IICT वैज्ञानिकों ने वायरल रोगों के लिए संभावित दवाओं का पता लगाने हेतु AI का उपयोग किया
स्रोत:द हिंदू ↗
क्यों मायने रखता है
जैव प्रौद्योगिकी और दवा की खोज (drug discovery) में आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस का एकीकरण UPSC GS3 (विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी) के लिए एक अत्यंत प्रासंगिक विषय है। यह लेख एक ठोस भारतीय उदाहरण (CSIR-IICT) प्रदान करता है कि कैसे AlphaFold जैसे AI टूल्स का उपयोग गंभीर वायरल बीमारियों (मंकीपॉक्स और लम्पी स्किन डिजीज) से निपटने के लिए दवाओं के पुनरुद्देश्य (drug repurposing) हेतु किया जा रहा है, जो सीधे तौर पर स्वास्थ्य सेवा और नैदानिक निदान (clinical diagnosis) में AI के अनुप्रयोगों पर मुख्य परीक्षा (mains) के प्रश्नों के अनुरूप है।
सारांश
CSIR-भारतीय रासायनिक प्रौद्योगिकी संस्थान (IICT) के वैज्ञानिकों ने मंकीपॉक्स (Mpox) और लम्पी स्किन डिजीज वायरस (LSDV) जैसे उभरते वायरल खतरों के लिए संभावित उपचारों की पहचान करने हेतु आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस (AI) का सफलतापूर्वक उपयोग किया है। एक स्ट्रक्चरल बायोइन्फॉरमैटिक्स पाइपलाइन में AlphaFold2 जैसे उन्नत AI टूल्स का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने उन वायरल एंजाइमों का मानचित्रण किया जो रोगजनकों को प्रतिरक्षा प्रणाली (immune system) से बचने में मदद करते हैं। उन्होंने "ड्रग रिपर्पज़िंग" (drug repurposing) दृष्टिकोण अपनाकर यह पता लगाया कि मौजूदा दवा 'लैपाटिनिब' (lapatinib) इन वायरल लक्ष्यों के लिए एक आशाजनक अवरोधक (inhibitor) है। यह सफलता कंप्यूटेशनल ड्रग डिस्कवरी में तेजी लाने में AI की परिवर्तनकारी भूमिका को रेखांकित करती है, जो सार्वजनिक स्वास्थ्य संकटों और जूनोटिक प्रकोपों (zoonotic outbreaks) के प्रबंधन के लिए एक तेज़ और अधिक लागत प्रभावी रणनीति प्रदान करती है।
मुख्य बिंदु
- CSIR-IICT के वैज्ञानिकों ने लम्पी स्किन डिजीज वायरस (LSDV) और मंकीपॉक्स (Mpox) के लिए संभावित ड्रग टारगेट्स की पहचान करने के लिए एक AI-संचालित स्ट्रक्चरल बायोइन्फॉर्मेटिक्स पाइपलाइन का उपयोग किया।
- शोधकर्ताओं ने AlphaFold2 और ESMFold सहित उन्नत AI उपकरणों का उपयोग उन वायरल एंजाइमों की 3D संरचनाओं का अनुमान लगाने के लिए किया, जिनके पास प्रयोगात्मक डेटा की कमी थी।
- इस अध्ययन ने पॉक्सविरिडे (Poxviridae) परिवार में दो अत्यधिक संरक्षित (highly conserved) वायरल काइनेज की पहचान की है, जो वायरस के लिए मेजबान की प्रतिरक्षा प्रणाली से बचने के लिए महत्वपूर्ण हैं।
- 'ड्रग रीपर्पसिंग' (drug repurposing) रणनीति अपनाकर, टीम ने पाया कि मौजूदा दवा 'लैपटिनिब' (lapatinib) इन वायरल लक्ष्यों के खिलाफ एक आशाजनक प्रतिस्पर्धी अवरोधक (competitive inhibitor) के रूप में कार्य करती है।
- यह AI-एकीकृत दृष्टिकोण उभरते ज़ूनोटिक वायरल प्रकोपों के विरुद्ध उपचार विकसित करने के लिए एक तेज़ और अधिक लागत प्रभावी पद्धति को प्रदर्शित करता है।
महत्वपूर्ण शब्द
CSIR-भारतीय रासायनिक प्रौद्योगिकी संस्थान (IICT)
Council of Scientific and Industrial Research (CSIR) के तहत 1944 में स्थापित एक प्रमुख राष्ट्रीय अनुसंधान प्रयोगशाला, जो रासायनिक प्रौद्योगिकी, दवाओं और बायोइन्फॉर्मेटिक्स में विशेषज्ञता रखती है।
UPSC context
GS पेपर 3: विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी (प्रौद्योगिकी का स्वदेशीकरण; नई तकनीक का विकास)। यह भारत के R&D बुनियादी ढांचे के ज्ञान का परीक्षण करता है।
AlphaFold2
Google DeepMind द्वारा विकसित एक AI सिस्टम जो अमीनो एसिड अनुक्रमों (amino acid sequences) से प्रोटीन की त्रिविमीय (3D) संरचनाओं की परमाणु सटीकता के साथ भविष्यवाणी करता है, जिससे 50 साल पुरानी जैविक चुनौती का समाधान हुआ है।
UPSC context
GS पेपर 3: विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी (AI अनुप्रयोग)। आधुनिक ड्रग डिस्कवरी और रसायन विज्ञान के 2024 के नोबेल पुरस्कार से संबंधित प्रश्नों के लिए प्रासंगिक।
दवाओं का पुनरुद्देश्यीकरण (Drug Repurposing)
मौजूदा, स्वीकृत दवाओं के लिए नए चिकित्सीय उपयोगों की पहचान करने की रणनीति, ताकि पारंपरिक 'डी नोवो' (de novo) दवा विकास से जुड़े समय, लागत और जोखिम को कम किया जा सके।
UPSC context
GS Paper 3: विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी (S&T) (सार्वजनिक स्वास्थ्य/स्वास्थ्य तकनीक)। उभरती बीमारियों और महामारियों के प्रबंधन के लिए लागत प्रभावी रणनीतियों के ज्ञान का परीक्षण करता है।
लम्पी स्किन डिजीज वायरस (LSDV)
मवेशियों और भैंसों की एक अत्यधिक संक्रामक विषाणुजनित बीमारी जो कैप्रिपॉक्सवायरस के कारण होती है, जिसके कारण त्वचा पर गांठें, बुखार और दूध उत्पादन में कमी आती है।
UPSC context
GS पेपर 3: कृषि (पशुपालन)। यह भारत की डेयरी अर्थव्यवस्था और ग्रामीण आजीविका को प्रभावित करने वाले पशु रोगों के प्रति जागरूकता का परीक्षण करता है।
एमपॉक्स (मंकीपॉक्स)
Mpox वायरस (Poxviridae परिवार) के कारण होने वाली एक वायरल ज़ूनोटिक बीमारी, जिसकी विशेषता त्वचा पर चकत्ते और बुखार है; इसे पूर्व में WHO द्वारा सार्वजनिक स्वास्थ्य आपातकाल (Public Health Emergency) घोषित किया गया था।
UPSC context
GS पेपर 3: विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी (जन स्वास्थ्य)। यह वायरस के संचरण, वैश्विक स्वास्थ्य शासन और ज़ूनोटिक प्रकोपों की समझ का परीक्षण करता है।
जैव सूचना विज्ञान
एक अंतःविषय क्षेत्र (interdisciplinary field) जो DNA सीक्वेंस और प्रोटीन संरचनाओं जैसे बड़े पैमाने पर जैविक डेटा को संग्रहीत और विश्लेषित करने के लिए कम्प्यूटेशनल टूल, एल्गोरिदम और सांख्यिकी का उपयोग करता है।
UPSC context
GS पेपर 3: विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी (जैव प्रौद्योगिकी/IT संगम)। प्रारंभिक परीक्षा (जैसे, ट्रांसक्रिप्टोम) और मुख्य परीक्षा (तकनीक का स्वदेशीकरण) में अक्सर पूछा जाता है।
ज़ूनोटिक रोग
संक्रामक रोग जो कशेरुकी जंतुओं से मनुष्यों में (और इसके विपरीत) प्रसारित होते हैं, जैसे कि रेबीज, इबोला और COVID-19।
UPSC context
GS पेपर 3: पर्यावरण/सार्वजनिक स्वास्थ्य। 'वन हेल्थ' (One Health) दृष्टिकोण और महामारियों के पर्यावरणीय कारकों के ज्ञान का परीक्षण करता है।
प्रारंभिक ट्रैप
मंकीपॉक्स और लम्पी स्किन डिजीज वायरस (LSDV) दोनों ही ज़ूनोटिक वायरल बीमारियां हैं जो मनुष्यों में फैल सकती हैं।
जहाँ Mpox ज़ूनोटिक है, वहीं LSDV एपिज़ूटिक है। यह विशेष रूप से मवेशियों और भैंसों को प्रभावित करता है और मनुष्यों में संचारित नहीं होता है। UPSC अक्सर इन वर्गीकरणों को आपस में बदल देता है।
संबंधित अवधारणाएँ
फार्माकोलॉजी में 'ड्रग रिपर्पज़िंग' (Drug Repurposing) क्या है?
- परिभाषा: पहले से स्वीकृत या जांचाधीन (investigational) दवाओं के लिए नए चिकित्सीय उपयोगों की पहचान करना, जैसे कि उभरते वायरस के खिलाफ किसी मौजूदा कैंसर की दवा का उपयोग करना।
- प्रमुख लाभ: फेज़-1 क्लिनिकल सुरक्षा परीक्षणों को बाईपास करता है, जिससे डि नोवो (शून्य से) खोज की तुलना में दवा विकास के समय और लागत में भारी कमी आती है।
AlphaFold2 जैसे उपकरण कंप्यूटेशनल बायोलॉजी में किस प्रकार सहायता करते हैं?
- प्रोटीन फोल्डिंग: 1D अमीनो एसिड अनुक्रमों (sequences) से प्रोटीन/एंजाइम की 3D संरचना का सटीक पूर्वानुमान लगाता है, जिससे एक लंबे समय से चली आ रही जैविक चुनौती का समाधान होता है।
- इन सिलिको परीक्षण: यह शोधकर्ताओं को महंगे भौतिक प्रयोगशाला परीक्षणों के संचालन से पहले कंप्यूटर सिमुलेशन (in silico) के माध्यम से वायरल लक्ष्यों (viral targets) का मानचित्रण करने और दवाओं के परस्पर प्रभाव (drug interactions) का परीक्षण करने की अनुमति देता है।
अंतर-विषय पैटर्न
LSDV एवं पशुधन अर्थव्यवस्था
लंपी स्किन डिजीज (Lumpy Skin Disease) दूध उत्पादन को कम करके भारत के विशाल डेयरी क्षेत्र और कृषि आजीविका को प्रभावित करती है, जिससे यह सीधे तौर पर वायरल महामारी विज्ञान (viral epidemiology) को ग्रामीण अर्थव्यवस्था से जोड़ती है।
स्वास्थ्य सेवा में नोबेल विजेता AI
AlphaFold का विकास (जिसने रसायन विज्ञान में 2024 का नोबेल पुरस्कार जीता) डीप लर्निंग और मॉलिक्यूलर बायोलॉजी के बीच की खाई को पाटता है, जो कंप्यूटर साइंस को वेट-लैब हेल्थकेयर (wet-lab healthcare) के साथ जोड़ता है।
2026 में ज़ूनोटिक रोगों (Mpox) और पशुधन रोगों (LSDV) की तुलना के साथ-साथ AI के प्रोटीन-फोल्डिंग अनुप्रयोगों (applications) पर आधारित प्रश्न की अपेक्षा करें।
संबद्ध PYQ · 3
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What are the research and developmental achievements in applied biotechnology? How will these achievements help to uplift the poorer sections of the society?
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With reference to monoclonal antibodies, often mentioned in news, consider the following statements : I. They are man-made proteins. II. They stimulate immunological function due to their ability to bind to specific antigens. III. They are used in treating viral infections like that of Nipah virus. Which of the statements given above are correct?
