बायोलिस्टिक्स या जीन गन

बायोलिस्टिक्स या जीन गन, जेनेटिक इंजीनियरिंग की एक तकनीक है। इसका इस्तेमाल कोशिकाओं में डीएनए, आरएनए, या प्रोटीन पहुंचाने के लिए किया जाता है। इस तकनीक में, भारी धातुओं के कणों को जीन के साथ लेपित किया जाता है और फिर इन्हें कोशिकाओं में दागा जाता है।

	बायोलिस्टिक्स या जीन गन
कैसे काम करती है	कोशिकाओं पर डीएनए से लेपित, भारी धातु के कणों से बमबारी की जाती है।
उपयोग	पौधों की कोशिकाओं, मानव कोशिकाओं, और अन्य पशु कोशिकाओं में डीएनए पहुंचाने के लिए।
उपयोग के लिए ज़रूरी चीज़ें	जीन गन, डीएनए संरचना, और भारी धातु के कण, जैसे सोना या टंगस्टन।
फ़ायदे	रोगजनक वाहकों को निष्क्रिय करने, डीएनए फ़िंगर प्रिंटिंग, और वैक्टर के साथ जुड़कर पुनः संयोजक डीएनए बनाने में मददगार।

जीन गन का इस्तेमाल करने के कुछ मुद्दे:

• जीन गन से केवल उजागर ऊतकों में ही डीएनए पहुंचाया जा सकता है।
• जीन गन से कोशिकाओं के अंदर सिर्फ़ 100-500μm तक डीएनए पहुंचाया जा सकता है।
• जीन गन से डीएनए पहुंचाने के लिए ज़्यादा दबाव डालने पर, कोशिकाओं को ज़्यादा नुकसान पहुंच सकता है।

बायोलिस्टिक्स, जिसे जीन गन तकनीक के रूप में भी जाना जाता है, आनुवंशिक इंजीनियरिंग में किसी जीव की कोशिकाओं में विदेशी डीएनए को पेश करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक विधि है। इस प्रक्रिया में, रुचि के डीएनए के साथ लेपित सूक्ष्म सोने या टंगस्टन कणों को त्वरित किया जाता है और कोशिका भित्ति या झिल्ली जैसी प्राकृतिक बाधाओं को दरकिनार करते हुए पौधे या पशु कोशिकाओं में गोली मार दी जाती है। यह आनुवंशिक सामग्री को कोशिका में प्रवेश करने और जीनोम में एकीकृत करने की अनुमति देता है, जिससे वांछित जीन की अभिव्यक्ति सक्षम होती है।

जीन गन का कार्य सिद्धांत

माइक्रोपार्टिकल्स पर डीएनए की कोटिंग

पहले चरण में सोने या टंगस्टन के छोटे कणों पर डीएनए (आमतौर पर प्लास्मिड डीएनए) की कोटिंग शामिल है। ये कण बेहद छोटे होते हैं (लगभग 1-4 माइक्रोमीटर व्यास के) और माइक्रोप्रोजेक्टाइल के रूप में जाने जाते हैं।

कणों का त्वरण

माइक्रोपार्टिकल्स को एक जीन गन डिवाइस में लोड किया जाता है, जो उन्हें उच्च गति पर आगे बढ़ाने के लिए उच्च दबाव वाली हीलियम गैस का उपयोग करता है। कणों को त्वरित किया जाता है और एक लक्ष्य पर गोली मार दी जाती है, आमतौर पर पौधे के ऊतक या कोशिकाएँ।

कोशिकाओं में प्रवेश

उच्च गति वाले कण कोशिका भित्ति (पौधों में) या प्लाज्मा झिल्ली (पशु कोशिकाओं में) में प्रवेश करते हैं और डीएनए को कोशिका द्रव्य या नाभिक में भी पहुंचाते हैं।

जीन एकीकरण

कोशिका के अंदर जाने के बाद, विदेशी डीएनए मेजबान जीनोम में एकीकृत हो सकता है, जिससे विदेशी जीन की अभिव्यक्ति हो सकती है। इसके परिणामस्वरूप जीवों में लक्षणों में संशोधन हो सकता है, जैसे कि पौधों में कीटों या रोगों के प्रति प्रतिरोध।

बायोलिस्टिक्स (जीन गन) के अनुप्रयोग

पौधों की आनुवंशिक इंजीनियरिंग

ट्रांसजेनिक पौधों का निर्माण: जीन गन का व्यापक रूप से पौधों की कोशिकाओं के परिवर्तन में उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से उन प्रजातियों में जिन्हें एग्रोबैक्टीरियम-मध्यस्थ परिवर्तन जैसी अन्य विधियों का उपयोग करके बदलना मुश्किल होता है।

आनुवंशिक रूप से संशोधित फसलों (जीएमओ) का विकास: इस तकनीक का उपयोग अक्सर कीट प्रतिरोध, सूखा सहिष्णुता या बढ़ी हुई पोषण सामग्री जैसे बेहतर लक्षणों वाली फसलों को बनाने के लिए किया जाता है।

जीन थेरेपी

पशु अनुसंधान में, जीन गन तकनीक का उपयोग पशु कोशिकाओं में जीन पहुंचाने के लिए किया जा सकता है, जो आनुवंशिक विकारों के इलाज के लिए जीन थेरेपी अध्ययनों में सहायता करता है।

टीके और टीकाकरण

जीन गन का उपयोग कोशिकाओं में एंटीजन को एन्कोड करने वाले जीन को पहुंचाने के लिए किया जा सकता है, जिसका उपयोग डीएनए टीकों के विकास में किया जा सकता है। ये टीके विशिष्ट रोगजनकों के खिलाफ एंटीबॉडी का उत्पादन करने के लिए प्रतिरक्षा प्रणाली को उत्तेजित करते हैं।

ट्रांसजेनिक जानवरों का निर्माण

जीन गन का उपयोग पशु कोशिकाओं के परिवर्तन में भी किया जा सकता है, हालांकि पौधों की तुलना में जानवरों में इसका उपयोग कम होता है।

बायोलिस्टिक्स (जीन गन) के लाभ

बायोलॉजिकल वेक्टर की कोई आवश्यकता नहीं:

बैक्टीरिया (जैसे एग्रोबैक्टीरियम) का उपयोग करने वाली विधियों के विपरीत, बायोलिस्टिक्स को डीएनए को ले जाने के लिए जीवित वेक्टर की आवश्यकता नहीं होती है, जिससे यह परिवर्तन के लिए एक सरल और प्रभावी तरीका बन जाता है।

आवेदन की विस्तृत श्रृंखला:

जीन गन का उपयोग पौधे और पशु दोनों कोशिकाओं के लिए किया जा सकता है, जिससे यह आनुवंशिक इंजीनियरिंग में एक बहुमुखी उपकरण बन जाता है।

प्रत्यक्ष डीएनए वितरण:

यह कोशिकाओं में डीएनए के प्रत्यक्ष परिचय की अनुमति देता है, जिससे यह उन कोशिकाओं को बदलने के लिए उपयोगी हो जाता है जिन्हें अन्य तरीकों से हेरफेर करना मुश्किल होता है।

कुछ प्रजातियों के लिए उच्च दक्षता:

जीन गन विशेष रूप से उन पौधों की प्रजातियों को बदलने में प्रभावी है जो अन्य परिवर्तन तकनीकों के प्रति प्रतिरोधी हैं।

बायोलिस्टिक्स (जीन गन) के नुकसान:

डीएनए क्षति:

माइक्रोप्रोजेक्टाइल के उच्च गति के प्रभाव से डीएनए या कोशिका को नुकसान हो सकता है, जिससे परिवर्तन दक्षता कम हो सकती है और उत्परिवर्तन की संभावना बढ़ सकती है।

कुछ जीवों में कम दक्षता:

जीन गन की दक्षता प्रजातियों के आधार पर भिन्न हो सकती है, और यह हमेशा सबसे कुशल विधि नहीं हो सकती है, खासकर बड़े, जटिल जीवों के लिए।

लागत और जटिलता:

जीन गन महंगे उपकरण हैं और इन्हें संचालित करने के लिए विशेष ज्ञान की आवश्यकता होती है, जिससे ये कुछ प्रयोगशालाओं के लिए कम सुलभ हो जाते हैं।

जीन एकीकरण पर सीमित नियंत्रण:

कुछ अन्य तरीकों के विपरीत, बायोलिस्टिक्स इस बात पर उच्च स्तर का नियंत्रण प्रदान नहीं करता है कि विदेशी जीन मेजबान जीनोम में कहाँ एकीकृत होता है। इसके परिणामस्वरूप अप्रत्याशित परिणाम हो सकते हैं।

उपयोग के उदाहरण:

आनुवंशिक रूप से संशोधित फसलें:

बीटी कपास और राउंडअप प्रतिरोधी फसलों के निर्माण को इन विशेषताओं को प्रदान करने वाले विदेशी जीन को पेश करने के लिए बायोलिस्टिक्स के उपयोग से सुगम बनाया गया है।

टीका विकास:

डीएनए टीकों के विकास में जीन गन का उपयोग किया गया है, उदाहरण के लिए, खुरपका और मुंहपका जैसी बीमारियों के खिलाफ जानवरों के लिए टीकों के निर्माण में।

मॉडल जीव:

जीन गन का उपयोग विशिष्ट जीन संशोधनों के प्रभावों का अध्ययन करने के लिए चूहों जैसे मॉडल जीवों के परिवर्तन में किया गया है।

अभ्यास प्रश्न

वस्तुनिष्ठ प्रश्न /MCQs:

1.)जीन गन (बायोलिस्टिक्स) तकनीक का मुख्य उद्देश्य क्या है?

a) पौधों की कोशिकाओं को मारना

b) कोशिकाओं में विदेशी डीएनए डालना

c) कोशिकाओं से जीन निकालना

d) आनुवंशिक अनुक्रमों का विश्लेषण करना

2.)बायोलिस्टिक्स में, विदेशी डीएनए पहुंचाने के लिए कौन से माइक्रोप्रोजेक्टाइल का उपयोग किया जाता है?

a) लिपोसोम

b) सोने या टंगस्टन के कण

c) जीवाणु कोशिकाएँ

d) फंगल बीजाणु

3.)निम्न में से कौन सा जीन गन (बायोलिस्टिक्स) का लाभ नहीं है?

a) इसके लिए जीवित वेक्टर की आवश्यकता नहीं होती है।

b) अधिकांश पौधों की प्रजातियों के लिए इसकी उच्च दक्षता है।

c) इसका उपयोग पौधे और पशु दोनों कोशिकाओं के लिए किया जा सकता है।

d) यह बिना किसी शारीरिक क्षति के सीधे पौधों की कोशिकाओं में डीएनए डाल सकता है।

4.)निम्न में से कौन सा जीन गन तकनीक का अनुप्रयोग है? a) CRISPR-Cas9 का उपयोग करके जीन संपादन

b) कीट-प्रतिरोधी जीन वाले पौधों का रूपांतरण

c) DNA अनुक्रमों का प्रवर्धन

d) प्रोटीन का संश्लेषण

5.)बायोलिस्टिक्स (जीन गन) तकनीक का एक बड़ा नुकसान क्या है?

a) इसके लिए जीवाणु वाहकों के उपयोग की आवश्यकता होती है।

b) यह लक्ष्य DNA या कोशिकाओं को नुकसान पहुंचा सकता है।

c) इसका उपयोग जानवरों में नहीं किया जा सकता है।

d) यह केवल बहुत छोटे पौधों पर लागू होता है।

लघु उत्तरीय प्रश्न:

• बायोलिस्टिक्स (जीन गन) तकनीक के पीछे क्या सिद्धांत है?
• DNA डिलीवरी के लिए जीन गन में किस प्रकार के कणों का उपयोग किया जाता है?
• जीन गन पौधों की कोशिकाओं के रूपांतरण को कैसे सुगम बनाती है?
• जेनेटिक इंजीनियरिंग में जीन गन का उपयोग करने का एक बड़ा लाभ और एक नुकसान बताएं।
• जीन गन तकनीक एग्रोबैक्टीरियम-मध्यस्थ रूपांतरण जैसी पारंपरिक विधियों से किस प्रकार भिन्न है?