डीएनए स्विच को चालू बंद करने की तकनीक

हाल के वर्षों में, आनुवंशिक संपादन तकनीकों और अन्य जीन थेरेपी दृष्टिकोणों ने वैज्ञानिकों को जीवित कोशिकाओं के अंदर जीन को बदलने की क्षमता दी है। हालाँकि, पूरे जीव के बजाय केवल चयनित कोशिका प्रकारों या ऊतकों में जीन को प्रभावित करना मुश्किल रहा है।

ऐसा आंशिक रूप से डीएनए स्विच को समझने की निरंतर चुनौती के कारण है, जिन्हें सीआईएस-रेगुलेटरी एलिमेंट्स (सीआरई) कहा जाता है, जो जीन की अभिव्यक्ति और दमन को नियंत्रित करते हैं।

नेचर में प्रकाशित एक पेपर में, टेवे और उनके सहयोगियों ने न केवल नए, पहले कभी न देखे गए सिंथेटिक सीआरई को डिज़ाइन किया, बल्कि सीआरई का उपयोग मस्तिष्क, यकृत या रक्त कोशिकाओं में जीन को सफलतापूर्वक सक्रिय करने के लिए किया, बिना अन्य कोशिका प्रकारों में उन जीनों को चालू किए।

हालांकि जीव में हर कोशिका में एक जैसे जीन होते हैं, लेकिन हर कोशिका में या हर समय सभी जीन की आवश्यकता नहीं होती है। सीआरई यह सुनिश्चित करने में मदद करते हैं कि मस्तिष्क में आवश्यक जीन त्वचा कोशिकाओं द्वारा उपयोग नहीं किए जाते हैं, उदाहरण के लिए, या कि शुरुआती विकास के दौरान आवश्यक जीन वयस्कों में सक्रिय नहीं होते हैं।

यह परियोजना अनिवार्य रूप से यह प्रश्न पूछती है, क्या हम इन नियामक तत्वों के कोड को पढ़ना और लिखना सीख सकते हैं? येल में आनुवंशिकी के सहायक प्रोफेसर और अध्ययन के वरिष्ठ लेखकों में से एक स्टीवन रेली, पीएचडी ने कहा। अगर हम भाषा के संदर्भ में इसके बारे में सोचते हैं, तो इन तत्वों का व्याकरण और वाक्यविन्यास खराब तरीके से समझा जाता है।

और इसलिए, हमने मशीन लर्निंग के ऐसे तरीके बनाने की कोशिश की जो हमारे द्वारा स्वयं किए जाने वाले कोड से अधिक जटिल कोड सीख सकें। डीप लर्निंग नामक कृत्रिम बुद्धिमत्ता के एक रूप का उपयोग करते हुए, समूह ने मानव जीनोम से सैकड़ों हज़ारों डीएनए अनुक्रमों का उपयोग करके एक मॉडल को प्रशिक्षित किया, जिसे उन्होंने तीन प्रकार की कोशिकाओं में सीआरई गतिविधि के लिए प्रयोगशाला में मापा: रक्त, यकृत और मस्तिष्क।

ए आई मॉडल ने शोधकर्ताओं को लगभग अनंत संभावित संयोजनों में से किसी भी अनुक्रम के लिए गतिविधि की भविष्यवाणी करने की अनुमति दी। इन भविष्यवाणियों का विश्लेषण करके, शोधकर्ताओं ने डीएनए में नए पैटर्न की खोज की, यह सीखते हुए कि डीएनए में सीआरई अनुक्रमों का व्याकरण कैसे प्रभावित करता है कि कितना आरएनए बनेगा – एक जीन कितना सक्रिय होता है, इसका एक प्रॉक्सी।