Inheritance of a Single Edited CD46 Allele Is Associated with Reduced Ex Vivo Susceptibility to Bovine Viral Diarrhea Virus

पशुपालन काफी हद तक झुंडों के स्वास्थ्य पर निर्भर करता है, फिर भी बोवाइन वायरल डायरिया वायरस (BVDV) नामक एक निरंतर बना रहने वाला वायरल खतरा, व्यापक टीकाकरण प्रयासों के बावजूद महत्वपूर्ण आर्थिक नुकसान का कारण बना हुआ है। यह वायरस सीधे जानवर की प्रतिरक्षा प्रणाली पर हमला नहीं करता है, बल्कि कोशिका की सतह पर एक विशिष्ट प्रोटीन से जुड़कर कोशिका में प्रवेश करता है, जो बिल्कुल एक चाबी के ताले में फिट होने जैसा है। मवेशियों में, यह ताला CD46 नामक एक प्रोटीन है। यदि वैज्ञानिक इस ताले के आकार को बदल सकें ताकि वायरल चाबी इसमें फिट न हो सके, तो वायरस कोशिका में प्रवेश नहीं कर पाएगा और जानवर संक्रमण के प्रति प्रतिरोधी हो जाएगा। यह प्रश्न कि क्या ऐसा आनुवंशिक परिवर्तन अगली पीढ़ी में स्थानांतरित किया जा सकता है और फिर भी सुरक्षा प्रदान कर सकता है, केवल रासायनिक हस्तक्षेपों पर निर्भर रहने के बजाय अधिक लचीले पशुधन विकसित करने के लिए केंद्रीय है।

शोधकर्ताओं ने हाल ही में एक विशिष्ट आनुवंशिक संशोधन की ओर ध्यान आकर्षित किया जिसने पहले ही एक अकेले जानवर में आशाजनक परिणाम दिखाए थे। 'जिंजर' नामक एक मादा गिरर (Gir) गाय को आनुवंशिक रूप से संपादित किया गया था ताकि वह CD4K प्रोटीन में एक परिवर्तन को वहन कर सके। इस परिवर्तन में प्रोटीन के उस हिस्से के भीतर छह विशिष्ट निर्माण खंडों (building blocks) को बदलना शामिल था जिसका उपयोग वायरस जुड़ने के लिए करता है। पिछले अध्ययनों ने पुष्टि की थी कि जिंजर वायरस के प्रति अत्यधिक प्रतिरोधी थी। हालांकि, झुंड के लिए इस गुण के उपयोगी होने के लिए, इसे तब भी काम करना आवश्यक था जब जानवर को दो संपादित जीनों के बजाय केवल एक संपादित जीन विरासत में मिले। आनुवंशिकी में, एक जानवर जिसके पास एक ही प्रकार के दो जीन होते हैं वह होमोजाइगस (homozygous) होता है, जबकि एक संशोधित और सामान्य संस्करणों का मिश्रण होता है, तो वह हेटेरोजाइगस (heterozygous) कहलाता है। महत्वपूर्ण अज्ञात यह था कि क्या संपादित जीन सामान्य जीन पर हावी हो पाएगा या सामान्य जीन की उपस्थिति वायरस को अंदर घुसने का रास्ता दे देगी।

इसकी जांच करने के लिए, वैज्ञानिकों ने जिंजर का संभोग एक ऐसे सांड के साथ कराया जिसमें कोई आनुवंशिक संपादन नहीं था। परिणामी बछड़ा, 'गिरल्डो' नाम का एक नर, अपनी माँ से एक संपादित CD46 एलील और अपने पिता से एक सामान्य, असंशोधित एलील विरासत में प्राप्त हुआ। शोधकर्ताओं ने होल-जीनोम अनुक्रमण (whole-genome sequencing) के माध्यम से पुष्टि की कि गिरल्डो के पास इच्छित रूप से सटीक रूप से संपादित जीन था, जिसमें छह-अमीनो-एसिड का प्रतिस्थापन बरकरार था। उन्होंने फिर यह परीक्षण किया कि गिरल्डो की कोशिकाओं से ली गई कोशिकाएं जिंजर की कोशिकाओं की तुलना में वायरस से कितनी अच्छी तरह संक्रमित होती हैं। परिणाम चौंकाने वाले थे: गिरल्डो की कोशिकाओं ने वायरस के प्रति प्रतिरोध का स्तर दिखाया जो जिंजर के समान ही मजबूत था। यह तब हुआ जब गिरल्डो की कोशिकाएं संपादित, प्रतिरोधी CD46 प्रोटीन और सामान्य, संवेदनशील संस्करण दोनों का उत्पादन कर रही थीं।

यह सुनिश्चित करने के लिए कि यह प्रतिरोध केवल इसलिए नहीं था क्योंकि सामान्य जीन को चुप करा दिया गया था या बंद कर दिया गया था, टीम ने आरएनए (RNA) का विश्लेषण किया, जो कि कोशिकाएं प्रोटीन बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले आणविक निर्देश हैं। उन्होंने पाया कि गिरल्डो की कोशिकाओं में दोनों संपादित और वाइल्ड-टाइप (wild-type) संस्करणों वाले CD46 जीन सक्रिय रूप से व्यक्त (expressed) हो रहे थे। इसके अलावा, जब उन्होंने सामान्य CD46 प्रोटीन को अलग किया और उसे उन कोशिकाओं में रखा जिनमें कोई CD46 नहीं था, तो उस सामान्य प्रोटीन ने सफलतापूर्वक वायरस को प्रवेश करने की अनुमति दी। इसने पुष्टि की कि सामान्य जीन पूरी तरह कार्यात्मक था और यदि केवल वही एकमात्र विकल्प होता, तो संक्रमण को सहारा देने में सक्षम था। यह तथ्य कि गिरल्डो अपने पूर्णतः कार्यशील सामान्य जीन की उपस्थिति के बावजूद प्रतिरोधी बना रहा, यह सुझाव देता है कि प्रोटीन का संपादित संस्करण कोशिका को संक्रमित करने की वायरस की क्षमता में हस्तक्षेप करता है, भले ही उसके सामने संवेदनशील समकक्ष मौजूद हो।

ये निष्कर्ष संकेत देते हैं कि विशिष्ट आनुवंशिक संपादन हेटेरोजाइगस अवस्था में बोवाइन वायरल डायरिया वायरस के विरुद्ध सुरक्षा प्रदान कर सकता है। शोध से पता चलता है कि नस्ल सुधारकर्ता (breeders) पशुओं की आबादी में इस प्रतिरोध को अधिक तेज़ी से पेश कर सकते हैं, यदि वे ऐसे नर का उपयोग करें जो संपादित जीन वहन करता है, क्योंकि उनकी संतान इस गुण को विरासत में प्राप्त करेगी और यदि वे दूसरे माता-पिता से एक सामान्य जीन भी प्राप्त करते हैं, तो भी सुरक्षित रहेगी। यह पारंपरिक प्रजनन विधियों के माध्यम से रोग प्रतिरोधक क्षमता को प्रसारित करने का एक मार्ग प्रदान करता है, जो मवेशियों के झुंडों पर इस आर्थिक रूप से नुकसानदेह वायरस के प्रभाव को कम करने का एक सतत तरीका है।