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विज्ञान और प्रौद्योगिकीGS3
GS3

IISER पुणे के शोधकर्ताओं ने RNA आधारित बायोसेन्सर की संवेदनशीलता बढ़ाई

स्रोत:इंडियन एक्सप्रेस ↗

क्यों मायने रखता है

यह सिंथेटिक बायोलॉजी और मॉलिक्यूलर डायग्नोस्टिक्स के व्यावहारिक अनुप्रयोगों पर प्रकाश डालता है, जो UPSC GS3 विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी और स्वास्थ्य सेवा के लिए महत्वपूर्ण है। यह महामारी की तैयारी और कम संसाधन वाले क्षेत्रों में सुलभ स्वास्थ्य सेवा के लिए समाधान प्रदान करता है, जो भारत की सार्वजनिक स्वास्थ्य प्राथमिकताओं के अनुरूप है।

सारांश

इंडियन इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एजुकेशन एंड रिसर्च (IISER) पुणे के शोधकर्ताओं ने 'टोहोल्ड स्विच' (toehold switches) के रूप में जाने जाने वाले RNA-आधारित बायोसेंसर्स की संवेदनशीलता बढ़ाने के लिए एक नई सिंथेटिक बायोलॉजी रणनीति विकसित की है। जेनेटिक अनुक्रम (genetic sequence) में ट्रांसलेशनल एन्हांसर्स (translational enhancers) को शामिल करके, ये बायोसेंसर्स Covid-19, ज़िका और इबोला जैसी बीमारियों के वायरल RNA का अधिक तेज़ी और सटीकता से पता लगा सकते हैं। यह प्रणाली एक जेनेटिक डिवाइस के रूप में कार्य करती है जो लक्षित रोगजनक (target pathogen) की उपस्थिति में एक स्पष्ट रंग संकेत (color signal) देती है। यह सफलता अत्यधिक संवेदनशील, पेपर-डिस्क मॉलिक्यूलर डायग्नोस्टिक परीक्षणों का मार्ग प्रशस्त करती है जो फील्ड-रेडी और सुलभ हैं, जिससे कम संसाधनों वाले और दूरदराज के क्षेत्रों में पॉइंट-ऑफ-केयर (point-of-care) रोग जांच को महत्वपूर्ण बढ़ावा मिलेगा।

मुख्य बिंदु

  • IISER पुणे के शोधकर्ताओं ने सिंथेटिक बायोलॉजी का उपयोग करके RNA-आधारित बायोसेंसर्स, विशेष रूप से 'toehold switches' की संवेदनशीलता (sensitivity) को बढ़ाया है।
  • इस रणनीति में प्रोटीन उत्पादन और सिग्नल जनरेशन को तेज करने के लिए टोहोल्ड क्षेत्र (toehold region) के अपस्ट्रीम (upstream) में ट्रांसलेशनल एनहांसर (translational enhancers) को डालना शामिल है।
  • ये बायोसेंसर जेनेटिक डिवाइस के रूप में कार्य करते हैं जो Covid-19, ज़ीका और इबोला जैसे रोगजनकों (pathogens) से लक्षित वायरल RNA का पता लगाने पर एक दृश्य रंग संकेत (visual color signal) उत्पन्न करते हैं।
  • यह प्रगति सुलभ, पेपर-डिस्क आधारित आणविक पॉइंट-ऑफ-केयर डायग्नोस्टिक्स (molecular point-of-care diagnostics) के विकास को सक्षम बनाती है।
  • यह तकनीक जटिल लैब उपकरणों की आवश्यकता के बिना, कम संसाधन वाले परिवेशों में फील्ड परिनियोजन और त्वरित रोग पहचान के लिए अत्यधिक उपयुक्त है।

महत्वपूर्ण शब्द

सिंथेटिक बायोलॉजी

एक अंतःविषय क्षेत्र जो नए जैविक भागों, उपकरणों और प्रणालियों को डिजाइन और निर्मित करने, या उपयोगी उद्देश्यों के लिए मौजूदा प्राकृतिक प्रणालियों को पुन: डिजाइन करने हेतु जीव विज्ञान (biology) पर इंजीनियरिंग के सिद्धांतों को लागू करता है।

UPSC context

GS पेपर III (विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी/जैव प्रौद्योगिकी); उभरती हुई विघटनकारी तकनीकों (emerging disruptive technologies) और उनके बहु-क्षेत्रीय अनुप्रयोगों की समझ का परीक्षण करता है।

Source
टोहोल्ड स्विचेस (Toehold Switches)

सिंथेटिक आरएनए-आधारित राइबोरेगुलेटर (Synthetic RNA-based riboregulators) जो जेनेटिक स्विच के रूप में कार्य करते हैं, और केवल एक विशिष्ट लक्ष्य "ट्रिगर" आरएनए (trigger RNA), जैसे कि वायरल अनुक्रम (viral sequence) की उपस्थिति में ही प्रोटीन उत्पादन को सक्रिय करते हैं।

UPSC context

GS पेपर III (Biotechnology); आणविक निदान (molecular diagnostics), जीन विनियमन (gene regulation) और कम लागत वाले रोग पहचान उपकरणों (low-cost disease detection tools) से संबंधित प्रश्नों के लिए प्रासंगिक।

Source
बायोसेंसर्स

विश्लेषणात्मक उपकरण जो एक जैविक पहचान तत्व (जैसे एंजाइम या न्यूक्लिक एसिड) को एक ट्रांसड्यूसर के साथ संयोजित करते हैं, ताकि विशिष्ट पदार्थों का पता लगाने के लिए जैविक प्रतिक्रिया को मापने योग्य संकेत में परिवर्तित किया जा सके।

UPSC context

GS पेपर III (विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी); स्वास्थ्य देखभाल, कृषि और पर्यावरणीय निगरानी में जैविक उपकरणों के अनुप्रयोग पर केंद्रित है।

Source
पॉइंट-ऑफ-केयर (POC) डायग्नोस्टिक्स

रोगी की देखभाल के स्थान पर या उसके निकट किया जाने वाला चिकित्सा नैदानिक परीक्षण, जो केंद्रीय प्रयोगशाला बुनियादी ढांचे की आवश्यकता के बिना तत्काल नैदानिक निर्णय लेने की सुविधा के लिए त्वरित परिणाम प्रदान करता है।

UPSC context

GS पेपर II (स्वास्थ्य) एवं GS पेपर III (S&T); ग्रामीण या संसाधन-सीमित क्षेत्रों में स्वास्थ्य सेवा की सुलभता में सुधार से संबंधित ज्ञान का परीक्षण करता है।

Source
IISER पुणे

शिक्षा मंत्रालय द्वारा 2006 में स्थापित एक प्रमुख स्वायत्त अनुसंधान और शिक्षा संस्थान; इसे बुनियादी विज्ञान पर केंद्रित 'राष्ट्रीय महत्व का संस्थान' (Institute of National Importance) के रूप में नामित किया गया है।

UPSC context

प्रारंभिक परीक्षा/GS पेपर III; बुनियादी और अनुप्रयुक्त विज्ञान (basic and applied sciences) में स्वदेशी R&D और वैज्ञानिक नवाचार का नेतृत्व करने वाले प्रमुख भारतीय संस्थानों की पहचान करता है।

Source

प्रारंभिक ट्रैप

RNA-आधारित नैदानिक परीक्षणों के संचालन के लिए जटिल कोल्ड-चेन इंफ्रास्ट्रक्चर और परिष्कृत प्रयोगशाला उपकरणों की आवश्यकता होती है।

अभ्यर्थी अक्सर मानक RNA परीक्षणों (जैसे RT-PCR) को इन बायो-सेंसर्स के साथ भ्रमित कर देते हैं। ये नए 'टोहोल्ड स्विचेस' विशेष रूप से पेपर-डिस्क, फील्ड-रेडी डायग्नोस्टिक्स के रूप में तैयार किए गए हैं, जिन्हें किसी जटिल लैब की आवश्यकता नहीं होती है।

संबंधित अवधारणाएँ

Science and Technology - Biotechnology

एक सामान्य बायोसेंसर के तीन मुख्य कार्यात्मक घटक क्या हैं?

  • बायोरिसेप्टर: एक जैविक तत्व (जैसे एंजाइम, एंटीबॉडी, या इंजीनियर किए गए RNA) जो लक्षित एनालिट (target analyte) को विशिष्ट रूप से पहचानता है और उससे जुड़ता है।
  • ट्रांसड्यूसर: एक घटक जो जैविक अंतःक्रिया को मापने योग्य सिग्नल (जैसे, ऑप्टिकल रंग परिवर्तन, विद्युत प्रवाह) में परिवर्तित करता है।
  • एम्पलीफायर/प्रोसेसर: वह प्रणाली जो ट्रांसड्यूसर के सिग्नल को संवर्धित और व्याख्यायित करती है, तथा इसे उपयोगकर्ता के लिए एक पठनीय डिस्प्ले पर आउटपुट करती है।
Science and Technology - Biotechnology

सिंथेटिक बायोलॉजी पारंपरिक जेनेटिक इंजीनियरिंग से किस प्रकार भिन्न है?

  • इंजीनियरिंग दृष्टिकोण: यह केवल जीवों के बीच मौजूदा जीन को स्थानांतरित करने के बजाय, नए सिरे से जैविक प्रणालियों को डिजाइन करने के लिए इंजीनियरिंग सिद्धांतों को लागू करता है।
  • मानकीकृत पुर्जे: यह प्रोग्रामेबल जेनेटिक सर्किट और उपकरणों (जैसे 'टोहोल्ड स्विच') को संयोजित करने के लिए सुपरिभाषित, मॉड्यूलर जैविक भागों (जैसे 'बायोब्रिक्स') का उपयोग करता है।
  • व्यापक अनुप्रयोग: कृषि के अलावा, यह बायोमैन्युफैक्चरिंग, प्रोग्रामेबल थेराप्यूटिक्स और उन्नत पर्यावरणीय या चिकित्सा बायोसेंसर्स पर मुख्य रूप से केंद्रित है।

अंतर-विषय पैटर्न

  • बायोसेंसर्स और ज़ूनोटिक रोग निगरानी

    इबोला और जीका का पता लगाने के लिए त्वरित, फील्ड-डिप्लॉयबल (field-deployable) उपकरण भारत के 'वन हेल्थ' (One Health) फ्रेमवर्क से जुड़ते हैं, जो सुदूर वन क्षेत्रों में ज़ूनोटिक रोगों के प्रसार (spillovers) की शीघ्र पहचान करने में सक्षम बनाते हैं।

  • ग्रामीण स्वास्थ्य में पॉइंट-ऑफ-केयर डायग्नोस्टिक्स

    सुलभ पेपर-डिस्क मॉलिक्यूलर टेस्ट, जमीनी स्तर पर विकेंद्रीकृत और कम लागत वाले डायग्नोस्टिक्स प्रदान करने के आयुष्मान आरोग्य मंदिरों (Health & Wellness Centres) के अधिदेश (mandate) के साथ पूरी तरह से मेल खाते हैं।

"Toehold switches" या "synthetic biology biosensors" के 2026 प्रीलिम्स के अनुप्रयोग-आधारित मिलान वाले प्रश्न (pairing question) में पूछे जाने की प्रबल संभावना है।

संबद्ध PYQ · 2

संबद्ध PYQ · 2

  • 2021MainsGS3

    What are the research and developmental achievements in applied biotechnology? How will these achievements help to uplift the poorer sections of the society?

  • 2019PrelimsGS1

    With reference to the recent developments in science, which one of the following statements is not correct?