দুটি সমস্যার সংযোগস্থলে একটি অগ্রগতি
আধুনিক বিজ্ঞান এবং ওষুধের দুটি সবচেয়ে জরুরি চ্যালেঞ্জ — প্লাস্টিক বর্জ্য সংকট এবং নিউরোডিজেনারেটিভ রোগের জন্য সাশ্রয়ী চিকিত্সার প্রয়োজন — একটি অপ্রত্যাশিত এবং মার্জিত উপায়ে সংঘর্ষ করেছে। গবেষকরা সফলভাবে পলিইথিলিন টেরেফথালেট প্লাস্টিক ভেঙে ফেলতে এবং ফলস্বরূপ রাসায়নিক মধ্যবর্তীদের লেভোডোপায় রূপান্তরিত করতে ব্যাকটেরিয়া প্রকৌশল করেছেন, যা পার্কিনসনস রোগের লক্ষণগুলি পরিচালনার জন্য উপলব্ধ সবচেয়ে কার্যকর ওষুধ। এই কাজ পরিবেশগত প্রতিকার এবং ফার্মাসিউটিক্যাল উৎপাদন উভয়ের জন্য একটি সম্ভাব্য রূপান্তরকারী পদ্ধতির প্রতিনিধিত্ব করে।
Phys.org এ প্রকাশিত, গবেষণা একটি ব্যাকটেরিয়া পথ বর্ণনা করে যা PET প্লাস্টিক — জল বোতল, খাদ্য প্যাকেজিং এবং সিন্থেটিক ফাইবারে ব্যবহৃত উপাদান — ফিডস্টক হিসাবে গ্রহণ করে এবং জীবরাসায়নিক রূপান্তরের একটি সিরিজের মাধ্যমে তার চূড়ান্ত আউটপুট হিসাবে লেভোডোপা উৎপাদন করে। এই পদ্ধতি নির্দিষ্ট ব্যাকটেরিয়াকে PET কে তার রাসায়নিক বিল্ডিং ব্লকগুলিতে ডিপলিমার করার ক্ষমতা কাজে লাগায় এবং তারপরে সেই মধ্যবর্তীদের একটি টার্গেট অণুর দিকে চ্যানেল করে যা প্রতিষ্ঠিত ক্লিনিকাল মূল্য সহ।
সিস্টেমের মার্জিত বৈশিষ্ট্য এর সার্কুলারিটিতে নিহিত। প্লাস্টিক বর্জ্য যা বর্তমানে ল্যান্ডফিল এবং সমুদ্রের গাইরে জমা হয় একটি ওষুধের কাঁচামাল হয়ে যায় যা পার্কিনসনস রোগ সহ বাঁচা লক্ষ লক্ষ মানুষের জীবনের মান উন্নত করে। পেট্রোলিয়াম-উদ্ভূত অগ্রদূত এবং শক্তি-নিবিড় সিন্থেটিক রসায়ন প্রয়োজনীয় হওয়ার পরিবর্তে, উৎপাদন প্রক্রিয়া জীবিত কোষের ভিতরে প্রামাণিক তাপমাত্রা এবং চাপে চলে, জীবরাসায়নিক প্রক্রিয়া দ্বারা চালিত যা ব্যাকটেরিয়া বিলিয়ন বছরের বিবর্তন করেছে।
পথের পিছনের বিজ্ঞান
PET প্লাস্টিক একটি পলিমার যা টেরেফথালিক অ্যাসিড এবং ইথিলিন গ্লাইকলের পুনরাবৃত্ত ইউনিট থেকে তৈরি, এস্টার বন্ধন দ্বারা সংযুক্ত। PET-ডিগ্রেডিং এনজাইম প্রকাশ করার জন্য ইঞ্জিনিয়ার করা ব্যাকটেরিয়া — প্রাকৃতিকভাবে ঘটনামূলক প্লাস্টিক-ভোগকারী ব্যাকটেরিয়া যেমন Ideonella sakaiensis আবিষ্কারের উপর নির্মিত — এই এস্টার বন্ধনগুলি ভেঙে ফেলতে পারে এবং পলিমার চেইন থেকে মনোমার উপাদানগুলি প্রকাশ করতে পারে। ফলস্বরূপ টেরেফথালিক অ্যাসিড এবং ইথিলিন গ্লাইকল প্রকৌশলী জীবরাসায়নিক পথে প্রবেশ পয়েন্ট হিসাবে কাজ করে।
লেভোডোপা একটি ক্যাটেকোলামাইন অগ্রদূত যা মানব মস্তিষ্ক ডোপামাইনে রূপান্তরিত করে, নিউরোট্রান্সমিটার যা পার্কিনসনস রোগে বঞ্চিত। এটি জীবরাসায়নিকভাবে সুগন্ধযুক্ত অ্যামিনো অ্যাসিড টাইরোসিনের সাথে সংযুক্ত, যা বাঁক একটি অংশ হিসাবে ব্যাকটেরিয়া প্রাকৃতিকভাবে শিকিমেট পথ মধ্যবর্তী থেকে উদ্ভূত তাদের স্বাভাবিক বিপাক। PET অবনয়ন পণ্যগুলির মধ্যে সংযোগ তৈরি করে এবং শিকিমেট পথ থেকে লেভোডোপা জীবরাসায়নিক সংশ্লেষণ রুট পর্যন্ত, গবেষকরা একটি সেলুলার ফ্যাক্টরি তৈরি করেছেন যা প্লাস্টিক রাসায়নিক বিল্ডিং ব্লকগুলিকে একটি স্নায়বিক সক্রিয় যৌগে রূপান্তরিত করে।
এই পথ নির্মাণের জন্য প্রয়োজনীয় বিপাকীয় প্রকৌশল একাধিক পদক্ষেপ জড়িত: প্লাস্টিক-ডিগ্রেডিং এনজাইমগুলি প্রকাশ করা, মধ্যবর্তীদের শিকিমেট পথের দিকে চ্যানেল করা, প্রতিযোগী বিপাকীয় রুটে তাদের বিঘ্ন প্রতিরোধ করা এবং লেভোডোপা সংশ্লেষণ সম্পন্ন করার জন্য প্রয়োজনীয় ডাউনস্ট্রিম এনজাইমগুলি প্রকাশ করা। CRISPR-ভিত্তিক জিনোম সম্পাদনা এবং স্বয়ংক্রিয় পথ অপ্টিমাইজেশন সহ আধুনিক বিপাকীয় প্রকৌশল সরঞ্জাম দলটিকে এমন গতি এবং নির্ভুলতার সাথে পথ নির্মাণ এবং পুনরাবৃত্তি করতে অনুমতি দিয়েছে যা দশ বছর আগে সম্ভব হত না।
লেভোডোপা এবং পার্কিনসনস রোগ
লেভোডোপা পঞ্চাশ বছরেরও বেশি সময় ধরে পার্কিনসনস রোগের গোল্ড স্ট্যান্ডার্ড চিকিত্সা। পার্কিনসনস রোগ ডোপামাইন-উৎপাদনকারী নিউরনের মৃত্যুর ফলে মস্তিষ্কের একটি অঞ্চলে যাকে সাবস্ট্যান্টিয়া নিগ্রা বলে, চলন নিয়ন্ত্রণকে দুর্বল করে এবং বৈশিষ্ট্যযুক্ত কম্পন, কঠোরতা এবং চলন অসুবিধা তৈরি করে যা রোগকে সংজ্ঞায়িত করে। ডোপামাইন রক্ত-মস্তিষ্ক বাধা অতিক্রম করতে পারে না, রোগীদের লেভোডোপা দেওয়া হয়, একটি অগ্রদূত যা মস্তিষ্কে প্রবেশ করতে পারে এবং সেখানে ডোপামাইনে রূপান্তরিত হয়, আংশিকভাবে হারানো নিউরোনাল ফাংশন ক্ষতিপূরণ করে।
এর বয়স এবং ব্যাপক ব্যবহার সত্ত্বেও, লেভোডোপা বিশ্বের অনেক অংশে ব্যয়বহুল থাকে এবং প্রচলিত রাসায়নিক সংশ্লেষণের সাথে যুক্ত সরবরাহ চেইন দুর্বলতার সম্মুখীন হয়। ঐতিহ্যবাহী জৈব রসায়নের মাধ্যমে লেভোডোপা উৎপাদন নির্দিষ্ট অগ্রদূত রাসায়নিক এবং বহু-পদক্ষেপ প্রক্রিয়া প্রয়োজন যা উৎপাদন জটিলতা এবং খরচ তৈরি করে। একটি জৈব প্রযুক্তি-ভিত্তিক উৎপাদন রুট যা এই খরচগুলি হ্রাস করতে পারে এবং নির্ভরযোগ্যতা দূর করতে পারে বিশ্বব্যাপী প্রতি বছর পার্কিনসনস রোগ নতুন ডায়াগনোসিস পায় এমন শত শত হাজার মানুষকে উপকৃত করবে, বিশেষত নিম্ন-আয়ের দেশগুলিতে যেখানে ওষুধের খরচ উল্লেখযোগ্য প্রবেশ বাধা তৈরি করে।
গবেষণাটি ওষুধ সংশ্লেষণের জন্য জীবনিরাসায়নিক পদ্ধতি উন্নয়নে একটি বিস্তৃত প্রচেষ্টায় বসে যা পেট্রোলিয়াম-রাসায়নিক সংশ্লেষণ পথগুলির উপর খরচ, পরিবেশগত এবং সরবরাহ চেইন সুবিধা প্রদান করে। অনেক ওষুধের জীবনিরাসায়নিক-উদ্ভূত সংস্করণ ইতিমধ্যে উৎপাদনে রয়েছে এবং বিপাকীয় প্রকৌশলে অগ্রগতি ক্রমাগত প্রকৌশলী জীব সিস্টেমের মাধ্যমে দক্ষতার সাথে উৎপাদিত হতে পারে এমন অণুগুলির পরিসীমা সম্প্রসারিত করছে।
পরিবেশগত এবং বৃত্তাকার অর্থনীতি মাত্রা
এই গবেষণার পরিবেশগত ফ্রেমিং ফার্মাসিউটিক্যাল হিসাবে উল্লেখযোগ্য। প্লাস্টিক দূষণ গ্রহ সম্মুখীন সবচেয়ে অসহায় পরিবেশগত চ্যালেঞ্জগুলির মধ্যে একটি থাকে। বৈশ্বিক প্লাস্টিক উৎপাদন বৃদ্ধি পেতে থাকে, পুনর্ব্যবহার হার বেশিরভাগ প্লাস্টিক ধরনের জন্য কম থাকে এবং পরিবেশে প্লাস্টিক উপকরণের স্থায়িত্ব — মাইক্রোপ্লাস্টিকসে ভেঙে পড়ে যা খাদ্য চেইন এবং জল সরবরাহে প্রবেশ করে — একটি ক্ষতি উপস্থাপন করে যার সম্পূর্ণ পরিমাণ গবেষকরা দ্বারা চিহ্নিত করা চলছে।
প্লাস্টিক অবনয়নের জৈব পদ্ধতি সম্ভাব্য পরিপূরক হিসাবে যান্ত্রিক পুনর্ব্যবহার এবং তাপীয় প্রক্রিয়াকরণে উল্লেখযোগ্য আগ্রহ আকর্ষণ করেছে। চ্যালেঞ্জ জৈব সিস্টেম খুঁজে পাওয়া হয়েছে যা প্লাস্টিকগুলিকে যথেষ্ট দ্রুত অবনত করে এবং কার্বন ডাইঅক্সাইডে কেবল মিনারালাইজ করার পরিবর্তে দরকারী পণ্য উৎপাদন করে। একটি সিস্টেম যা PET অবনত করে যখন কার্বন মিনারালাইজেশনের চেয়ে মূল্যবান ফার্মাসিউটিক্যাল যৌগ উৎপাদন করে জৈব প্লাস্টিক চিকিত্সার অর্থনীতি পরিবর্তন করে, সম্ভাব্যভাবে আর্থিক প্রণোদনা তৈরি করে স্থাপনার জন্য যে বিশুদ্ধ প্রতিকার পদ্ধতিগুলি অভাব।
লেভোডোপা উৎপাদন থেকে মূল্য ক্যাপচার, নীতিগতভাবে, প্লাস্টিক বর্জ্য প্রক্রিয়াকরণ বায়োরিঅ্যাক্টর সিস্টেমগুলি পরিচালনার খরচকে সাবসিডি দিতে পারে — একটি বৃত্তাকার অর্থনীতি মডেল যাতে ক্ষয়ের পণ্য প্রতিকারের প্রক্রিয়াকে অর্থ প্রদান করে। যদি এই অর্থনৈতিক যুক্তি শিল্প স্কেলে ধারণ করে তবে ফলন, উৎপাদন খরচ এবং বাজার গতিশীলতার বিশ্লেষণ প্রয়োজন যা বর্তমান গবেষণা এখনও সম্বোধন করে না, কিন্তু মূল্য-ইতিবাচক প্লাস্টিক প্রতিকার সিস্টেমের ধারণাগত কাঠামো আকর্ষণীয়।
পরবর্তী কি আসে
গবেষণা একটি প্রাথমিক পর্যায়ে রয়েছে — নিয়ন্ত্রিত পরীক্ষামূলক পরিস্থিতি ব্যবহার করে অপ্টিমাইজড ব্যাকটেরিয়া স্ট্রেইনের সাথে ল্যাবরেটরি অবস্থায় প্রমাণ করা। ল্যাবরেটরি থেকে পাইলট স্কেলে শিল্প স্থাপনায় সরানো উল্লেখযোগ্য প্রকৌশল চ্যালেঞ্জ অন্তর্ভুক্ত করে ফলন অপ্টিমাইজেশন, স্ট্রেইন স্থিতিশীলতা, রিঅ্যাক্টর ডিজাইন, পণ্য নিষ্কাশন এবং বিশুদ্ধকরণ এবং ফার্মাসিউটিক্যাল উৎপাদনের জন্য নিয়ন্ত্রক সম্মতি। এই পদক্ষেপগুলির প্রতিটি উল্লেখযোগ্য কাজ এবং বিনিয়োগ জড়িত বর্তমান গবেষণা পূর্ণতার বাইরে।
ফার্মাসিউটিক্যাল নিয়ন্ত্রকরা মূল্যায়ন করতে হবে তা হল জৈব প্রযুক্তি-উদ্ভূত লেভোডোপা ক্লিনিকাল ব্যবহারের জন্য প্রয়োজনীয় বিশুদ্ধতা এবং সামঞ্জস্য মান পূরণ করে — একটি প্রক্রিয়া যা একটি অনুমোদিত ওষুধের জন্য নতুন উৎপাদন রুটের প্রতি প্রয়োজন যাই হোক না কেন এটি কীভাবে উৎপাদিত হয়। নিয়ন্ত্রক পথ বিদ্যমান এবং অন্যান্য জীব-উদ্ভূত ফার্মাসিউটিক্যালগুলির জন্য নেভিগেট করা হয়েছে, কিন্তু এটি অনুবাদ প্রক্রিয়ায় সময় এবং খরচ যোগ করে। গবেষকদের পরবর্তী পদক্ষেপগুলি সম্ভবত উন্নত ফলন, স্ট্রেইন মজবুততা এবং বিশুদ্ধতা প্রোফাইল প্রদর্শন জড়িত যা আরও স্কেল-আপ বিনিয়োগের ক্ষেত্রে সমর্থন করবে।
এই নিবন্ধটি Phys.org থেকে রিপোর্টিংয়ের উপর ভিত্তি করে। মূল নিবন্ধ পড়ুন.
Originally published on phys.org