એનસાયક્લોપીડીયા ઓફ ડીએનએ એલિમેન્ટસ:

'જંક ડીએનએ'નું રહસ્ય ખોલતા વૈજ્ઞાનિકો.

ફ્‌યુચર સાયન્સ - કે.આર ચૌધરી

- 'હ્યુમન જેનોમ' પ્રોજેક્ટ પછીનાં મહત્ત્વાકાંક્ષી 'પ્રોજેક્ટ એન્કોડ'નાં પરિણામો હવે પ્રકાશિત થઈ રહ્યા છે. વિજ્ઞાની દુનિયામાં 'હ્યુમન જેનોમ પ્રોજેક્ટ'ની સિદ્ધિને, માનવીના ચંદ્ર ઉપરના ઉતરાણ સાથે સરખાવવામાં આવે છે. હ્યુમન જેનોમ પ્રોજેક્ટની શરુઆત થઈ ત્યારે, વૈજ્ઞાાનિક માનતા હતા કે મનુષ્યના સંપૂર્ણ ડીએનએની ૩ અબજ બેઝ પેરમાં ૩ લાખ કરતા વધારે જનીનો હશે. જ્યારે હ્યુમન જેનોમ પ્રોજેક્ટની પુર્ણાહુતિ થઈ ત્યારે વૈજ્ઞાાનિકોએ જાહેર કર્યું કે માનવીના લાંબા જેનોમનો માત્ર ૧.૫૦ ટકા હિસ્સો મનુષ્ય શરીર માટેના જરૃરી પ્રોટીન ઉત્પાદન કરવાના કોડ ધરાવે છે. એટલે કે મનુષ્યની આનુવાંશિકતા અને દેખાવ આપનારા જનીનોની સંખ્યા માત્ર ૨૩ હજાર જેટલી છે સરળ ભાષામાં એક સક્રિય મનુષ્ય અને તેના રોગો માટે માત્ર ૨૩ હજાર જેટલા જનીનો જ જવાબદાર છે. બાકીનો ડીએનએ હિસ્સો (૯૮.૫૦%) બિનઉપયોગી કચરા જેવો છે જેની સાથ કોઈ બાયોલોજીકલ એક્ટીવીટી સંકળાયેલી નથી. વૈજ્ઞાાનિકોને અર્થહીન અને કચરા જેવી લાગતી ડીએનએની આ સામગ્રીને વૈજ્ઞાાનિકોએ 'જંક ડીએનએ' નામ આપ્યું હતું. ૫ સપ્ટેમ્બરના રોજ વૈજ્ઞાનિકોએ જે જાહેરાત કરી છે. તેના આધારે ડીએનએની નવી વ્યાખ્યા કરવી પડે તેવી પરિસ્થિતિનું નિર્માણ થયું છે. મનુષ્ય જેનોમનો જે ૯૮% હિસ્સો બિનઉપયોગી બનતો હતો. તેની કામગીરી વૈજ્ઞાાનિકોએ શોધી કાઢી છે. 'જંક ડીએનએ' તરીકે ઓળખાતું હ્યુમન જેનોમનું જીનેટિક મટિરિયલ બિનઉપયોગી નહિ પરંતુ પ્રોટીન કોડીંગ કરનાર જનીનોને 'ઓન', 'ઓફ' કરનાર સ્કીમોનું એક જટીલ કંટ્રોલ પેનલ છે. મનુષ્યના અંગોના વિવિધ કોષોમાં વિવિધ જનીનોને 'ઓન' અથવા 'ઓફ' કરવાનું કામ આ કંટ્રોલ પેનલ દ્વારા થાય છે. હ્યુમન જેનોમ પ્રોજેક્ટ પછી, જંક ડીએનએ ઉપર થયેલ તાજેતરનું સંશોધન એક મહત્ત્વપૂર્ણ 'લેન્ડમાર્ક' ગણાય છે. હ્યુમન જેનોમ પ્રોજેક્ટમાં વૈજ્ઞાાનિકોએ ૨૩ હજાર જીન્સ એટલે કે જેનોમનો ૧.૫૦ હિસ્સાની સંપૂર્ણ જાણકારી એકઠી કરી હતી. વૈજ્ઞાાનિકોને લાગ્યું કે બાકીના ૯૮.૫૦% હિસ્સા ઉપર પણ સંશોધન થવુંજોઈએ એટલે કે 'હ્યમન જેનોમ પ્રોજેક્ટ' જ્યાંથી અટકી ગયો ત્યાંથી વૈજ્ઞાાનિકોને નવા પ્રોજેક્ટ દ્વારા નવી શરુઆત કરવાની હતી અને વૈજ્ઞાાનિકોની આ જીજીવિષામાંથી જન્મ થયો એક નવા પ્રોજેક્ટનો જેને નામ આપવામાં આવ્યું 'એનસાઇક્લોપિડીયા ઓફ ડીએનએ એલિમેન્ટ' એટલે કે 'એન્કોડ' (Encode) 'હ્યુમન જેનોમ પ્રોજેક્ટ' મનુષ્યના જનીનોની ડિક્ષ્નરી ગણીએ તો પ્રોજેક્ટ 'એન્કોડ' એ હ્યુમન જેનોમનો સંપૂર્ણ 'એનસાયક્લોપીડીયા' ગણાવો જોઈએ. છેલ્લા પાંચ વર્ષમાં આ પ્રોજેક્ટમાં જે ખજાના જેવી માહિતીનો ધોધ એકઠો થયો છે તે ખૂબ જ વિશાળ એટલે કે મહાસાગર જેવો છે તે ડેટાનો પ્રિન્ટ-આઉટ લેવો હોય તો, એક સરખામણી કરીએ માની લો કે ૧૦૦૦ બેઝ પેરનો ડેટા એક ચોરસ સેન્ટીમીટર કાગળ ઉપર છાપી શકાય છે તો, સમગ્ર માહિતીને ૧૬ મીટર ઉંચા એટલે કે ૬ માળ ઉંચા બિલ્ડીંગ જેટલા પહોળા કાગળમાં છાપીએ તો કાગળની લંબાઈ ઓછામાં ઓછા ૩૦ કિલોમીટર જેટલી થાય. ઇ.સ. ૨૦૦૩માં યુ.એસ. નેશનલ હ્યુમન જેનોમ રીસર્ચ ઇન્સ્ટિટયૂટ (NHQRI)દ્વારા 'ધ એનસાયકલોપિડીયા ઓફ ડીએનએ એલીમેન્ટ' નામના પબ્લિક રીસર્ચની શરુઆત કરવામાં આવી હતી. ૫ સપ્ટેમ્બર ૨૦૧૨ના રોજ પ્રોજેક્ટનો પ્રારંભિક રિપોર્ટ પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યો છે. વિજ્ઞાાન જગતના પ્રતિષ્ઠિત સામયિકો જેવા કે નેચર, સાયન્સ, જેનોમ, બાયોલોજી 'સેલ' અને 'જેનોમ રિસર્ચ'માં ૩૦ જેટલા રિસર્ચ પેપર પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યા છે. પ્રકાશિત રિપોર્ટનો સારાંશ એ છે કે મનુષ્ય જેનોમના ૯૮.૫૦% હિસ્સામાંથી ૮૦% હિસ્સો નોન-કોડીંગ ડીએનએ ધરાવે છે. જેને એક સમયે 'જંક ડીએનએ' ગણવામાં આવતો હતો તે બાયોલોજીકલ એક્ટીવ એટલે કે જૈવિક દ્રષ્ટિએ બીનઉપયોગી નહિ પણ સક્રિય હિસ્સો છે. જનીનોની શરુઆતમાં આગળના ભાગમાં ૭૦ હજાર જેટલા 'પ્રમોટર' વિસ્તાર છે. અમે સમગ્ર જેનોમમાં ચાર લાખ જેટલા સક્રિય ક્ષેત્રો છે જે પ્રોટીન કોડીંગ 'જીન્સ'ને ઓન- ઓફ કરનારી સ્વીચ તરીકે વર્તે છે. વિશ્વના ૪૪૦ વૈજ્ઞાાનિકોએ ૩૨ ગુ્રપમાં ભેગા મળીને આ સંશોધન કર્યું છે. વૈજ્ઞાાનિકોએ માનવીના ડીએનએ ઉપર ૨૪ પ્રકારના સ્ટાન્ડર્ડ પ્રયોગો કરીને સંપૂર્ણ માહિતી મેળવી છે. ૧૪૭ પ્રકારના માનવ શરીરના વિવિધ કોષો ઉપર અંદાજે ૧૬૪૮ જેટલા પ્રયોગો કરવામાં આવ્યા છે. સરળ ભાષામાં કહીએ તો વૈજ્ઞાાનિકોએ આપણા શરીરમાં રહેલા જનીનોને નિયમિત કરનાર ૪ લાખ જેટલી 'સ્વીચો' 'જંક ડીએનએ' ગણતા ડીએનએમાંથી ઓળખી કાઢી છે કેટલીક સ્વીચો ૧૦૦ જેટલા રોગો સાથે પણ સંકળાયેલી છે. જેમાં કેન્સર, બાળપણમાં થતા ડાયાબિટીસ અને ચિત્તભ્રમ જેવા માનસિક રોગોનો પણ સમાવેશ થાય છે આંતરરાષ્ટ્રીય સહયોગથી વૈજ્ઞાાનિકો એ જાણી શક્યા છે કે મનુષ્યનું ડીએનએ કઈ રીતે કામ કરે છે. એન્સાયક્લોપીડીયા જેવી આ માહિતીથી બાયોલોજીની નવી માહિતી ધરાવતી ટેક્સ્ટ બુક તૈયાર થઈ શકશે. આ ઉપરાંત વિવિધ રોગોને સમજવાના જીવવિજ્ઞાાની આંતરિક તાગો જાણવા મળશે. વૈજ્ઞાાનિકો હવે એ સમજી ચૂક્યા છે કે કોઈ એક 'જીન્સ' એકલું બાયોલોજીકલી એક્ટીવ બનતું નથી. ડીએનએમાં આવેલા એક નેટવર્ક સક્રિય બને ત્યારે ચોક્કસ પ્રકારના કોષોમાં ચોક્કસ પ્રકારના જનીનો સક્રિય બને જેનોમનો આખો હિસ્સો એક કોરિયોગ્રાફરની ભૂમિકા ભજવે છેજેના ઇશારે વિવિધ 'જીન્સ' 'ડાન્સ' કરે છે. મોટા ભાગના લોકો જાણે છે કે મનુષ્યને ગર્ભમાંથી વિકસિત કરી એક મુક્ત વ્યક્તિ બનાવવા માટેનો પ્લાન એટલે કે 'બ્લ્યુ પ્રિન્ટ' જીનેટિક મટિરિયલ તરીકે 'ડીએનએ'માં આલેખાયેલી હોય છે. આ ડીએનએ ક્રોમોઝોમ્સ એટલે કે રંગસૂત્ર/ ગુણસૂત્રમાં ગોળ ફિડલા તરીકે વીંટાળેલી અવસ્થામાં જળવાઈ રહે છે. ડીએનએના જૈવિક રીતે સક્રિય હિસ્સાને જનીન એટલે કે જીન્સ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે સમગ્ર જિંદગી દરમિયાન કોષમાં થતા ફેરફારો આ ડીએનએ અને 'જીન્સ'માં રહેલી માહિતીના આધારે થાય છે. જનીનોમાં પેદા થતી વિકૃતિઓના કારણે કેટલાક પ્રકારના રોગો પેદા થાય છે. હ્યુમન જેનોમ પ્રોજેક્ટ દ્વારા વૈજ્ઞાાનિકો મનુષ્યની કાયાની કિતાબ જેવા ડીએનએ માત્ર બે ટકા જેટલો હિસ્સો ઉકેલી શક્યા હતા. બાકીનો ૯૮% હિસ્સો તેમને તે સમયે કચરા સમાન બિનઉપયોગી લાગ્યો હતો. ખરા અર્થમાં વૈજ્ઞાાનિકો ૯૮% જેવા 'જંક ડીએનએ' બાબતે અંધારામાં હતા. હવે વૈજ્ઞાાનિકો એ જાણી ચૂક્યા છે કે જેનોમમાં કેટલાક રેગ્યુલેટર્સ એટલે કે નિયંત્રકો છે જે જીન્સની એક્ટીવીટીને નિયંત્રિત કરે છે. આવા નિયંત્રકો એટલે કે બાયોલોજીકલ સ્પીચના કારણે યકૃતના કોષોમાં જનીનોનો એક સેટ સક્રિય હોય છે. ત્યારે, મગજના કોષોમાં જનીનોનો એક અલગ સેટ એક્ટીવ હોય છે. કહેવાનું તાત્પર્ય એટલું કે માનવ શરીરના વિવિધ અંગો અને કોષિકાઓમાં જેનોમમાં રહેલ ખાસ રેગ્યુલેટર્સ જનીનોની જૈવિક પ્રક્રિયાને નિયમિત કરે છે. 'જેનોમ'ના ફંક્શનનું આ આપણું વૈશ્વિક દર્શન છે. ઇન્ટરનેટ ઉપર જેમ ગુગલ મેપ વિહંગાવલોકનથી માંડીને માઇક્રોસ્પોકના ક્લોઝઅપ જેવું દર્શન કરી શકાય છે. જેનોમ ઇન્સ્ટીટયૂટની એલીસ ફેઇન ગોલ્ડ કહે છે કે, 'વૈજ્ઞાાનિકો હ્યુમન જેનોમનો વિગતવાર કેમિકલ મેકઅપ જાણે છે. મતલબ કે ગુગલ મેપની માફક જીનેટીક મેપ તૈયાર છે પરંતુ તેને કઈ રીતે વાંચવો એ ખરેખર જાણતા નથી.' જેનોમ સાથે કોઈ ઇન્સ્ટ્રક્શન મેન્યુઅલ કે ગાઇડ બુક આપવાની નથી જેની મદદથી આપણે જાણી શકીએ છીએ કે 'ડીએનએ' ખરેખર કઈ રીતે કામ કરે છે ? એન્કોડ પ્રોજેક્ટમાં વૈજ્ઞાાનિકોએ એકઠી કરેલ માહિતીને યુરોપિયન મોલેક્યુલર બાયોલોજી લેબોરેટરીના ઇવાન બર્ની અલગ રીતે સરખાવે છે. તેઓ કહે છે કે, 'નવું સંશોધન એ હ્યુમન જેનોમની મહાભારત છાપ આવૃત્તિનું તાજું સંસ્કરણ છે.'' હ્યુમન જેનોમ લગભગ ત્રણ અબજ મુળાક્ષરોના બનેલા બાયોલોજીકલ અર્થસભર શબ્દ એટલે જીન્સ મોટા ભાગનું ડીએનએ આ જીન્સની બહાર આવેલું છે જેને જંક ડીએનએ કહે છે. જનીનો શરીરમાં ખાસ પ્રકારના પ્રોટીનની રચના કરે તેવા 'કોડ' તેમાં લખેલા હોય છે. ચોક્કસ સમયે જનીન એક્ટીવ એટલે કે સક્રિય બને ત્યારે આ માહિતી ડીએનએના પિતરાઈ ભાઈ જેવા 'આરએનએ'ને મળે છે. જે સંદેશાવાહક જેવું કામ કરે છે. તેથી તેને મેસેન્જર આર.એન.એ. એટલે કે mRNA કહે છે. આરએનએ ડીએનએ દ્વારા મળેલ માહિતી પ્રમાણે પ્રોટીન બનાવવા માટેનું ખાસ બીબું એટલે કે 'મોલ્ડ' તૈયાર કરે છે જેમાં વિવિધ પ્રકારના પ્રોટીન બનાવે છે શરીરની વિવિધ જૈવિક પ્રક્રિયાઓમાં આવા પ્રોટીન ઉપયોગી બને છે જેને આપણે અલગ અલગ નામે ઓળખીએ છીએ સ્વાદુપિંડ એટલ કે પેન્ક્રિઆસના કોષોમાંથી 'ઇન્સ્યુલીન' નામનો પદાર્થ પેદા થતો જાય છે. આ ઇન્સ્યુલીન રક્તમાં રહેલ બ્લડ સ્યુગરનું નિર્માણ કરે છે ઇન્સ્યુલીન પણ કોષો દ્વારા પેદા થયેલ એક પ્રકારનું પ્રોટીન છે જેના માટે ખાસ પ્રકારના જનીનોનો સેટ કામ કરે છે. જૈવિક પ્રક્રિયામાં મદદરૃપ બનતા 'એન્ઝાઇટીસ' પણ એક પ્રકારના પ્રોટીન છે શરીરના કોષોને ક્યારે કેવા પ્રકારનું પ્રોટીન બનાવવું તેના આદેશ જનીન દ્વારા મળે છે પરંતુ જનીનોને સક્રિય બનાવતી સ્વીચો અને રેગ્યુલેટર્સો જંક ડીએનએમાં આવેલી છે એમ તાજેતરનું નવું સંશોધન કરે છે. આ હિસાબે જનીનો સિવાયના ડીએનએનો તો ફાલતુ લાગતો હિસ્સો હવે વૈજ્ઞાાનિકો માટે ખૂબ જ અગત્યનો બની ગયો છે. વૈજ્ઞાાનિકો કહે છે કે હવે આવી 'સ્વીચ' અને રેગ્યુલેટર્સને કઈ રીતે કામ કરે છે તેની મિકેનિઝમ જાણી શકાય તો જેનોમના જે ભાગના કારણે રોગ પેદા થાય છે તો રોગ માટે નથી સારવાર કે દવા ડિઝાઇન કરી શકાય તેમ છે. સિયાટલમાં આવેલ વૉશિંગ્ટન યુનિવર્સિટીના પ્રોફેસર જ્હોન સ્ટેમાટોયાન્તો પાઉલસ કહે છે કે, 'જનીનો આખા જેનોમનો નામ માત્રનો હિસ્સો ધરાવે છે. કેટલાક રોગો પાછળનું જીનેટિક કારણ શોધવાની વૈજ્ઞાાનિકો શરુઆત કરે છે ત્યારે તેમને ખબર પડે છે કે રોગની શરુઆત કરનારા સિગન્લો કોઈ ચોક્સ જનીનો પાસેથી નહી પરંતુ જેનોમના અન્ય હિસ્સામાંથી આવે છે. આવા સંજોગોમાં રોગ સાથે સંકળાયેલ જનીનોની લીંક શોધવી મુશ્કેલ થઈ પડે છે. થેંક્સ કે નવા સંશોધનના કારણે જેનોમની નવી ખાસિયતો અને જનીનોની કામકરવાની પ્રક્રિયા ઉપર પ્રકાસ પડે છે. એ લાગે છે કે વૈજ્ઞાાનિકોની મહેનત પાણીમાં નથી ગઈ. રોગ માટેના સંકેતો જેનોમમાં લાખો જથ્થામાંથી ગમે ત્યાં છૂપાયેલા હોઈ શકે. નવું સંશોધન જીનેટીક્સ અને જેનોમ ફંક્શનને એક સાથે નિહાળવાનો ખાસ પ્રકારનો લેન્સ ધરી આપે છે, એમઆઇટીના કોમ્પ્યુટર સાયન્ટીસ્ટ મેનોલીસ કોલીસ કહે છે કે, નવા સંશોધનને હવે 'વ્યક્તિગત સ્વરૃપે' ગોઠવવાની જરૃર છે. અલગ અલગ કોષોના ડીએનએનો પ્રોફાઇલ તૈયાર કરવાનો સમય હવે આવી ગયો છે. તેમની સરખામણી કરીને મનુષ્યના રોગો અને શારીરિક વિકૃતિઓની સરખામણી થઈ શકે તેમ છે. હવે સવાલ એ થાય છે કે હ્યુમન જેનોમ પ્રોજેક્ટ અને એન્કોડ પ્રોજેક્ટ પછી માનવીના ડીએનએ ઉપર વધારે સંશોધનની જરૃર છે ખરી ? એન્કોડના વૈજ્ઞાાનિકો કહે છે કે હજુ ઘણું જાણવાનું બાકી છે જેમાંની એક ટેકનિક કોસેટીન ઇમ્યુનોપ્રીસીપીટેશન (ચીપ) તરીકે ઓળખાય છે જેમાં ડીએનએની બધી સિકવલ્સમાં રહેલા ખાસ પ્રકારના પ્રોટીન સાથે જ બંધાય છે. સંશોધકોએ આવા પ્રોટીન સાથે સંયોજાય તેવા એન્ટીબોડીઝ તૈયાર કર્યા છે આ પ્રોટીન સેલમાં રહેલ ડીએનએનો ચોક્કસ હિસ્સો અલગ ખેચી કાઢે છે. ત્યારબાદ આ ડીએનએની સિકવલ્ઝ તૈયાર કરવાા આવે છે. વૈજ્ઞાાનિકો માને છે કે, ડીએનએ સાથે લગભગ ૨૦૦૦ જેટલા પ્રોટીન સંકળાયેલા છે તેના ઉપર સંશોધન કરવું જરૃરી છે. અત્યાર સુધી માત્ર દસમા ભાગના પ્રોટીન ઉપર વૈજ્ઞાાનિકો પ્રયોગો કરી ઓળખી શકયા છે. જો કે, વૈજ્ઞાાનિકો માટે મુખ્ય સમસ્યા એ છે કે સેલ લાઇનનો કયો ભાગ ખામીયુક્ત છે તેમાં ઉલટ તપાસ કઈ રીતે કરવી ? અત્યાર સુધીના પ્રયોગો, પ્રયોગશાળામાં વિકસીત કરેલ 'કલ્ચર્ડ સેલ' ઉપર થયો છે. જેમાં કેટલીકવાર અકુદરતી પ્રકારના પ્રોટીન પણ જોવા મળ્યા છે. ઉદાહરણ તરીકે GM 12878 પ્રકારની સેલલાઇન ખાસ પ્રકારના વાયરસ દ્વારા રક્તકોષોનો વિકાસ કરીને મેળવવામાં આવી છે. હિસ્ટોન જેવું રસાયણ અથવા અન્ય ફેક્ટર જેનોમનો કેટલોક ભાગ સાથે અપ્રાકૃતિક રીતે બંધાય છે Hela નામના કોષોની સેલલાઇન ૫૦ વર્ષ પહેલા ગર્ભાશયની ગ્રીવાના કેન્સર માટે બાયોપ્સી કરવા માટે અલગ તારવેલા કોષો સાથે તૈયાર કરેલ છે. આવા કોષોમાં જેનોમની પુનઃ ગોઠવણી થયેલ છે જે વૈજ્ઞાાનિકો માટે એક ઉખાણા જેવી બાબત છે. એન્કોડના વૈજ્ઞાાનિકો હવે મનુષ્યમાંથી સીધા જ મેળવેલા કોષો ઉપર સંશોધન કરવા માગે છે. પરંતુ આવા કોષોની મર્યાદા એ છે કે પ્રયોગશાળામાં તેઓ કોષ વિભાજન પામીને વિકાસ પામતા નથી. આ હિસાબે મનુષ્ય કોષોના ડીએનએના નાના ટુકડા ઉપર સંશોધન કરી વૈજ્ઞાાનિકોને સંતોષ માનવો પડે છે. મગજમાં આવેલા ચેતાકોષો ઉપર સંશોધન કરવું આવી સમસ્યાના કારણે સિમિત બની ગયું છે. ડીએનએ ઉપર જે પ્રયોગો કરવામાં આવે છે તે રેન્જને પણ વિસ્તૃત કરવાની જરૃર છે. વૈજ્ઞાાનિકો જેનોમના વિવિધ ભાગો એકબીજા સાથે કઈ રીતે આંતરપ્રક્રિયા કરે છે તેને ત્રિપરીમાણવાળા 'સ્પેસ'માં પણ ચકાસવા માગે છે. મનુષ્યના ડીએનએ કમ જેનોમનો એનસાઇક્લોપિડીયા તૈયાર કરવાની આ શરુઆત માત્ર છે. હજી ઘણા બધા રહસ્યો ઉકેલવાના બાકી છે મનુષ્યની જ્ઞાાનની સીમા વધતી જાય છે તેનો ફાયદો જીનેટિક્સ અને બાયોટેકનોલોજીને મળતો જાય છે.