TNPSC MAINS ANSWER WRITING – ANSWER – OCT 27

Explain the concept of genome sequencing. What are some of the major global and Indian Initiatives in human genome sequencing. And explain importance of genetic engineering?

Introduction

Genome sequencing is one of the greatest scientific breakthroughs in modern biology. It has transformed our understanding of human health, heredity, and disease.

Concept of Genome Sequencing

• Definition:
  Genome sequencing is the process of determining the complete DNA sequence of an organism’s genome — including all of its genes and non-coding regions.
  In humans, it means decoding the 3 billion base pairs (A, T, G, C) that make up the human DNA.
• Objective:
  To identify the precise order of nucleotides and detect genetic variations responsible for diseases, traits, and evolutionary differences.
• Techniques Used:
  • Sanger Sequencing (first-generation method)
  • Next Generation Sequencing (NGS) – faster and cheaper method used today.

Major Global Initiatives in Genome Sequencing

1. Human Genome Project (HGP) (1990–2003):
   • International collaboration involving the USA, UK, Japan, France, Germany, and China.
   • Completed the first mapping of the entire human genome in 2003.
   • Provided a reference for genetic research globally.
2. 1000 Genomes Project (2008–2015):
   • Aim: To map genetic variations from different populations worldwide.
   • Helped identify disease-associated genes.
3. Human Microbiome Project:
   • Focused on sequencing the genomes of microorganisms living in the human body.
4. All of Us Research Program (USA):
   • Aims to collect genetic data from one million Americans for personalized medicine.
5. UK Biobank Project:
   • Sequencing genomes of 500,000 volunteers for research on complex diseases.

Major Indian Initiatives in Genome Sequencing

1. IndiGen Project (2019):
   • Led by the Council of Scientific and Industrial Research (CSIR) and Institute of Genomics and Integrative Biology (IGIB).
   • Aim: To sequence genomes of diverse Indian populations and develop an indigenous reference genome.
   • Over 1,000 Indian genomes have been sequenced.
2. Genome India Project (Launched in 2020):
   • Coordinated by Centre for Brain Research (IISc, Bengaluru) and Department of Biotechnology (DBT).
   • Aim: To map genetic diversity across India’s vast population and understand disease susceptibility.
   • Target: Sequencing 10,000 Indian genomes.
3. DBT – Indian Genome Variation Consortium:
   • Early effort to catalogue genetic variations across Indian ethnic groups.

Importance of Genome Sequencing

• Medical Applications:
  • Helps in personalized medicine — treatments tailored to an individual’s genetic profile.
  • Early detection of genetic disorders and cancer predispositions.
  • Aids in development of gene therapies and pharmacogenomics.
• Public Health:
  • Tracking pathogen evolution (e.g., sequencing of COVID-19 virus helped monitor variants).
  • Understanding genetic susceptibility to infectious diseases.
• Agriculture and Animal Science:
  • Improving crop yield and resistance by sequencing plant and livestock genomes.
• Evolutionary and Anthropological Studies:
  • Helps trace human ancestry and migration patterns.

Importance of Genetic Engineering

• Definition:
  Genetic engineering is the direct manipulation of an organism’s DNA using biotechnology to alter its traits.
• Applications and Importance:
  1. Agriculture:
     • Creation of Genetically Modified (GM) crops with pest resistance, drought tolerance, and higher productivity.
     • Example: Bt Cotton in India.
  2. Medicine:
     • Production of insulin, vaccines, and monoclonal antibodies.
     • Development of gene therapy to correct defective genes.
  3. Environment:
     • Use of genetically engineered microbes for bioremediation and waste treatment.
  4. Industry:
     • Enzymes and biofuels production through genetically modified microorganisms.
• Ethical Considerations:
• Concerns over bioethics, biosafety, and genetic privacy must be addressed through strict regulation.

Conclusion

Genome sequencing and genetic engineering represent a new era in biotechnology and medicine.
For India, these initiatives not only promote scientific advancement but also pave the way for affordable healthcare, improved agriculture, and enhanced national biosecurity.
Responsible use, guided by ethical and legal safeguards, will ensure these technologies benefit humanity as a whole.

TAMIL VERSION

மரபணு வரிசைப்படுத்துதல் கருத்துரு விளக்கம். மனித மரபணு வரிசைப்படுத்துதலில் சில முக்கிய உலகளாவிய மற்றும் இந்திய முயற்சிகள். மற்றும் மரபணு பொறியியலின் முக்கியத்துவம் விளக்கம்

அறிமுகம்

மரபணு வரிசைப்படுத்துதல் நவீன உயிரியலில் மிகப்பெரிய அறிவியல் முன்னேற்றங்களில் ஒன்றாகும். இது மனித உடல்நலம், பரம்பரை மற்றும் நோய்கள் பற்றிய நமது புரிதலை மாற்றியமைத்துள்ளது.

மரபணு வரிசைப்படுத்துதல் கருத்துரு

• வரையறை: மரபணு வரிசைப்படுத்துதல் என்பது ஒரு உயிரினத்தின் மரபணுவின் முழு டி.என்.ஏ வரிசையை தீர்மானிக்கும் செயல்முறையாகும் — இதில் அதன் அனைத்து மரபணுக்களும் மற்றும் குறியீடு செய்யப்படாத பகுதிகளும் அடங்கும். மனிதர்களில், இது மனித டி.என்.ஏவை உருவாக்கும் 3 பில்லியன் அடிப்படை ஜோடிகளை (A, T, G, C) டிகோட் செய்வதாகும்.
• நோக்கம்: நியூக்ளியோடைட்களின் துல்லியமான வரிசையை அடையாளம் காணுதல் மற்றும் நோய்கள், பண்புகள் மற்றும் பரிணாம வேறுபாடுகளுக்கு பொறுப்பான மரபணு மாறுபாடுகளை கண்டறிதல்.
• பயன்படுத்தப்படும் நுட்பங்கள்:
  • சாங்கர் வரிசைப்படுத்துதல் (முதல் தலைமுறை முறை)
  • அடுத்த தலைமுறை வரிசைப்படுத்துதல் (NGS) – இன்று பயன்படுத்தப்படும் விரைவான மற்றும் மலிவான முறை.

மனித மரபணு வரிசைப்படுத்துதலில் முக்கிய உலகளாவிய முயற்சிகள்

1. மனித மரபணு திட்டம் (HGP) (1990–2003):
   • அமெரிக்கா, யுகே, ஜப்பான், பிரான்ஸ், ஜெர்மனி மற்றும் சீனா ஆகியவற்றை உள்ளடக்கிய சர்வதேச ஒத்துழைப்பு.
   • 2003இல் முழு மனித மரபணுவின் முதல் வரைபடத்தை முடித்தது.
   • உலகளாவிய மரபணு ஆராய்ச்சிக்கு குறிப்பு வழங்கியது.
2. 1000 மரபணு திட்டம் (2008–2015):
   • நோக்கம்: உலகெங்கிலும் உள்ள வெவ்வேறு மக்கள்தொகையிலிருந்து மரபணு மாறுபாடுகளை வரைபடமாக்குதல்.
   • நோய் தொடர்புடைய மரபணுக்களை அடையாளம் காண உதவியது.
3. மனித மைக்ரோபயோம் திட்டம்:
   • மனித உடலில் வாழும் நுண்ணுயிரிகளின் மரபணுக்களை வரிசைப்படுத்துவதில் கவனம் செலுத்தியது.
4. அனைவருக்கும் ஆராய்ச்சி திட்டம் (அமெரிக்கா):
   • தனிப்பயனாக்கப்பட்ட மருத்துவத்திற்காக ஒரு மில்லியன் அமெரிக்கர்களிடமிருந்து மரபணு தரவுகளை சேகரிப்பதை நோக்கமாகக் கொண்டது.
5. யுகே பயோபேங்க் திட்டம்:
   • சிக்கலான நோய்களுக்கான ஆராய்ச்சிக்காக 500,000 தன்னார்வலர்களின் மரபணுக்களை வரிசைப்படுத்துதல்.

மனித மரபணு வரிசைப்படுத்துதலில் முக்கிய இந்திய முயற்சிகள்

1. இண்டிஜென் திட்டம் (2019):
   • அறிவியல் மற்றும் தொழில்துறை ஆராய்ச்சி கவுன்சில் (CSIR) மற்றும் மரபணு மற்றும் ஒருங்கிணைந்த உயிரியல் நிறுவனம் (IGIB) தலைமையிலானது.
   • நோக்கம்: பல்வேறு இந்திய மக்கள்தொகையின் மரபணுக்களை வரிசைப்படுத்துதல் மற்றும் உள்நாட்டு குறிப்பு மரபணுவை உருவாக்குதல்.
   • 1,000க்கும் மேற்பட்ட இந்திய மரபணுக்கள் வரிசைப்படுத்தப்பட்டுள்ளன.
2. மரபணு இந்தியா திட்டம் (2020இல் தொடங்கப்பட்டது):
   • மூளை ஆராய்ச்சி மையம் (IISc, பெங்களூரு) மற்றும் உயிரித் தொழில்நுட்பத் துறை (DBT) ஒருங்கிணைப்பு.
   • நோக்கம்: இந்தியாவின் பரந்த மக்கள்தொகையில் மரபணு பன்முகத்தன்மையை வரைபடமாக்குதல் மற்றும் நோய் உணர்திறனை புரிந்துகொள்ளுதல்.
   • இலக்கு: 10,000 இந்திய மரபணுக்களை வரிசைப்படுத்துதல்.
3. DBT – இந்திய மரபணு மாறுபாடு கூட்டமைப்பு:
   • இந்திய இனக்குழுக்களில் மரபணு மாறுபாடுகளை பட்டியலிடுவதற்கான ஆரம்ப முயற்சி.

மரபணு வரிசைப்படுத்துதலின் முக்கியத்துவம்

• மருத்துவ பயன்பாடுகள்:
  • தனிப்பயனாக்கப்பட்ட மருத்துவத்தில் உதவுகிறது — தனிநபரின் மரபணு சுயவிவரத்திற்கு ஏற்ப சிகிச்சைகள்.
  • மரபணு கோளாறுகள் மற்றும் புற்றுநோய் முன்கணிப்புகளை ஆரம்பத்தில் கண்டறிதல்.
  • மரபணு சிகிச்சைகள் மற்றும் மருந்தியல் மரபணு ஆகியவற்றின் வளர்ச்சிக்கு உதவுகிறது.
• பொது சுகாதாரம்:
  • நோய்க்கிருமி பரிணாமத்தை கண்காணித்தல் (எ.கா., COVID-19 வைரசின் வரிசைப்படுத்துதல் மாறுபாடுகளை கண்காணிக்க உதவியது).
  • தொற்று நோய்களுக்கு மரபணு உணர்திறனை புரிந்துகொள்ளுதல்.
• விவசாயம் மற்றும் விலங்கியல் அறிவியல்:
  • தாவர மற்றும் கால்நடை மரபணுக்களை வரிசைப்படுத்துவதன் மூலம் பயிர் விளைச்சல் மற்றும் எதிர்ப்பை மேம்படுத்துதல்.
• பரிணாம மற்றும் மானுடவியல் ஆய்வுகள்:
  • மனித வம்சாவளி மற்றும் இடம்பெயர்வு வடிவங்களை கண்டறிய உதவுகிறது.

மரபணு பொறியியலின் முக்கியத்துவம்

• வரையறை: மரபணு பொறியியல் என்பது உயிரித் தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி ஒரு உயிரினத்தின் டி.என்.ஏவை நேரடியாக கையாள்வதாகும். அதன் பண்புகளை மாற்றுவதற்காக.
• பயன்பாடுகள் மற்றும் முக்கியத்துவம்:
  1. விவசாயம்:
     • பூச்சி எதிர்ப்பு, வறட்சி சகிப்புத்தன்மை மற்றும் உயர் உற்பத்தித்திறன் கொண்ட மரபணு மாற்றப்பட்ட (GM) பயிர்களை உருவாக்குதல்.
     • உதாரணம்: இந்தியாவில் Bt பருத்தி.
  2. மருத்துவம்:
     • இன்சுலின், தடுப்பூசிகள் மற்றும் மோனோக்ளோனல் ஆன்டிபாடிகளை உற்பத்தி செய்தல்.
     • குறைபாடுள்ள மரபணுக்களை சரிசெய்ய மரபணு சிகிச்சை வளர்ச்சி.
  3. சுற்றுச்சூழல்:
     • உயிர் சுத்திகரிப்பு மற்றும் கழிவு சிகிச்சைக்காக மரபணு பொறியியல் நுண்ணுயிரிகளைப் பயன்படுத்துதல்.
  4. தொழில்துறை:
     • மரபணு மாற்றப்பட்ட நுண்ணுயிரிகள் மூலம் என்சைம்கள் மற்றும் உயிர் எரிபொருள் உற்பத்தி.
• நெறிமுறை கருத்தாய்வுகள்:
• உயிர் நெறிமுறை, உயிர் பாதுகாப்பு மற்றும் மரபணு தனியுரிமை குறித்த கவலைகளை கடுமையான ஒழுங்குமுறை மூலம் தீர்க்க வேண்டும்.

முடிவுரை

மரபணு வரிசைப்படுத்துதல் மற்றும் மரபணு பொறியியல் உயிரித் தொழில்நுட்பம் மற்றும் மருத்துவத்தில் ஒரு புதிய யுகத்தை பிரதிநிதித்துவப்படுத்துகின்றன. இந்தியாவிற்கு, இந்த முயற்சிகள் அறிவியல் முன்னேற்றத்தை ஊக்குவிப்பது மட்டுமல்லாமல், மலிவு விலை சுகாதாரம், மேம்பட்ட விவசாயம் மற்றும் மேம்பட்ட தேசிய உயிர் பாதுகாப்புக்கான வழியையும் அமைக்கின்றன. பொறுப்பான பயன்பாடு, நெறிமுறை மற்றும் சட்டப்பூர்வ பாதுகாப்புகளால் வழிநடத்தப்படும், இந்த தொழில்நுட்பங்கள் மனிதகுலம் முழுவதற்கும் பயனளிக்கும் என்பதை உறுதி செய்யும்.