अध्याय 1: जैव प्रौद्योगिकी (Biotechnology)
1. जैव प्रौद्योगिकी: परिचय एवं शाखाएँ (Overview & Classification)
- शब्द की उत्पत्ति: 'जैव प्रौद्योगिकी' (Biotechnology) शब्द का प्रयोग सर्वप्रथम वर्ष 1919 में हंगेरियन इंजीनियर कार्ल एरेकी (Karl Ereky) द्वारा किया गया था।
- मूल अवधारणा: यह अभियांत्रिकी (Engineering) और जीव विज्ञान के सिद्धांतों का अनुप्रयोग है, जिससे कच्चे माल से नए उत्पाद (जैसे- टीके, औषधियां या खाद्य पदार्थ) निर्मित किए जाते हैं।
- विभिन्न शाखाओं का रंग-आधारित वर्गीकरण (Color Classification of Biotech):
- गोल्ड (Gold) / जैव सूचना विज्ञान (Bioinformatics): कम्प्यूटेशनल बायोलॉजी और कम्प्यूटर तकनीकों का उपयोग करके जैविक समस्याओं का समाधान करना।
- रेड (Red): बायोफार्मा, दवाएं, मानव एवं पशु चिकित्सा उत्पादों से संबंधित।
- व्हाइट (White): औद्योगिक जैव प्रौद्योगिकी; अधिक ऊर्जा-कुशल और कम संसाधन खपत वाले उत्पादों का डिजाइन।
- येलो (Yellow): खाद्य उद्योग में जैव प्रौद्योगिकी का प्रयोग।
- ग्रे (Grey): पर्यावरण संरक्षण, जैव विविधता बनाए रखने तथा प्रदूषण नियंत्रण हेतु अनुप्रयोग।
- ग्रीन / हरित (Green): कृषि क्षेत्र, फसल सुधार एवं पादप विकास पर बल।
- ब्लू (Blue): समुद्री एवं जलीय संसाधनों के उपयोग पर आधारित।
- वायलेट (Violet): जैव प्रौद्योगिकी के कानूनी, नैतिक एवं दार्शनिक मुद्दों से संबंधित।
- डार्क (Dark): जैव आतंकवाद (Bioterrorism) और जैविक हथियारों से सम्बद्ध।
2. आनुवंशिक संरचनाएं (Gene, DNA & Chromosomes)
- डीएनए (DNA): विभिन्न लक्षणों की आनुवंशिक जानकारी ले जाने वाला द्वि-रज्जुकीय (Double-stranded) अणु। इसमें चार क्षारक पाए जाते हैं— एडेनीन (A), साइटोसिन (C), गुआनीन (G) और थाइमीन (T)।
- जीन (Gene): गुणसूत्र या डीएनए का वह विशिष्ट खंड जिसमें किसी विशेष लक्षण की कूटबद्ध (Encoded) जानकारी होती है।
- गुणसूत्र (Chromosome): कोशिका के केंद्रक में मौजूद धागे जैसी संरचना जो डीएनए और हिस्टोन (Histone) प्रोटीन के कुंडलित एवं संघनित होने से बनती है।
3. जीनोम एडिटिंग एवं संपादन तकनीकें (Genome Editing Technologies)
- बेस एडिटिंग (Base Editing):
- यह जीन संशोधन की एक तकनीक है जो डीएनए की दोनों रज्जुकों को तोड़े बिना डीएनए में चुने हुए एकल क्षारक को बदल सकती है। आरएनए संपादन अलग तकनीकी श्रेणी है; उसे डीएनए बेस एडिटिंग के समान नहीं समझना चाहिए।
- इसमें उत्प्रेरक रूप से निष्क्रिय/क्षतिग्रस्त CRISPR/Cas9 और डीऐमिनेज एंजाइम (Deaminase Enzyme) का संयोजन उपयोग होता है।
- CRISPR-Cas9:
- CRISPR: Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats.
- Cas9: CRISPR-associated protein 9 (एक न्यूक्लियेज एंजाइम जो डीएनए को काटता है)।
- यह तकनीक गाइड आरएनए (gRNA) के माध्यम से लक्षित स्थान पर जाकर सटीक डीएनए संपादन करती है।
- TALENs एवं ZFNs:
- TALENs: Transcription Activator-Like Effector Nucleases (इसमें FokI रेस्ट्रिक्शन एंडोन्यूक्लियेज एंजाइम शामिल होता है)।
- ZFNs: Zinc-Finger Nucleases (डीएनए-बाइंडिंग डोमेन और काटने वाले एंजाइम का संयोजन)।
- जीन नॉकआउट (Gene Knockout):
- आनुवंशिक इंजीनियरिंग द्वारा किसी जीव के जीनोमिक डीएनए से किसी विशिष्ट जीन को स्थायी रूप से निष्क्रिय या हटाना ताकि उसकी अभिव्यक्ति स्थायी रूप से रुक जाए।
4. पुनर्योगज डीएनए तकनीक एवं अनुप्रयोग (Recombinant DNA Technology)
- प्लाज्मिड (Plasmid): जीवाणुओं में पाया जाने वाला छोटा, गोलाकार, दोहरा-रज्जुकीय डीएनए अणु। यह स्वयं प्रतिजैविक नहीं है और न ही डीएनए काटता है, बल्कि विदेशी डीएनए को मेजबान कोशिका में स्थानांतरित करने के लिए वैक्टर (संवाहक) के रूप में कार्य करता है।
- रेस्ट्रिक्शन एंजाइम (Restriction Enzymes): पुनर्योगज डीएनए तकनीक में डीएनए को विशिष्ट स्थलों पर काटने वाली "आणविक कैंची"।
- पुनर्योगज प्रोटीन (Recombinant Protein): मेजबान कोशिका में बाहरी या विदेशी डीएनए द्वारा कूटबद्ध (Encoded) किया गया प्रोटीन।
- मानव इंसुलिन (Human Insulin):
- पुनर्योगज डीएनए तकनीक (जीवाणु या यीस्ट का प्रयोग) द्वारा उत्पादित इंसुलिन, जानवरों (मवेशी/सूअर) से निकाले गए इंसुलिन की तुलना में अधिक सुरक्षित और विश्वसनीय है।
- पशु स्रोतों से प्राप्त इंसुलिन में संरचनात्मक भिन्नता के कारण एलर्जी व जटिलताएं हो सकती थीं।
- एरिथ्रोपोइटिन (EPO): आनुवंशिक रूप से संशोधित स्तनधारी कोशिकाओं का उपयोग करके उत्पादित हार्मोन, जो लाल रक्त कोशिकाओं (RBC) के निर्माण को उत्तेजित करता है।
- हेपेटाइटिस B का टीका: आनुवंशिक रूप से संशोधित यीस्ट (Yeast) कोशिकाओं का उपयोग करके तैयार किया जाता है।
5. आधुनिक चिकित्सा एवं निदान पद्धतियां (Medical Biotech & Therapies)
- CAR T-Cell थेरेपी: काइमेरिक एंटीजन रिसेप्टर टी-कोशिका थेरेपी (CAR T-Cell Therapy) में रोगी की T-कोशिकाओं को आनुवंशिक रूप से अभियांत्रित किया जाता है ताकि वे कैंसर कोशिकाओं पर विशिष्ट एंटीजन को पहचानकर उन्हें नष्ट कर सकें। CAR जीन को प्रायः वायरल वैक्टर द्वारा पहुँचाया जाता है; जीनोम एडिटिंग उपयोगी हो सकती है, पर यह हर CAR-T निर्माण की अनिवार्य तकनीक नहीं है। इसका प्रमुख उपयोग कुछ रक्त कैंसरों में है।
- माइटोकॉन्ड्रियल रिप्लेसमेंट थेरेपी (MRT) / थ्री-पैरेंट बेबी:
- दोषपूर्ण माइटोकॉन्ड्रिया वाली महिला के अंडाणु से केंद्रक निकालकर दाता महिला के स्वस्थ माइटोकॉन्ड्रिया वाले अंडाणु में स्थानांतरित किया जाता है।
- माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए केवल माता से वंशानुगत होता है।
- mRNA टीके एवं थेरेपी:
- मैसेंजर आरएनए (mRNA) डीएनए से प्रोटीन संश्लेषण तक आनुवंशिक जानकारी का वाहक है।
- GEMCOVAC™-19: भारत की स्वदेशी रूप से विकसित पहली mRNA कोविड-19 वैक्सीन है; इसे जेनोवा ने DBT-BIRAC के समर्थन से विकसित किया।
- मोनोक्लोनल एंटीबॉडी (mAbs): प्रयोगशाला में निर्मित कृत्रिम एंटीबॉडी जो एक विशिष्ट B-कोशिका क्लोन से बनती हैं और केवल एक विशिष्ट एंटीजन (जैसे कैंसर कोशिका) पर हमला करती हैं।
- बायोमार्कर्स (Biomarkers): जैविक प्रतिक्रियाओं और रोग की उपस्थिति का सटीक मापन करने वाले वस्तुनिष्ठ संकेतक (जैसे- हृदय क्षति के लिए ट्रोपोनिन)।
- बायोसेंसर (Biosensor): जैविक घटकों द्वारा रासायनिक/जैविक परिवर्तन मापने वाले उपकरण (जैसे- ग्लूकोमीटर)।
6. क्लोनिंग, स्टेम सेल एवं सिंथेटिक बायोलॉजी (Cloning & Synthetic Biology)
- क्लोनिंग के प्रकार:
- जीन क्लोनिंग: डीएनए या जीन की समान प्रतियां बनाना।
- प्रजनन क्लोनिंग (Reproductive Cloning): अलैंगिक विधि से एक संपूर्ण जीव का जैविक प्रतिरूप (Clone) तैयार करना।
- चिकित्सीय क्लोनिंग (Therapeutic Cloning): क्षतिग्रस्त ऊतकों व न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों के उपचार हेतु भ्रूण स्टेम कोशिकाओं का संवर्धन।
- ऑर्गनॉइड्स (Organoids): प्रयोगशाला में वयस्क स्टेम कोशिकाओं या बहुशक्तिमान स्टेम कोशिकाओं, जिनमें प्रेरित बहुशक्तिमान स्टेम कोशिकाएँ (iPSCs) भी शामिल हैं, से विकसित 3D लघु संरचनाएँ जो किसी अंग की कुछ संरचनात्मक और कार्यात्मक विशेषताओं की नकल करती हैं।
- जैविक रोबोट (Xenobots & Anthrobots):
- जेनोबॉट्स: अफ्रीकी मेंढक (Xenopus laevis) की स्टेम कोशिकाओं से निर्मित प्रोग्रामयोग्य जैविक रूप।
- एंथ्रोबॉट्स: मानव श्वासनली की कोशिकाओं से निर्मित स्व-संगठित सूक्ष्म जैविक संरचनाएँ, जिनका प्रयोगात्मक अध्ययन गतिशीलता और ऊतक-मरम्मत जैसी क्षमताओं के संदर्भ में किया गया है।
- सिंथेटिक बायोलॉजी: जीवों को नई क्षमताओं के साथ पुनः डिजाइन करने का विज्ञान (जैसे- पर्यावरण सुधार हेतु प्रदूषण-भक्षी सूक्ष्मजीव बनाना)।
7. जीनोमिक्स, डीएनए फिंगरप्रिंटिंग एवं बारकोडिंग (Genomics & DNA Profiling)
- जीनोम अनुक्रमण एवं पैन-जीनोम:
- जीनोम अनुक्रमण डीएनए के सम्पूर्ण क्षारक क्रम (A, T, C, G) का निर्धारण है।
- पैन-जीनोम (Pan-genome): किसी प्रजाति के सभी उपभेदों (Strains) के संपूर्ण जीनों का समुच्चय (कोर जीनोम + डिस्पेंसेबल जीनोम + अद्वितीय जीन)।
- डीएनए बारकोडिंग (DNA Barcoding):
- डीएनए के छोटे, मानकीकृत खंड का उपयोग करके प्रजातियों की पहचान करना।
- पर्यावरण डीएनए (eDNA) का प्रयोग करके आक्रामक प्रजातियों, जैव विविधता और खाद्य adulteration का पता लगाया जाता है।
- डीएनए फिंगरप्रिंटिंग / प्रोफाईलिंग:
- व्यक्तियों के विशिष्ट डीएनए प्रतिरूप के आधार पर पहचान करने की तकनीक।
- VNTR/STR जैसे बहुरूपी डीएनए क्षेत्रों का उपयोग पितृत्व निर्धारण, अपराध जाँच और व्यक्ति-परिचय में किया जाता है। अंग प्रत्यारोपण में अनुकूलता के लिए मुख्यतः HLA टाइपिंग की जाती है; इसे DNA फिंगरप्रिंटिंग का सामान्य उपयोग नहीं मानना चाहिए।
8. कृषि, पर्यावरण एवं औद्योगिक अनुप्रयोग (Agricultural & Environmental Biotech)
- जीएम सरसों (DMH-11):
- दिल्ली विश्वविद्यालय के सेंटर फॉर जेनेटिक मैनिपुलेशन ऑफ क्रॉप प्लांट्स (CGMCP) द्वारा विकसित आनुवंशिक रूप से अभियांत्रित संकर सरसों। इसमें bar मार्कर जीन के कारण शाकनाशी-सहनशीलता का गुण भी जुड़ा है, पर 2022 की अनुमति में किसान-क्षेत्र में शाकनाशी उपयोग पर शर्तें लगाई गई थीं।
- यह भारतीय किस्म वरुणा और पूर्वी यूरोपीय लाइन Early Heera-2 (EH-2) से विकसित संकर है।
- इस प्रणाली में मृदा जीवाणु Bacillus amyloliquefaciens से प्राप्त barnase और barstar जीन संकर बीज उत्पादन के लिए प्रयुक्त होते हैं; bar जीन चयन-चिह्नक/शाकनाशी-सहनशीलता से जुड़ा है। 2022 की पर्यावरणीय रिलीज़ अनुमति बीज उत्पादन और परीक्षण के लिए, वाणिज्यिक रिलीज़ से पूर्व शर्तों के साथ थी; 2024 में सर्वोच्च न्यायालय की दो-न्यायाधीश पीठ ने इस विषय पर विभाजित निर्णय दिया।
- प्लास्टिक जैव-रूपांतरण (Biotransformation):
- अपशिष्ट प्लास्टिक को जैव-उपलब्ध मोम में बदलना, जिसे सूक्ष्मजीव CO2, जल और बायोमास में अपघटित कर देते हैं।
- संपीडित बायोगैस (CBG):
- प्रेसमड, कृषि अवशेषों और मवेशियों के गोबर के अवायवीय अपघटन (Anaerobic Decomposition) से उत्पादित उच्च कैलोरी मान वाली गैस।
- जैव ईंधन की पीढ़ियाँ (Biofuel Generations):
- प्रथम पीढ़ी: खाद्य फसलों (गन्ना, मक्का, वनस्पति तेल) से प्राप्त (बायो-इथेनॉल, बायोगैस)।
- द्वितीय पीढ़ी: गैर-खाद्य अपशिष्ट बायोमास, सेल्यूलोसिक सामग्री (सेलुलोजिक इथेनॉल, बायो-हाइड्रोजन)।
- तृतीय पीढ़ी: सूक्ष्म शैवाल (Algae) आधारित ईंधन।
- चतुर्थ पीढ़ी: आनुवंशिक रूप से संवर्धित सूक्ष्मजीवों व शैवाल से प्राप्त उच्च-ऊर्जा ईंधन।
- मेटाजीनोमिक्स (Metagenomics): प्राकृतिक पर्यावरण से सीधे एकत्र किए गए सभी सूक्ष्मजीवों की सामूहिक आनुवंशिक सामग्री का अध्ययन।
9. प्रमुख सरकारी नीतियां, संस्थान एवं पहलें (Policies & Institutions)
- GEAC (आनुवंशिक इंजीनियरिंग मूल्यांकन समिति):
- यह पर्यावरण (संरक्षण) अधिनियम, 1986 के अंतर्गत अधिसूचित नियम, 1989 के तहत कार्य करने वाली वैधानिक समिति है।
- यह पर्यावरण, वन एवं जलवायु परिवर्तन मंत्रालय (MoEFCC) में कार्य करती है। अध्यक्ष सामान्यतः मंत्रालय के विशेष सचिव/अतिरिक्त सचिव तथा सह-अध्यक्ष जैव प्रौद्योगिकी विभाग (DBT) के प्रतिनिधि होते हैं।
- UMMID पहल: Unique Methods of Management and treatment of Inherited Disorders DBT की पहल है। NIDAN केंद्र प्रसवपूर्व परीक्षण, नवजात स्क्रीनिंग, आनुवंशिक परामर्श, निदान और प्रबंधन से जुड़े हैं। मई 2026 तक लगभग 30 NIDAN केंद्र स्थापित किए जा चुके थे और कार्यक्रम से लगभग 3 लाख व्यक्तियों को स्क्रीनिंग/निदान सेवाओं का लाभ मिलने की जानकारी दी गई।
- राष्ट्रीय बायोफार्मा मिशन (NBM):
- BIRAC द्वारा कायार्नवित उद्योग-अकादमिक सहयोगात्मक मिशन।
- इसके तहत देश में स्वदेशी निर्माण को बढ़ावा देने हेतु 'Innovate in India (i3)' कार्यक्रम शुरू किया गया।
- BIG (Biotechnology Ignition Grant) योजना: BIRAC का प्रमुख कार्यक्रम जो युवा स्टार्टअप्स और उद्यमियों को जैव प्रौद्योगिकी क्षेत्र में अनुदान सहायता प्रदान करता है।
10. आणविक जीवविज्ञान की अनिवार्य आधारभूत अवधारणाएँ
- केंद्रीय सिद्धांत (Central Dogma): सामान्य प्रवाह DNA → RNA → प्रोटीन है। DNA से RNA बनना प्रतिलेखन (Transcription) और mRNA से प्रोटीन बनना अनुवादन (Translation) कहलाता है। रेट्रोवायरस में RNA से DNA बनाने के लिए रिवर्स ट्रांसक्रिप्टेज प्रयुक्त होता है।
- RNA के मुख्य प्रकार: mRNA आनुवंशिक संदेश ले जाता है; tRNA अमीनो अम्ल राइबोसोम तक लाता है; rRNA राइबोसोम का संरचनात्मक और उत्प्रेरक घटक है। छोटे नियामक RNA, जैसे miRNA और siRNA, जीन अभिव्यक्ति को नियंत्रित कर सकते हैं।
- कोडॉन: mRNA पर तीन न्यूक्लियोटाइड का समूह एक कोडॉन है। AUG सामान्यतः प्रारंभ कोडॉन तथा UAA, UAG और UGA समाप्ति कोडॉन हैं।
- एपिजेनेटिक्स (Epigenetics): DNA अनुक्रम बदले बिना जीन अभिव्यक्ति में अपेक्षाकृत स्थायी परिवर्तन; DNA मिथाइलेशन और हिस्टोन संशोधन प्रमुख तंत्र हैं।
- उत्परिवर्तन (Mutation): DNA अनुक्रम में परिवर्तन। बिंदु उत्परिवर्तन, विलोपन और अंतःस्थापन प्रोटीन की संरचना या जीन अभिव्यक्ति को प्रभावित कर सकते हैं। हर उत्परिवर्तन हानिकारक नहीं होता।
11. UPSC के लिए महत्वपूर्ण जैव-प्रौद्योगिकी प्रयोगशाला तकनीकें
| तकनीक | मुख्य कार्य | Prelims अंतर |
|---|---|---|
| PCR | विशिष्ट DNA खंड की अनेक प्रतियाँ बनाना | टेम्पलेट DNA, प्राइमर, DNA पॉलिमरेज और ताप-चक्र आवश्यक |
| RT-PCR | RNA को पहले पूरक DNA (cDNA) में बदलकर उसका प्रवर्धन | RNA वायरस/जीन अभिव्यक्ति अध्ययन में उपयोग; यहाँ RT का अर्थ Reverse Transcription है |
| qPCR / Real-time PCR | प्रवर्धन के दौरान उत्पाद की मात्रा को फ्लोरोसेंस से मापना | मात्रात्मक/अर्ध-मात्रात्मक विश्लेषण में उपयोग |
| जेल वैद्युतकणसंचलन | DNA/RNA/प्रोटीन को आकार/आवेश के आधार पर अलग करना | छोटे DNA खंड सामान्यतः जेल में अधिक तेजी से आगे बढ़ते हैं |
| ELISA | एंटीजन या एंटीबॉडी की पहचान/मापन | प्रतिरक्षावैज्ञानिक परीक्षण; PCR से अलग सिद्धांत |
| DNA अनुक्रमण | न्यूक्लियोटाइड क्रम निर्धारित करना | अनुक्रमण और DNA फिंगरप्रिंटिंग एक ही चीज़ नहीं हैं |
12. CRISPR से आगे: बेस एडिटिंग, प्राइम एडिटिंग और SDN वर्गीकरण
- CRISPR-Cas9: गाइड RNA लक्ष्य DNA को पहचानता है; Cas9 सामान्यतः द्वि-रज्जुकीय कट लगाता है। कोशिका की NHEJ मरम्मत से छोटे अंतःस्थापन/विलोपन तथा HDR से अधिक सटीक परिवर्तन किए जा सकते हैं।
- बेस एडिटिंग: DNA में कुछ प्रकार के एकल-क्षारक परिवर्तन बिना पूर्ण द्वि-रज्जुकीय कट के कर सकती है।
- प्राइम एडिटिंग (Prime Editing): Cas9 निकेज, रिवर्स ट्रांसक्रिप्टेज और प्राइम-एडिटिंग गाइड RNA का उपयोग कर लक्षित प्रतिस्थापन, छोटे अंतःस्थापन और विलोपन कर सकती है; इसे सामान्यतः बाहरी donor DNA और पूर्ण DSB की आवश्यकता नहीं होती।
- Off-target प्रभाव: संपादन तंत्र द्वारा लक्ष्य के अलावा किसी अन्य DNA स्थल पर अनचाहा परिवर्तन। सटीक जीन संपादन में यह प्रमुख जैव-सुरक्षा और तकनीकी चुनौती है।
| SDN प्रकार | सरल अर्थ | विदेशी DNA |
|---|---|---|
| SDN-1 | लक्षित कट के बाद प्राकृतिक मरम्मत से छोटा परिवर्तन | अंतिम उत्पाद में सामान्यतः बाहरी DNA नहीं |
| SDN-2 | छोटे, पूर्व-निर्धारित परिवर्तन के लिए मरम्मत टेम्पलेट | अंतिम परिवर्तन सीमित; विदेशी जीन का स्थायी समावेशन आवश्यक नहीं |
| SDN-3 | लक्षित स्थल पर अपेक्षाकृत बड़ा DNA अनुक्रम/जीन जोड़ना | विदेशी DNA सम्मिलित हो सकता है |
Prelims trap: “जीनोम-संपादित” और “ट्रांसजेनिक GM” शब्द समानार्थी नहीं हैं। अंतिम उत्पाद में विदेशी DNA की उपस्थिति, संपादन की प्रकृति और नियामक श्रेणी अलग हो सकती है।
13. जीन थेरेपी, वैक्टर और स्टेम कोशिकाएँ
- जीन थेरेपी: रोग के उपचार हेतु जीन जोड़ना, बदलना, निष्क्रिय करना या जीन-अभिव्यक्ति को संशोधित करना।
- Ex vivo जीन थेरेपी: रोगी की कोशिकाएँ शरीर से बाहर निकालकर संशोधित की जाती हैं और फिर वापस दी जाती हैं; CAR-T इसका प्रमुख उदाहरण है।
- In vivo जीन थेरेपी: चिकित्सीय आनुवंशिक सामग्री सीधे रोगी के शरीर/ऊतक में पहुँचाई जाती है।
- वायरल वैक्टर: AAV, एडेनोवायरस, लेंटिवायरस आदि जीन पहुँचाने में प्रयुक्त हो सकते हैं; उनकी क्षमता, जीनोम-एकीकरण और प्रतिरक्षा-प्रतिक्रिया में अंतर होता है।
- सोमैटिक बनाम जर्मलाइन: सोमैटिक संपादन रोगी की गैर-प्रजनन कोशिकाओं तक सीमित रहता है; जर्मलाइन परिवर्तन अगली पीढ़ियों तक जा सकता है और गंभीर नैतिक/नियामक प्रश्न उठाता है।
| स्टेम कोशिका | क्षमता | उदाहरण |
|---|---|---|
| टोटिपोटेंट | भ्रूण और भ्रूणेतर ऊतकों सहित संपूर्ण जीव बनाने की क्षमता | युग्मनज और प्रारंभिक विभाजन की कोशिकाएँ |
| प्लुरिपोटेंट | शरीर की लगभग सभी कोशिका प्रकार बना सकती हैं | भ्रूणीय स्टेम कोशिका, iPSC |
| मल्टिपोटेंट | सीमित संबंधित कोशिका प्रकार | हेमाटोपोएटिक स्टेम कोशिका |
14. वैक्सीन प्लेटफॉर्म, बायोलॉजिक्स और बायोसिमिलर
| प्लेटफॉर्म | क्या दिया जाता है | उदाहरणात्मक अवधारणा |
|---|---|---|
| जीवित क्षीणीकृत | कमजोर जीवित रोगजनक | मजबूत प्रतिरक्षा, पर कुछ समूहों में सावधानी |
| निष्क्रिय | मृत/निष्क्रिय रोगजनक | रोगजनक प्रतिकृति नहीं करता |
| प्रोटीन सबयूनिट | रोगजनक का चयनित प्रोटीन/एंटीजन | पूरा रोगजनक नहीं |
| वायरल वैक्टर | हानिरहित/संशोधित वायरस में एंटीजन का आनुवंशिक निर्देश | मेजबान कोशिका एंटीजन बनाती है |
| DNA वैक्सीन | प्लास्मिड DNA | कोशिका के केंद्रक में प्रतिलेखन आवश्यक |
| mRNA वैक्सीन | mRNA निर्देश | कोशिका-द्रव्य में प्रोटीन संश्लेषण; DNA में बदलना आवश्यक नहीं |
- बायोलॉजिक (Biologic): जीवित कोशिकाओं/जैविक प्रणालियों से बने जटिल औषधीय उत्पाद, जैसे मोनोक्लोनल एंटीबॉडी, कुछ हार्मोन, टीके और कोशिका/जीन थेरेपी।
- बायोसिमिलर (Biosimilar): पहले से अनुमोदित संदर्भ बायोलॉजिक से अत्यधिक समान जैविक उत्पाद; यह छोटे अणु वाली सामान्य जेनेरिक दवा की बिल्कुल समान प्रतिलिपि नहीं माना जाता।
15. ओमिक्स, माइक्रोबायोम और सटीक चिकित्सा
- जीनोमिक्स: संपूर्ण जीनोम और उसके विविधताओं का अध्ययन।
- ट्रांसक्रिप्टोमिक्स: किसी कोशिका/ऊतक में व्यक्त RNA का समग्र अध्ययन।
- प्रोटीओमिक्स: प्रोटीनों की समग्र संरचना, मात्रा और अंतःक्रियाओं का अध्ययन।
- मेटाबोलोमिक्स: छोटे चयापचयी अणुओं का व्यापक अध्ययन।
- माइक्रोबायोम: किसी शरीर-स्थल या पर्यावरण में रहने वाले सूक्ष्मजीव समुदाय और उनके जीनों का अध्ययन।
- फार्माकोजीनोमिक्स: व्यक्ति की आनुवंशिक विविधता दवा की प्रभावशीलता और दुष्प्रभाव को कैसे प्रभावित करती है।
- सटीक चिकित्सा (Precision Medicine): आनुवंशिक, पर्यावरणीय और जीवनशैली डेटा के आधार पर अधिक व्यक्तिगत रोकथाम/निदान/उपचार रणनीति।
16. GM फसल बनाम जीनोम-संपादित फसल — भारत के संदर्भ में
- ट्रांसजेनिक GM फसल: बाहरी जीन/आनुवंशिक सामग्री का स्थायी समावेशन हो सकता है; उदाहरण के रूप में Bt तकनीक में Bacillus thuringiensis से प्राप्त cry जीन प्रयुक्त होता है।
- जीनोम-संपादित फसल: लक्ष्य जीन में सटीक परिवर्तन किया जा सकता है और SDN-1/SDN-2 प्रकार के अंतिम पौधे में विदेशी DNA का स्थायी समावेशन आवश्यक नहीं होता।
- भारत की 2025 genome-edited rice varieties: ICAR ने DRR Rice 100 (Kamala) और Pusa DST Rice 1 घोषित कीं। इन्हें CRISPR-Cas आधारित जीनोम संपादन से विकसित किया गया और आधिकारिक विवरण के अनुसार अंतिम उत्पाद में विदेशी DNA जोड़े बिना लक्षित परिवर्तन किए गए।
- DRR Rice 100 (Kamala) का आधार Samba Mahsuri (BPT 5204) तथा Pusa DST Rice 1 का आधार MTU 1010 है।
2025–26 current link
जीनोम-संपादित चावल को GM mustard या Bt cotton के साथ एक ही नियामक श्रेणी में मान लेना गलत हो सकता है। प्रश्न में “foreign DNA”, “SDN-1/SDN-2”, “transgenic” और “genome edited” शब्दों पर विशेष ध्यान दें।
17. भारत में जैव-सुरक्षा और आनुवंशिक अभियांत्रिकी का नियामक ढाँचा
- मुख्य आधार: पर्यावरण (संरक्षण) अधिनियम, 1986 के अंतर्गत Rules, 1989—खतरनाक सूक्ष्मजीवों और आनुवंशिक रूप से अभियांत्रित जीवों/कोशिकाओं के निर्माण, उपयोग, आयात-निर्यात और भंडारण से संबंधित।
- IBSC: संस्थान स्तर पर जैव-सुरक्षा निगरानी।
- RCGM: DBT के अंतर्गत अनुसंधान एवं आनुवंशिक हेरफेर से जुड़े नियामक परीक्षण/समीक्षा में भूमिका।
- GEAC: बड़े पैमाने के उपयोग और पर्यावरण में आनुवंशिक रूप से अभियांत्रित जीवों/उत्पादों की रिलीज़, जिसमें प्रायोगिक क्षेत्र परीक्षण भी शामिल हैं, का पर्यावरणीय दृष्टि से मूल्यांकन।
- SBCC और DLC: राज्य और जिला स्तर पर निगरानी/प्रवर्तन से जुड़े निकाय।
- Cartagena Protocol on Biosafety: जीवित परिवर्तित जीवों (LMOs) के सुरक्षित सीमा-पार आवागमन और जैव-सुरक्षा से संबंधित अंतरराष्ट्रीय प्रोटोकॉल; Biosafety Clearing-House सूचना विनिमय तंत्र है।
18. जैव प्रौद्योगिकी: 2025–26 समसामयिक अपडेट
GenomeIndia
DBT-वित्तपोषित परियोजना ने 10,000 से अधिक भारतीय व्यक्तियों का संपूर्ण जीनोम अनुक्रमण डेटाबेस पूरा किया। जनवरी 2025 में भारतीय जीनोमिक डेटा सेट, FeED और Indian Biological Data Centre (IBDC) पोर्टल से शोध-पहुँच बढ़ाई गई।
BioE3 नीति
Biotechnology for Economy, Environment and Employment नीति उच्च-प्रदर्शन जैव-विनिर्माण पर केंद्रित है। छह प्रमुख क्षेत्र हैं—जैव-आधारित रसायन/बायोपॉलिमर/API/एंजाइम, स्मार्ट प्रोटीन एवं कार्यात्मक खाद्य, precision biotherapeutics, जलवायु-सहिष्णु कृषि, कार्बन कैप्चर/उपयोग, तथा भविष्यवादी समुद्री और अंतरिक्ष जैव-प्रौद्योगिकी। 2026 तक Bio-AI hubs, biofoundries और biomanufacturing hubs इसके मुख्य bio-enablers बने।
Bio-RIDE
Biotechnology Research Innovation and Entrepreneurship Development योजना ने DBT की अनुसंधान एवं विकास तथा औद्योगिक/उद्यमिता योजनाओं को एकीकृत किया और Biomanufacturing & Biofoundry को नया घटक बनाया। स्वीकृत परिव्यय 15वें वित्त आयोग काल के लिए ₹9,197 करोड़ था।
राष्ट्रीय Biofoundry नेटवर्क
2025–26 में भारत ने राष्ट्रीय Biofoundry Network को आगे बढ़ाया। अगस्त 2026 की सरकारी जानकारी में 8 विशेष biofoundry सुविधाओं और 22 manufacturing hubs के विकास का उल्लेख है। Biofoundry स्वचालित design-build-test-learn चक्र द्वारा जैविक उत्पादों के तीव्र डिजाइन और scale-up में सहायक होती है।
भारत की Bioeconomy
India Bioeconomy Report 2026 के अनुसार 2025 में भारत की bioeconomy लगभग US$195.3 billion तक पहुँची; 2030 के लिए US$300 billion का लक्ष्य बताया गया।
UMMID विस्तार
मई 2026 में UMMID नेटवर्क को राष्ट्र को समर्पित किया गया। सरकारी जानकारी के अनुसार लगभग 30 NIDAN केंद्र स्थापित थे और करीब 3 लाख लोगों को screening/diagnostic services से लाभ मिला था।
स्वदेशी CAR-T
NexCAR19 भारत की पहली स्वदेशी CAR-T therapy है, जिसे IIT Bombay, Tata Memorial Centre और ImmunoACT के सहयोग से विकसित किया गया। 2026 की सरकारी जानकारी में NexCAR19 और Qartemi जैसे anti-CD19 autologous CAR-T उत्पादों के व्यावसायिक उपयोग का उल्लेख है।
Biopharma SHAKTI — बजट 2026–27
₹10,000 करोड़ के 5-वर्षीय परिव्यय वाली पहल biologics और biosimilars के घरेलू R&D, विनिर्माण और नियामक क्षमता को मजबूत करने के लिए घोषित हुई। इसमें 1,000 मान्यताप्राप्त clinical trial sites का नेटवर्क तथा 3 नए NIPER और 7 मौजूदा NIPER के उन्नयन की घोषणा शामिल है।
Green Forge, 2026
अगस्त 2026 में BRIC-NABI, मोहाली में “Green Forge” परिसर का उद्घाटन हुआ, जिसका उद्देश्य नियंत्रित परिस्थितियों में आनुवंशिक रूप से परिवर्तित फसलों के अध्ययन और उन्नत agri-biotechnology अनुसंधान को सुविधा देना है।
19. Prelims के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण अंतर और traps
| भ्रमित करने वाला युग्म | सही अंतर |
|---|---|
| PCR बनाम RT-PCR | PCR DNA को प्रवर्धित करता है; RT-PCR में RNA को पहले cDNA में बदला जाता है |
| DNA फिंगरप्रिंटिंग बनाम DNA अनुक्रमण | पहला पहचान-प्रोफाइल पर केंद्रित; दूसरा वास्तविक nucleotide sequence निर्धारित करता है |
| GM बनाम Genome Editing | GM में विदेशी जीन समावेशन हो सकता है; SDN-1/2 editing में बाहरी DNA स्थायी रूप से रहना आवश्यक नहीं |
| CAR-T बनाम Monoclonal Antibody | CAR-T जीवित, आनुवंशिक रूप से अभियांत्रित T-कोशिका उपचार है; mAb विशिष्ट एंटीजन-बाइंडिंग प्रोटीन औषधि है |
| mRNA वैक्सीन बनाम DNA वैक्सीन | mRNA का अनुवादन कोशिका-द्रव्य में; DNA वैक्सीन को पहले केंद्रक में प्रतिलेखन की आवश्यकता |
| Bioinformatics बनाम Computational Biology | दोनों ओवरलैप करते हैं; bioinformatics जैविक डेटा के संग्रह/विश्लेषण के औजारों पर अधिक केंद्रित, computational biology मॉडलिंग/समस्या-समाधान पर भी |
| Biologic बनाम Biosimilar | Biosimilar संदर्भ biologic से अत्यधिक समान होता है, पर सामान्य small-molecule generic की तरह रासायनिक रूप से पूर्णतः identical प्रतिलिपि नहीं |