास्त्र’ या विषयातील प्राध्यापक म्हणून तिची नियुक्ती झाली. तेथे प्राध्यापक म्हणून तिचे यजमान कार्यरत होते. लॉरेन्स बर्कले प्रयोगशाळेतील सिन्क्रॉट्रॉन वापरण्याची संधी तिला मिळाली. बर्कले येथे आल्यानंतर तिने आपले रायबोझोमअंतर्गत प्रवेशिकाविषयीचे संशोधन पुढे चालू ठेवले. या रेणूंच्या रचना व कार्याचा अभ्यास करून त्या विषाणूवरील उपचारांची दिशा मिळू शकली असती. पण जेनिफर एवढ्यावरच समाधानी नव्हती. तिला रायबोझाइम्स व इतर सामान्य विकरांच्या रासायनिक प्रक्रियांचा तुलनात्मक अभ्यास करण्यात विशेष रस होता. यातून ‘जीवसृष्टीचा उगम कसा झाला?’ या मूलभूत प्रश्नावर प्रकाश टाकण्यास मदत झाली असती. काही शास्त्रज्ञांनी असे गृहीतक मांडले होते की, प्राचीन काळी आरएनए रेणूंचे जग होते. त्यासाठी ‘विविध प्रकारच्या रासायनिक अभिक्रियांमध्ये आरएनए उत्प्रेरक म्हणून काम करतात का?’ या प्रश्नाचे उत्तर शोधणे आवश्यक होते. या प्रश्नाचे उत्तर ‘होय’ असेल, तर वरील गृहीतकाला पुष्टी मिळते.

तिने आता आरएनए- इंटर्फरन्स अभ्यास करण्यास सुरुवात केली. या प्रक्रियेमध्ये आरएनएचे रेणू विशिष्ट एम आरएनए निष्क्रिय करून जनुकीय गुणधर्म प्रकट होण्यास प्रतिबंध करतात. त्याच वेळी काही आरएनए रेणू पेशीमधील जनुकीय कार्ये नियंत्रित करतात, असे काही शास्त्रज्ञांनी दाखवून दिले. जेनिफरच्या एका सहकाऱ्याने तिला या नव्या संशोधनाची माहिती दिली. जीवाणूंमधील जनुकांचा अभ्यास केला असता असे आढळले की, त्यांच्या डीएनएमध्ये काही विशिष्ट जनुकीय क्रमाची पुन: पुन्हा पुनरावृत्ती झाली होती. हे म्हणजे ठरावीक शब्द प्रत्येक वाक्यानंतर पुन्हा लिहिण्यासारखे होते. या पुनरावृत्त झालेल्या जनुकीय क्रमाला क्लस्टर्ड रेग्युलरली इंटर्सपेस्ड शॉर्ट पॅलिनड्रोमिक रिपीट्‌स (क्रिस्पर- CRISPER - Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) असे म्हणतात. हे एक प्रकारचे नियामक आरएनए होत. विशेष गमतीचा भाग म्हणजे, दोन पुनरावृत्त झालेल्या जनुकीय क्रमांमधला जनुकीय क्रम विषाणूमधील जनुकीय क्रमाशी जुळत होता. यातून असा निष्कर्ष काढला की, विषाणूंच्या बाधेतून मुक्त झालेले जिवाणू विषाणूंच्या जनुकाचा काही भाग आपल्या जनुकीय घटकांमध्ये मिसळून त्यांची स्मृती जतन करतात. पण यामागची कार्यप्रणाली माहीत नव्हती. जेनिफरच्या सहकाऱ्यांच्या मतानुसार जीवाणूंनी विषाणूला निष्क्रिय करण्यासाठी वापरलेली पद्धत जेनिफरच्या आरएनए- इंटर्फरन्ससारखी असली पाहिजे. ही बातमी अतिशय महत्त्वपूर्ण तसेच उत्तेजित करणारी होती. जीवाणूंमध्ये प्राचीन प्रतिरक्षाप्रणाली असते का? तसे असेल, तर ती खूपच मोठी गोष्ट होती.

या बातमीमुळे जेनिफरमधील जिज्ञासेला नवी चेतना मिळाली आणि तिने क्रिस्परचा सर्वंकष अभ्यास करण्याचे ठरवले. क्रिस्परबरोबरच संशोधकांनी एक नवे विशिष्ट जनुक शोधले होते आणि त्या जनुकास त्यांनी क्रिस्पर- असोसिएटेड- केस (cas) असे संबोधले. जेनिफरला केसमध्ये विशेष रस वाटला, कारण ही जनुके डीएनएची सर्पिल रचना उलगडून त्यास छेद देणाऱ्या प्रथिनांच्या जनुकीय आज्ञावलीशी मिळती-जुळती होती. याचा अर्थ, केस विषाणूच्या डीएनएचे विभाजन करण्याचे काम करते का? तिने आपल्या सर्व गटांना कामाला लावले. काही वर्षांच्या अथक प्रयत्नांनंतर अनेक प्रकारच्या केस प्रथिनांचे कार्य शोधण्यात त्यांना यश मिळाले. त्याच वेळी इतर विद्यापीठांमधूनही काही संशोधक या विषयावर काम करत होते. यावरून असते लक्षात आले की, जीवाणूंमधील प्रतिरक्षाप्रणालीचे अनेक प्रकार होते. जेनिफरने अभ्यासलेली क्रिस्पर/केस ही वर्ग-1 या प्रकारातील होती. ही एक संयुक्त प्रकारची यंत्रणा असते, ज्यामध्ये विषाणूंना नि:शस्त्र करण्यासाठी अनेक प्रकारच्या केस प्रथिनांची आवश्यकता असते. याउलट वर्ग-2 या प्रकारातील यंत्रणा अगदी थोड्या प्रथिनांनिशी काम करते. 

योगायोग असा की, अगदी त्याच वेळी पृथ्वीच्या दुसऱ्या भूभागावर इमॅन्युएल शापेंटी यांनी अशाच यंत्रणेचा अभ्यास केला होता. इमॅन्युएल या फ्रान्समधील संशोधक-प्राध्यापक. सूक्ष्म जीवशास्त्र, अनुवंशशास्त्र व जैवरसायन-शास्त्र हे तिचे संशोधनाचे विषय. इमॅन्युएलचा जन्म 11 डिसेंबर 1968 रोजी पॅरिसजवळील एका छोट्या शहरात झाला. आपल्याला आयुष्यात काय करायचे आहे, याविषयी तिच्या कल्पना लहानपणापासूनच स्पष्ट होत्या. तिला वैद्यकीय क्षेत्रात काही तरी भव्य-दिव्य करून दाखवायचे होते. आई-वडील सामाजिक क्षेत्रात कार्यरत होते. त्यांनी तिला कुठलीही दिशा दिली नाही, पण तिच्या स्वप्नांना नेहमीच पाठिंबा दिला. वैद्यकीय क्षेत्रातील रुचीनेच तिला जीवशास्त्रात आणले. पदवी आणि पदव्युत्तर पदवी तिने पॅरिस येथील पिएर आणि मेरी क्युरी विद्यापीठ (आता सोर्बोन विद्यापीठ) येथे घेतली. पाश्चर इन्स्टिट्यूटमध्ये संशोधन केले. पीएच.डी.साठी प्रतिजैविकांना प्रतिबंध करणाऱ्या रेण्वीयप्रणालीचा अभ्यास केला. 

पदवीचे शिक्षण घेत असतानाच तिने पाश्चर इन्स्टिट्यूटमधून पीएच.डी. करण्याचे ठरवले होते. मूलभूत विज्ञान संशोधन क्षेत्रातील अग्रगण्य संस्था म्हणून ती उदयास आली होती. तसेच त्या संस्थेत प्रतिजैविकांना प्रतिबंध करण्याच्या जीवाणूंच्या क्षमतेवर संशोधन चालू होते. तिचा विभाग हा ‘तरुण आणि मजेशीर’ म्हणून ओळखला जायचा. याच संस्थेतील एका प्रयोगशाळेचे नेतृत्व करण्याची मनीषा तिने बाळगली होती. यासाठी संशोधनाचा चांगला अनुभव असण्याची गरज होती. तिने 1993 ते 1995 या काळात पिएर व मेरी क्युरी विद्यापीठात अध्यापन सहायक म्हणून काम केले आणि त्यानंतर 1995-1996 मध्ये पाश्चर इन्स्टिट्यूटमध्ये संशोधक म्हणून काम केले. इमॅन्युएलने अमेरिकेतील पन्नासएक प्रयोगशाळांना पत्रे लिहिली आणि उत्तरादाखल तिला अनेक ठिकाणांहून नियुक्ती करणारी पत्रे मिळाली. त्या सर्व पत्रांमधून तिने रॉकफेलर विद्यापीठ, न्यूयॉर्क येथील डॉ.एलेन टूमानेन यांच्या प्रयोगशाळेची निवड केली. 

ती अमेरिकेस 1996 ला रवाना झाली. तेथे तिने स्ट्रेप्टोकॉकस न्युमोनिया (streptococcus pneumonia) या जीवाणूंचा अभ्यास केला. न्युमोनिया, मेंदूदाह यांसारख्या आजारांना हा जीवाणू कारणीभूत ठरतो. या जीवाणूंच्या जनुकीय पदार्थांमध्ये एक अस्थिर घटक असतो, जो सतत फिरत असतो. जीवाणू या घटकावर कसे नियंत्रण ठेवतो, हे अभ्यासण्यासाठी इमॅन्युएलने खूप परिश्रम घेतले. अनेक प्रयोगानंतर जीवाणू वेन्कोमायसिन या अतिशय प्रभावी प्रतिजैविकांवर कसा विजय मिळवतात, याचा उलगडा झाला. टूमानेनने आपली प्रयोगशाळा दुसरीकडे हलवल्यानंतर न्यूयॉर्क विद्यापीठातील ‘स्कूल ऑफ मेडिसिन’ येथील डॉ.पामेला कोविन (Dr. Pamela Cowin) यांच्या प्रयोगशाळेत इमॅन्युएल दाखल झाली. तिथे तिने सस्तन प्राण्यांतील गुणसूत्रांचा अभ्यास केला. पामेलाच्या आठवणीप्रमाणे, ‘इमॅन्युअलकडे विशेष लक्ष द्यावे लागत नसे. आपल्या निरीक्षणांबाबत बाबतीत ती अतिशय दक्ष असे. तसेच अतिशय तपशीलवार निरीक्षण नोंदवत असे.’

इमॅन्युएलला आता ‘आपली स्वतंत्र प्रयोगशाळा असावी’, असे वाटू लागले. तिने युरोपात परतण्याचा निर्णय घेतला. 2002 मध्ये व्हिएन्ना विद्यापीठातील ‘इन्स्टिट्यूट ऑफ मायक्रोबायोलॉजी अँड जेनेटिक्स’ या संस्थेत प्रयोगशाळा-प्रमुख व अभ्यागत प्राध्यापक म्हणून रुजू झाली. एका तेथे तिने सात वर्षे काम केले. तिच्यासाठी तो काळ भारलेला होता. जनुक नियंत्रणामध्ये आरएनएचे महत्त्व समजले होते. त्यासाठी तिला निधीही मिळाला. जीवाणूंची घातकता (दुसऱ्या जीवास संसर्गित करण्याची क्षमता) ठरवणाऱ्या घटकाची निर्मिती करणाऱ्या आरएनए रेणूचा तिने शोध लावला. हे तिचे संशोधन 2004 मध्ये प्रकाशित झाले. इमॅन्युएलला स्ट्रेप्टोकॉकस पायोजेनेस या जीवाणूंमधील नियामक आरएनएची निर्मिती करणारे जनुकीय स्थान शोधण्यात रस होता. या कामे तिने जैव सूचना तंत्रज्ञानाची (Bioinformatics) मदत घेण्याचे ठरवले. यासाठी तिने जर्मनीतील ‘मॅक्स प्लॅन्क इन्स्टिट्यूट फॉर इन्फेक्शन बायोलॉजी’ येथील सूक्ष्म जीव शास्त्रज्ञ डॉ.जॉर्ग वोगेल (Dr.Jorg Vogel) यांच्याशी संधान बांधले. त्यांनी पायोजेनेसमधील सर्व आरएनए रेणूंचा आराखडा 2008 मध्ये तयार केला. सन 2004 ते 2006 या काळात तिने ‘सूक्ष्म जीवशास्त्र व प्रतिरक्षा विज्ञान’ विभागात प्रयोगशाळा प्रमुख व प्राध्यापक म्हणून काम केले. त्यानंतर 2009 पर्यंत ‘मॅक्स एफ पेरूट्‌झ लॅबोरेटरी’मध्ये प्राध्यापक म्हणून काम केले. स्वीडनमधील उमेअ विद्यापीठातील ‘लॅबोरेटरी फॉर मॉलेक्युलर इन्फेक्शन मेडिसिन’मध्ये प्रयोगशाळा प्रमुख व प्राध्यापक म्हणून तिची 2009 मध्ये नियुक्ती झाली आणि ती तेथे दाखल झाली.

व्हिएन्नात असतानाच ती क्रिस्परविषयी विचार करू लागली. त्या काळी हा विषय फारसा प्रचलित नव्हता. अगदी हाताच्या बोटांवर मोजण्याइतकेच सूक्ष्म जीवशास्त्रज्ञ या संशोधनात गुंतलेले होते. इमॅन्युएलच्या गटास असे निदर्शनास आले की, विशिष्ट प्रकारचे आरएनएचे रेणू विपुल प्रमाणात असतात. त्यांना त्यांनी ट्रान्स ॲक्टिव्हेटिंग क्रिस्पर आरएनए (ट्रॅकआर-आरएनए) असे नाव दिले. 

इमॅन्युएलच्या सूचना तंत्रज्ञानानुसार या रेणूंचा क्रम आणि जनुकीय स्थान क्रिस्परशी साधर्म्य दाखवणारे होते. त्यांच्या लक्षात आले की, हे नवे आएनएसुद्धा क्रिस्पर प्रणालीशी संबंधित आहेत. हे जिगसॉ पझलचे तुकडे एकमेकांशी जुळल्याप्रमाणे होते. ही प्रणाली वर्ग-2 या प्रकारची होती, ज्यामध्ये एकाच प्रकारचे केस-9 प्रथिन आवश्यक असते. आता इमॅन्युएलच्या गटाने अनेक प्रयोग केले आणि या प्रणालीमध्ये तीन घटक असतात, याचा त्यांना शोध लागला. ट्रॅकआर-आरएनए, क्रिस्पर-आरएनए आणि केस-9 प्रथिन. हे संशोधन विस्मयकारी होते. कारण आत्तापर्यंतच्या क्रिस्पर प्रणालीमध्ये फक्त एक आरएनए रेणू आणि अनेक प्रथिने गुंतलेली असत. इमॅन्युएलने असे गृहीतक मांडले की, हे दोन प्रकारचे आरएनए रेणू एकत्रितपणे केस-9 प्रथिनास मार्गदर्शन करण्याचे काम करतात. पण ही कल्पना क्रांतिकारक आणि मूलगामी होती, त्यामुळे स्वीकारण्यास जड होती. कारण तोवरच्या अभ्यासानुसार अशा प्रकारची संघभावना प्रथिनांमध्ये दिसून येते व आरएनए सांघिक पद्धतीने काम करताना दिसले नव्हते. पण इमॅन्युएल चाकोरीबाहेरचा विचार करण्यासाठीच मशहूर होती. एक दिवस हे एक अतिशय प्रभावी साधन म्हणून विकसित होईल, आणि हे घटक योग्य प्रकारे नियंत्रित केल्यास विशिष्ट ठिकाणी डीएनएला छेद देऊन त्यामध्ये इच्छित बदल करणे शक्य होईल असा तिचा होरा होता. 

इमॅन्युएलला आपली कल्पना विद्यार्थ्यांच्या गळी उतरवणे आणि या दोन्ही आरएनए रेणूंची आंतरप्रक्रिया अभ्यासण्यासाठी प्रयोगाची रचना करणे खूप अवघड गेले. पण एलिट्‌झा डेल्टचेव्हा (Eltiza Deltcheva) हे शिवधनुष्य पेलण्यास तयार झाली. 2009 च्या उन्हाळ्यात एके दिवशी संध्याकाळी आठ वाजता एलिट्‌झाने तिला फोन केला आणि आपला प्रयोग यशस्वी झाल्याची बातमी दिली. या बातमीने सहाजिकच इमॅन्युएल उत्तेजित झाली. तिने ही बातमी जॉर्गला सांगितली. त्यांना कल्पना होती की, त्यांचे हे संशोधन क्रांतिकारक होते. पण आणखी बऱ्याच प्रश्नांची उत्तरे शोधायची होती. त्यांनी जवळजवळ वर्षभर अनेक प्रयोग केले आणि त्यानंतरच आपले संशोधन प्रकाशित केले.

क्रिस्परच्या छोट्या वर्तुळात इमॅन्युएल अगदीच अपरिचित होती. ऑक्टोबर 2010 मध्ये वागेनिंगेन (Wageningen) नेदरलँड्‌स येथे भरलेल्या क्रिस्पर सभेत तिने आपले संशोधन सादर केले. या सभेचे आयोजक डॉ.जॉन वान दर उस्ट (Dr. John van der Oost) यांनी तिच्या संशोधनाचे खूप कौतुक केले. 

आता तिच्यापुढे प्रश्न होता- ही द्वि आरएनए प्रणाली डीएनए विभाजनाची प्रक्रिया नेमकी कशी पार पाडते? तिला सूक्ष्म जीवशास्त्राचा प्रचंड अनुभव होता आणि ती त्यामध्ये तज्ज्ञ होती. पण आता क्रिस्पर/केस-9 प्रणालीचा अभ्यास करण्यासाठी जैवरसायनशास्त्रज्ञाची आवश्यकता होती. सहाजिकच तिच्यासमोर पहिलं नाव होतं जेनिफर डाउडना.

‘अमेरिकन सोसायटी फॉर मायक्रोबायोलॉजी’ने पुएर्तो रिको येथे 2011 मध्ये आयोजित केलेल्या परिषदेत आपले संशोधन सादर करण्यासाठी इमॅन्युएलला निमंत्रित केले गेले. तेव्हा हे निमंत्रण स्वीकारण्यामागे जेनिफरची भेट घेणे हेही तिचे उद्दिष्ट होते. अगदी योगायोगाने एकदा कॅफेमध्ये त्या दोघींची भेट झाली. जेनिफरच्या सहकाऱ्याने त्या दोघींची ओळख करून दिली. त्या दोघींनी दुसऱ्या दिवशी एकत्र त्या शहराची सफर करण्याचे ठरवले. रस्त्यावरून फेरफटका मारत असतानाच त्यांनी आपल्या संशोधनाविषयी चर्चा केली. क्रिस्पर/केस-9 या वर्ग दोन प्रकारातील तुलनेने साध्या प्रणालीचा अभ्यास करण्यात जेनिफरला कितपत रस असेल, याविषयी इमॅन्युएल साशंक होती. पण सहयोगाच्या कल्पनेनेच जेनिफर उत्तेजित झाली. 

जेनिफर व तिचा चमू कॅलिफोर्निया येथून आणि इमॅन्युएल व कंपनी स्वीडन येथे- अशा या आगळ्यावेगळ्या गटाने आधुनिक तंत्रज्ञानाच्या साह्याने दूरदृश्य पद्धतीने अनेक वेळा चर्चा करून आपल्या प्रयोगाची योजना आखली. त्यांच्या तर्कानुसार क्रिस्पर-आरएनए विषाणूचा डीएनए ओळखतो आणि केस त्याचे विभाजन करतो. पण त्यांनी केलेल्या प्रयोगांमध्ये अपेक्षित परिणाम दिसला नाही. विषाणूचा डीएनए- बापुडा अगदी सुरक्षित होता. आता दोन शक्यता होत्या. एक- त्यांच्या प्रयोगात काही तरी दोष असला पाहिजे. किंवा दुसरी शक्यता अशी की- केस-9 चे कार्य वेगळे असले पाहिजे. अनेक प्रयोगांची अपयशी मालिका आणि प्रचंड चर्चा व वाद-विवादानंतर त्यांनी आपल्या प्रयोगांमध्ये ट्रॅकआर-आरएनएचा समावेश केला आणि त्यांना अपेक्षित यश मिळाले. हे संशोधन आश्चर्यकारक होते. जीवाणूने विषाणूविरोधी विकसित केलेले शस्त्र म्हणजे जनुकीय कात्री प्रभावी तर होतेच, पण हुशारसुद्धा होते. 

एवढ्यावरच थांबले, तर ते संशोधक कसले! आता त्यांनी नव्या क्रांतिकारी प्रयोगाची रचना केली. ट्रॅकआर-आरएनए आणि क्रिस्पर-आरएनए यांच्या एकत्रीकरणातून एकच रेणू तयार केला आणि त्याला मार्गदर्शक-आरएनए (Guide RNA) असे संबोधन दिले. आता या कात्रीचा वापर करून डीएनएला निवडक ठिकाणी छेद देता येईल का, हे पाहायचे होते. थोडक्यात, जनुकीय कात्रीचे कार्य नियंत्रित करायचे होते. त्यासाठी त्यांनी जेनिफरच्या प्रयोगशाळेत उपलब्ध असलेल्या एका जनुकाची निवड केली आणि छेद देण्यासाठी त्यावरील पाच ठिकाणे निश्चित केली. आता कात्रीच्या क्रिस्पर भागामध्ये बदल करून ज्या ठिकाणी छेद द्यायचा आहे, त्या भागाच्या जनुकीय सांकेतनाशी पूर्णपणे जुळणारे क्रिस्परचे सांकेतन केले आणि त्यांना जबरदस्त यश मिळाले. डीएनएला बरोबर निवडक ठिकाणी छेद गेला होता. मार्गदर्शक- आरएनए डीएनएशी जोडला जाऊन जेथे छेद द्यायचा आहे, ते स्थान ओळखतो आणि केस-9 हे विकर बरोबर त्या ठिकाणी देतो. जेनिफर आणि इमॅन्युएलने क्रिस्पर/केस-9 जनुकीय कात्रीविषयीचे संशोधन 2012 मध्ये प्रकाशित केले. या संशोधनासाठी जेनिफर डाउडना आणि इमॅन्युएल शापेंटी यांना 2020 च्या रसायनशास्त्र विषयाचे नोबेल पारितोषिक जाहीर झाले.

जेनिफर आणि इमॅन्युएल यांनी आपले संशोधन प्रकाशित केल्यानंतर अनेक संशोधक याकडे वळले आणि त्यांनी उंदिर व मानवामधील जनुकांमध्ये बदल करता येईल, हे दाखवून दिले. यापूर्वी जनुकांमध्ये बदल करणे खूपच वेळखाऊ आणि बऱ्याचदा अशक्य कोटीतील प्रकरण होते. पण या नव्या कात्रीमुळे काम सोपे झाले. हव्या त्या ठिकाणी डीएनएला छेद द्यायचा आणि जखम भरून काढण्याच्या पेशीच्या क्षमतेचा वापर करून नवे जनुक किंवा जनुके त्या ठिकाणी समाविष्ट करून संपादित जनुके निर्माण करणे शक्य झाले. हे साधन वापरण्यास सुलभ असल्याने त्याचा खूप लवकर प्रसार झाला. वनस्पतीमधील सदोष जनुके काढून टाकण्यासाठी याचा वापर करता येतो. याचा वापर करून संशोधकांनी तांदळातील मातीतून जड धातू शोषून घेण्याची क्षमता देणाऱ्या जनुकात बदल केला. त्यामुळे घातक कॅडमियम, आर्सेनिकचे प्रमाण कमी असणाऱ्या चांगल्या दर्जाच्या तांदळाची निर्मिती झाली. तसेच या तंत्राचा वापर करून कोरड्या व उष्ण हवामानात टिकणारी पिके तसेच कुठल्याही किडीला बळी न पडणारे वाण विकसित करणे शक्य झाले आहे. त्यामुळे घातक कीडनाशकांचा वापर कमी होईल. वैद्यकीय क्षेत्रासाठीही हे संशोधन खूप महत्त्वाचे आहे. रोगकारक जनुके काढून टाकून अनेक आनुवंशिक रोगांवर उपचार व प्रतिबंध करण्यासाठी या तंत्राचा उपयोग होऊ शकतो. त्या दिशेने आता संशोधन चालू आहे. 

या तंत्राचा गैरवापर होण्याचाही धोका आहे. जनुकीय संपादनाच्या या प्रक्रियेने शास्त्रीय वर्तुळात नैतिकतेचे अनेक मुद्दे उपस्थित झाले आहेत. हे तंत्र वापरून संपादित बाळ (डिझाइनर बेबी) जन्माला घालण्याचा प्रकार होऊ शकतो. (चीनचे वैज्ञानिक जीआनकुई यांनी हा प्रयोग 2018 मध्ये करून संपादित बाळ जन्माला घातले व त्यावर जगभरातून टीका झाली होती). जनुकीय अभियांत्रिकीचा मानवावर वापर करण्यावर नियंत्रण करणारी नियमावली आहे. त्यानुसार पुढच्या पिढीत संक्रमित होणारे जनुकीय बदल करण्यावर बंदी आहे.

जेनिफरने क्रिस्परसंबंधी नैतिकतेवर टेड टॉक (TED Talk) मध्ये 2015 ला व्याख्यान दिले. नोबेल पारितोषिक जाहीर झाल्यानंतर तिने ‘या तंत्रज्ञानाचा वापर चांगल्या कारणासाठी व्हावा आणि मानवाला त्यातून लाभ व्हावा’, अशी अपेक्षा व्यक्त केली. क्रिस्परचे फायदे आणि दोष यांचे विवेचन करणाऱ्या ‘अ क्रॅक इन क्रिएशन’ या पुस्तकाची ती सहलेखिका आहे. 

जेनिफर व इमॅन्युएलने केलेल्या संशोधनकार्याची दखल म्हणून त्यांना अनेक पुरस्कारांनी सन्मानित करण्यात आले. टाइम मॅगझिनने जेनिफर व इमॅन्युएलचा 2015 मध्ये जागतिक शंभर प्रभावशाली व्यक्तींमध्ये समावेश केला.

संशोधन क्षेत्रात येऊ इच्छिणाऱ्या तरुण महिला संशोधकांसाठी जेनिफर आणि इमॅन्युअलचे कार्य प्रेरणादायी आहे. त्यांच्या कार्याला सलाम.

Tags: Jennifer Doudna and Emmanuelle Charpentier weeklysadhana Sadhanasaptahik Sadhana विकलीसाधना साधना साधनासाप्ताहिक


प्रतिक्रिया द्या


लोकप्रिय लेख 2008-2021

सर्व पहा

लोकप्रिय लेख 1996-2007

सर्व पहा

जाहिरात

साधना प्रकाशनाची पुस्तके