जैवतंत्रज्ञान : काळाची गरज

 

 

 

 

 

 

 

 

जैवतंत्रज्ञान (Biotechnology) हे एक संमिश्र व संयुक्त शास्त्र आहे, असे मानण्यास हरकत नाही. यात सूक्ष्मजीवशास्त्र, अनुवांशिकशास्त्र, मूलभूत जीवशास्त्र, जैवरेणवीयशास्त्र, पेशीजीवशास्त्र, वनस्पती व प्राणिउतीशास्त्र इत्यादी विविध शास्त्रांचा समावेश आहे. त्यामुळे जैवतंत्रज्ञान क्षेत्रातील पदवी आणि पदव्युत्तर शिक्षणाचा अभ्यासक्रम ठरविणे म्हणजे, त्या क्षेत्रातील प्राध्यापक आणि इतर सल्लागार समिती समोर एक मोठे आव्हान असते. जैवतंत्रज्ञान ही जैविक विज्ञानातील तिसरी लाट आहे आणि मूलभूत व उपयोजित विज्ञानांच्या अशा आंतरदुव्यांचे प्रतिनिधित्व करते. शिवाय जगभरात सातत्याने जे संशोधन सुरु असते, त्यामुळे जैवतंत्रज्ञानांत नवीन संकल्पना, प्रक्रिया, नियम, कायदे यांची सतत भर पडत असते. या वेगवान संशोधनाची एक झलक आपल्याला हल्लीच (वर्ष २०१९-२०२०) पाहायला मिळाली आहे. ती २०१९ डिसेंबरपासून ते २०२० डिसेंबरपर्यंत ‘कोविड-१९’ प्रतिकारक लस निर्मितीमधील चढ-उतार आणि त्यात प्राप्त झालेले यश. त्यामुळे सर्व नवीन गोष्टी प्रातिनिधिक रूपात अभ्यासक्रमात समाविष्ट करणे, हे निश्चित आव्हानात्मक असते. या जैवतंत्रज्ञानाचे अनेक पैलू आहेत.

 

 

 

सर्वप्रथम आपण या क्षेत्राविषयी अधिक माहिती जाणून घेऊया. सर्वसाधारणपणे या क्षेत्राचे आपण ‘अजनुकीय जैवतंत्रज्ञान’ आणि ‘जनुकीय जैवतंत्रज्ञान’ असे दोन प्रमुख गट करू शकतो. पहिल्या गटात पूर्ण पेशी, उती आणि स्वतंत्र पेशी/सूक्ष्मजीव यांच्या अभ्यासाचा समावेश होतो. दुसर्‍या गटात जनुकांची हाताळणी, ‘क्लोनिंग’ इत्यादींचा समावेश असतो. जैवतंत्रज्ञानामध्ये ‘क्लोनिंग’ म्हणजे सजीवांचे ‘क्लोन’ तयार करण्याची प्रक्रिया किंवा पेशी अथवा ‘डीएनए’ तुकड्यांच्या प्रती तयार करणे. अजनुकीय जैवतंत्रज्ञान अधिक प्रसिद्ध आणि उपयोजित केले जाते. यात वनस्पती उतींची लागवड, संकरित बियाणांचे उत्पादन, सूक्ष्मजैविक किण्वन, प्रतिपिंडांचे उत्पादन, प्रतिक्षमशास्त्रात आवश्यक रसायनांची निर्मित, ब्रेड व मद्यार्काचे किण्वन, सागरी जैवतंत्रज्ञान इत्यादी प्रक्रियांचा समावेश आहे. शेकडो वर्षांपासून माणूस सूक्ष्मजीवांचा नकळत अन्न (ब्रेड, दही, चीज, चहापत्ती किण्वन इत्यादी.) आणि विविध मद्यार्काच्या (वाईन, व्हिस्की, रम, बियर इत्यादी) निर्मितीकरिता वापर करत आला आहे. परंतु, सूक्ष्मजीवशास्त्र आणि जनुकशास्त्र काळाच्या ओघात अधिक विकसित आणि प्रगल्भ होत गेले. त्यानुसार किण्वनशास्त्र अधिक अचूक आणि विविध बनले. साहजिकच या जीवाणूंचा वापर केवळ अन्न व मद्यापुरता मर्यादित न राहता, त्यांच्या उपाययोजनांची क्षितिजे अधिक विकसित होत गेली. आज बहुतेक प्रतिद्रव्ये (पेनिसिलीन, अँफोटेरीसिन बी., आणि व्हॅन्कोमायसिन इत्यादी.), जीवनसत्त्वे, विकरे (अमायलेस, प्रोटिएस व लायपेज इत्यादी.), संप्रेरके, अमिनो आम्ले (ग्लुटामिक आम्ल, प्रॉलिन, व अलानाईन इत्यादी.), कार्बनी आम्ले (सिट्रिक आम्ल, डी-लॅक्टिक आम्ल, फ्युमेरिक आम्ल, अकॉनिटीक आम्ल इत्यादी.), गंधयुक्त द्रव्ये (जिओस्मीन, थाऊमॅटिन, व मोनेलिन, इत्यादी.), वृद्धी घटक, रंग द्रव्ये (कॅरोटीनॉईडस्, फ्लेवोनॉईड्स टेट्रापायरॉल्स आणि झॅन्थोफिल्स इत्यादी.) यांच्या उत्पादनाकरिता विविध सूक्ष्मजीवांचा वापर करतात. तसेच जीवाणू, यीस्ट व काही शेवाळांपासून एक पेशीय प्रथिने (सिंगल सेल प्रोटीन), आणि विविध प्रकारच्या स्वादिष्ट अळिंबींच्या (मशरूम - अगारीकुस बायस्पोरस, बोलेटुस एडुलीस) लागवड हे पहिल्या प्रकारच्या जैवतंत्रज्ञानाचाच एक महत्त्वपूर्ण भाग आहे. या मोठ्या यादीवरून आपल्याला कल्पना आली असेल की, किण्वन जैवतंत्रज्ञान किती विकसित झाले आहे. या सर्व द्रव्यांना खूप मोठी जागतिक बाजारपेठ उपलबध आहे. अब्जावधी रुपयांची उलाढाल या द्रव्यांमुळे होत असते.

 

 

 

 

‘डीऑक्सिरायबोजनुक्लिक आम्ल’ (डीएनए) च्या पूर्ण संरचनेचा शोध आणि त्यानंतर ‘डीएनए’ पुनःसंयोजनाचा विकास यांनी जनुकीय जैवतंत्रज्ञानाचा पाया रोवला. १९८२ मधील जीवाणूंपासून मानवी इन्सुलिनचा शोध आणि त्याच्या व्यावसायिकीकरणामुळे मिळालेल्या विलक्षण यशामुळे जनुकीय अभियांत्रिकी तंत्र शाखा खूपच आश्वासक ठरली. या उत्साहवर्धक उदाहरणाने जनुकीय अभियांत्रिकी तंत्राने कर्करोगासारख्या अनेक दुर्धर रोगांवर उपचार विकसित करण्याचे सामर्थ्य दर्शवले. इलेक्ट्रॉनिक्स व सिलिको तंत्रातील प्रगतीच्या तुलनेत या तंत्रज्ञानाच्या प्रगतीच्या सीमा अधिक विस्तृत व वेगाने वाढत आहेत. जनुकांची रचना, कार्य आणि नियंत्रण या सर्वांचा जोमाने अभ्यास जगभरात सुरू झाला. आज ‘आर्टिफिशिअल इंटेलिजन्स’ (कृत्रिम बुद्धिमत्ता) आणि संगणकीय तंत्राचा कुशलतने वापर करून जनुकीय जैवतंत्रज्ञान अधिक व्यापकरीत्या विकसित होत आहे. जनुक अभियांत्रिकी तंत्राचे कौशल्य म्हणजे सूक्ष्मजीव किंवा उच्चस्तरीय पेशींमध्ये इष्ट जनुकाचे अभिव्यक्तीकरण यशस्वीरीत्या व्यवस्थापित करणे. मुख्यत्वेकरून इच्छित रेणू संश्लेषित करण्यासाठी योग्य बाह्य ‘डीएनए’ किंवा कृत्रिम जनुकांना सजीव पेशींमध्ये समाविष्ट केले जाते. वनस्पती, प्राणी आणि सूक्ष्मजीव यांची जनुकीय घटना विविध ’जनुक उत्परिवर्तन’ पद्धतीने बदलली जाऊ शकते. या जनुकीय तंत्रज्ञानाच्या यशाची अनेक विस्मयकारक उदाहरणे देता येतील.

 

 

 

 

१९७३ मध्ये हार्बर्ट बॉयर आणि स्टॅन्ले कोहेन यांनी प्रथमच असे सिद्ध केले की, जीवाणूच्या ‘डीएनए’चे दोन लहान तुकडे कापून-चिकटवून पुन्हा इश्चेरीचिया कोलाय जीवाणूमध्ये समाविष्ट करीत येतात. त्यांनी असेही सिद्ध केले की, बेडकासारख्या प्राण्यातील ‘डीएनए’देखील इ. कोलायमध्ये समाविष्ट करता येतात. बर्केले येथील संशोधकांनी ‘मेव्हलॉनिक आम्ल’ संश्लेषण मार्गाचा विपर्यास करून जैवअभियांत्रिकी पद्धतीने मिळविलेल्या यीस्ट पेशींचा वापर करून हिवतापासाठी परिणामकारक असणार्‍या औषधाच्या पूर्व-संयुगांची, म्हणजेच आर्टेमिसिनीक आम्ल निर्मिती क्षमता मोठ्या प्रमाणावर वाढविली. ही एक क्रांतिकारी घटना होती. ‘एचआयव्ही’ विषाणूंना (एड्स रोगाचे विषाणू) लक्षित करून त्यांचा नायनाट करेल, अशा प्रथिनांचे उत्पादन करण्यासाठी, ‘ओसेल आयएनसी’ या जीवाणूजन्य उपचारात्मक कंपनीने जनुक अभियांत्रिकी पद्धतीने वर्धित केलेल्या ‘लॅक्टोबॅसिलस’ प्रजातींची निर्मिती केली. ‘अ‍ॅट्रोजेन थेराप्युटिक’मधील शास्त्रज्ञांनी ‘अ‍ॅडिनो’ विषाणूमधील काही जनुकांचे रूपांतरण करून त्यांचा वापर करून कर्करोगावर मात करण्यासाठी विशिष्ट रासायनिक अस्त्रांची निर्मिती केली आहे. पिकांमध्ये कीटक किंवा रोगजंतूंना प्रतिकार करण्याची जैविक सक्षमता प्रदान करण्यासाठी वैज्ञानिकांनी अ‍ॅग्रोबॅक्टेरियाचा वापर केला आहे. आजच्या घडीला कित्येक दुर्दम्य रोगांवर अतिशय परिणामकारक ‘बायोसिमिलर’ बाजारात उपलब्ध आहेत आणि कित्येक विकसित ‘बायोसिमिलर’ अवस्थेत आहेत. ‘बायोसिमिलर’ रेणूंनी औषधाची अचूकता शेकडोपटीने वाढविली आहे आणि साईडइफेक्ट्स नगण्य केले आहेत. परिणामकारक आणि अतिप्रभावी लसींचा विकास आणि त्यांची निर्मिती केवळ जनुकीय जैवतंत्रज्ञानाने शक्य झाली आहे. आज काही कर्करोगयोग्य ‘बायोसिमिलर’ उपलब्ध झाल्यास मोठ्या प्रमाणात आटोक्यात आणता येतात व त्याचा अंतरिय प्रसार टाळता येतो.

 

 

 

 

२१ वे शतक हे जैवतंत्रज्ञानाचे आहे. या क्षेत्रात नावीन्यपूर्ण गोष्टी शोधण्यास खूप वाव आहे. आज शालेय आणि महाविद्यालयांमध्ये जे विद्यार्थी विज्ञान शाखेत शिकत आहे आणि ज्यांना जीवशास्त्र आवडते, रसायनशास्त्रात थोडी गोडी आहे, काही नवीन शोधायचे आहे आणि मानवी कल्याणाकरिता काहीतरी तंत्रज्ञान सदृश्य उपकरणे अथवा पद्धती विकसित करावयाच्या आहेत, त्यांच्याकरिता जैवतंत्रज्ञानाची निवड अतिशय योग्य व्यावसायिक शिक्षण निवड असेल. भारतातील बहुतेक सर्व विद्यापीठांमध्ये जैवतंत्रज्ञान क्षेत्रातील पदवी आणि पदव्युत्तर अभ्यासक्रम उपलबध आहेत. जैवतंत्रज्ञानावर आधारित असंख्य कारखाने, संस्था आणि संशोधन केंद्रे कार्यरत आहेत. तसेच परदेशातही या क्षेत्रात दमदार संशोधन व कार्य चालू आहे. या परदेशी विद्यापीठांमध्ये उच्चशिक्षण घेताना या क्षेत्रात अजूनही पाठ्यवेतन मुबलक मिळते. तुमचे दहावी-बारावीनंतरचे व्यावसायिक शिक्षण क्षेत्र निश्चित करताना जैवतंत्रज्ञान या असीमित कार्य क्षेत्राचा जरूर विचार करा.

 

 

 

(लेखक पीएच.डी, एफएसएबी असून सूक्ष्मजीवशास्त्र विभाग हायमीडिया लॅबोरेटरीज् प्रायव्हेट लिमिटेड, मुंबईचे व्हाईस प्रेसिडेंट आहेत.)