কোষের ভাগ্য পুনর্নির্দেশের একটি কম্পিউটেশনাল পথ
কোরিয়া অ্যাডভান্সড ইনস্টিটিউট অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি (KAIST)-এর গবেষকরা একটি সাধারণ-উদ্দেশ্য কম্পিউটেশনাল ফ্রেমওয়ার্ক উপস্থাপন করেছেন যা বিজ্ঞানীরা কীভাবে কোষের পরিচয় নিয়ন্ত্রণের দিকে এগোবেন তা বদলে দিতে পারে। NUDGE নামক এই পদ্ধতিটি একটি কোষকে একটি একক, সাময়িক হস্তক্ষেপের মাধ্যমে কাঙ্ক্ষিত অবস্থার দিকে পরিচালিত করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে — জিনকে স্থায়ীভাবে "চালু" বা "বন্ধ" কনফিগারেশনে আটকে না রেখে।
এই কাজটি KAIST-এর বায়ো অ্যান্ড ব্রেইন ইঞ্জিনিয়ারিং বিভাগের অধ্যাপক Kwang-Hyun Cho-এর নেতৃত্বে পরিচালিত হয়েছিল এবং Proceedings of the National Academy of Sciences জার্নালে প্রকাশিত হয়েছে। গবেষণা দলের মতে, NUDGE কোষের ভেতরে ইতিমধ্যে বিদ্যমান জিন নিয়ন্ত্রক গতিশীলতাকে কাজে লাগায়, সেই গতিশীলতাকে অগ্রাহ্য করার পরিবর্তে কোষের ভাগ্য পুনর্নির্দেশের প্রক্রিয়া হিসেবে ব্যবহার করে।
প্রকল্পের কেন্দ্রে থাকা প্রশ্নটি আপাতদৃষ্টিতে সহজ: একটি স্টেম সেলকে একটি নির্দিষ্ট কোষের ধরনের দিকে পরিচালিত করতে, বা একটি ইমিউন কোষের প্রদাহজনক প্রতিক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ করতে কোন জিনগুলো নিয়ন্ত্রণ করা প্রয়োজন? এটি সঠিকভাবে উত্তর দেওয়া রিজেনারেটিভ মেডিসিন এবং দুরারোগ্য রোগের চিকিৎসার প্রচেষ্টার জন্য একটি অগ্রাধিকার হয়ে উঠেছে।
কোষের ভাগ্য কেন একটি চিকিৎসা লক্ষ্য হয়ে উঠেছে
কোষের ভাগ্য পুনর্নির্দেশকারী প্রযুক্তিগুলো যা সক্ষম করে তার কারণে ক্রমবর্ধমান মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। তারা স্টেম সেলকে নির্দিষ্ট কার্যাবলী সম্পন্ন কোষে পার্থক্য করতে পারে, অথবা রোগাক্রান্ত ও বার্ধক্যপ্রাপ্ত কোষকে প্রায়-স্বাভাবিক অবস্থার দিকে ফিরিয়ে নিতে পারে।
পার্থক্যকরণ হলো সেই প্রক্রিয়া যার মাধ্যমে একটি স্টেম সেল একটি স্বতন্ত্র ভূমিকা সম্পন্ন বিশেষায়িত কোষে পরিণত হয় — উদাহরণস্বরূপ, একটি কার্ডিওমায়োসাইট বা একটি নিউরন। চাহিদা অনুযায়ী সেই প্রক্রিয়াটি পরিচালনা করতে সক্ষম হওয়া গবেষকদের টিস্যু মেরামত, রোগের অগ্রগতি এবং বার্ধক্যের জীববিজ্ঞানের উপর একটি শক্তিশালী নিয়ন্ত্রণ দেবে।
কিন্তু একটি কোষের গন্তব্য নির্বাচন করা সমস্যার অর্ধেক মাত্র। কোষটিকে সেখানে কীভাবে ধরে রাখা হয় — এবং সেই ধরে রাখার খরচ কী — তা সমানভাবে গুরুত্বপূর্ণ।
স্থায়ী হস্তক্ষেপের খরচ
কোষের ভাগ্য নিয়ন্ত্রণের বিদ্যমান পদ্ধতিগুলো মূলত স্থায়ী হস্তক্ষেপের উপর নির্ভর করেছে। বাস্তবে, এর অর্থ হলো নির্দিষ্ট জিনকে একটি নির্দিষ্ট অবস্থায় আটকে রাখা, হয় স্থায়ীভাবে চালু বা স্থায়ীভাবে বন্ধ, যাতে কোষটি কাঙ্ক্ষিত পরিচয়ে স্থিত হয়।
এই পদ্ধতি অভিপ্রেত কোষ অবস্থা উৎপাদন করতে পারে। তবুও এটি নথিভুক্ত সীমাবদ্ধতা বহন করে। জিনকে নির্দিষ্ট কনফিগারেশনে বাধ্য করা প্লাস্টিসিটি — সেই নমনীয়তা যা কোষকে তার পরিবেশের ভবিষ্যৎ পরিবর্তনের সাথে খাপ খাইয়ে নিতে দেয় — হ্রাস করতে পারে। এটি প্রকৃতিতে বিদ্যমান নেই এমন অস্বাভাবিক কোষ অবস্থাও সৃষ্টি করতে পারে।
NUDGE একটি ভিন্ন প্রাঙ্গণের উপর নির্মিত: একটি সংক্ষিপ্ত, ন্যূনতম ধাক্কা একটি কোষকে একটি নতুন গতিপথে নিয়ে যেতে যথেষ্ট হতে পারে, তার অন্তর্নিহিত জিনগত উপাদান অপরিবর্তিত রেখে।
NUDGE-এর চারটি পর্যায়
ফ্রেমওয়ার্কটিকে সাধারণ-উদ্দেশ্য হিসেবে বর্ণনা করা হয়েছে, অর্থাৎ এটি একটি কোষের ধরন বা একটি রোগের প্রসঙ্গে আবদ্ধ নয়। এর কাজ হলো একটি কোষকে কাঙ্ক্ষিত ফিনোটাইপের দিকে পরিচালিত করতে সক্ষম নিয়ন্ত্রণ উপাদানের ন্যূনতম সমন্বয় চিহ্নিত করা। দলটি চারটি পর্যায়ের রূপরেখা দেয়, যা ক্রমানুসারে প্রয়োগ করা হয়:
- লক্ষ্য নোড নির্ধারণ। প্রক্রিয়াটি শুরু হয় গবেষক যে কোষ অবস্থায় পৌঁছাতে চান তা সংজ্ঞায়িত করে।
- ন্যূনতম নিয়ন্ত্রণ লক্ষ্য চিহ্নিতকরণ। ফ্রেমওয়ার্কটি কোষকে সেই ফিনোটাইপের দিকে পরিচালিত করতে প্রয়োজনীয় নিয়ন্ত্রণ উপাদানের ক্ষুদ্রতম সেটটি সংকুচিত করে।
- আপেক্ষিক স্থিতিশীলতা গণনা। বিশ্লেষণটি রূপান্তরে জড়িত অবস্থাগুলোর স্থিতিশীলতা বিবেচনা করে।
- নিয়ন্ত্রণ প্রক্রিয়া বিশ্লেষণ। চূড়ান্ত পর্যায়টি পরীক্ষা করে প্রস্তাবিত হস্তক্ষেপ কীভাবে তার প্রভাব তৈরি করে, একটি প্রক্রিয়াগত বিবরণ প্রদান করে যা সম্পূর্ণরূপে অভিজ্ঞতাভিত্তিক রেসিপি নয়।
একসাথে, এই ধাপগুলোর লক্ষ্য হলো এমন কিছু প্রদান করা যা প্রচলিত জিন ম্যানিপুলেশন করে না: একটি সুনির্দিষ্টভাবে পরিধি নির্ধারিত, সাময়িক ধাক্কা যা একটি কোষের নিজস্ব নিয়ন্ত্রক যুক্তিকে কাজে লাগায়।
স্টেম সেল থেকে ইমিউন কোষ পর্যন্ত
ফ্রেমওয়ার্কটির ঘোষিত উচ্চাকাঙ্ক্ষা বিস্তৃত। একদিকে, এটি রিজেনারেটিভ মেডিসিনের চিরাচরিত সমস্যাকে লক্ষ্য করে — স্টেম সেলকে উপকারী কার্যাবলী সম্পন্ন বিশেষায়িত কোষে প্ররোচিত করা। অন্যদিকে, এটি ইমিউন কোষকে সম্বোধন করে, যেখানে লক্ষ্য পরিচয় পরিবর্তন নয় বরং একটি প্রদাহজনক প্রতিক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ করা।
উভয় ক্ষেত্রেই একটি সাধারণ কাঠামো রয়েছে। প্রতিটিতে, একজন গবেষক জানেন তারা যে অবস্থা চান — একটি কার্ডিওমায়োসাইট, একটি নিউরন, একটি শান্ত ইমিউন কোষ — কিন্তু ন্যূনতম ব্যাঘাত সহ সেখানে পৌঁছানোর জিন-স্তরের নিয়ন্ত্রণগুলো জানেন না। NUDGE সেই প্রশ্নের পদ্ধতিগতভাবে উত্তর দেওয়ার হাতিয়ার হিসেবে অবস্থান করছে।
যেহেতু হস্তক্ষেপটি সাময়িক, কোষটিকে স্থায়ীভাবে জায়গায় পিন করা জিন নিয়ে ছেড়ে দেওয়া হয় না। এই পার্থক্যটি প্লাস্টিসিটির জন্য এবং যে কোনো কোষের দীর্ঘমেয়াদী আচরণের জন্য গুরুত্বপূর্ণ যা শেষ পর্যন্ত থেরাপিউটিক সেটিংয়ে ব্যবহৃত হতে পারে।
একটি ভিত্তি প্রযুক্তি, একটি সম্পূর্ণ থেরাপি নয়
দলটি NUDGE-কে ভিত্তি প্রযুক্তি হিসেবে বর্ণনা করে — একটি কম্পিউটেশনাল স্তর যা নিয়ন্ত্রণ লক্ষ্য চিহ্নিত করে, নিজে একটি চিকিৎসা নয়। এই বিন্যাস গুরুত্বপূর্ণ। ফ্রেমওয়ার্কটির আউটপুট হলো কোন উপাদানগুলোকে এবং কীভাবে বিঘ্নিত করতে হবে সে সম্পর্কে পূর্বাভাসের একটি সেট, পূর্বাভাস যা তারপর জীবন্ত সিস্টেমে যাচাই করতে হবে।
তবুও, একটি সাধারণ-উদ্দেশ্য পদ্ধতির আকর্ষণ স্পষ্ট। প্রতিটি কোষের ধরন এবং প্রতিটি রোগের জন্য একটি 맞춤 নিয়ন্ত্রণ কৌশল একত্রিত করার পরিবর্তে, গবেষকরা একটি একক বিশ্লেষণাত্মক পাইপলাইন প্রয়োগ করতে পারেন এবং প্রতিটি কোষের নিয়ন্ত্রক গতিশীলতাকে উত্তর নির্ধারণ করতে দিতে পারেন।
পদ্ধতিটি কী সংকেত দেয়
কোষের ভাগ্য প্রকৌশল সিন্থেটিক বায়োলজি, সিস্টেমস বায়োলজি এবং রিজেনারেটিভ মেডিসিনের সংযোগস্থলে অবস্থান করে, এবং এটি দীর্ঘদিন ধরে তার হাতিয়ারগুলোর ভোঁতা ভাব দ্বারা সীমাবদ্ধ ছিল। স্থায়ী জিনগত তালা শক্তিশালী, কিন্তু তারা সূক্ষ্ম নয়।
NUDGE প্রস্তাব করে যে সূক্ষ্মতা যথেষ্ট হতে পারে — একটি জিন নিয়ন্ত্রক নেটওয়ার্কের সঠিক নোডে লক্ষ্য করে একটি একক সাময়িক উদ্দীপনা, একটি কোষকে তার জিনে স্থায়ী চিহ্ন না রেখেই পুনর্নির্দেশ করতে পারে। যদি সেই প্রাঙ্গণ পরীক্ষামূলক কাজে টিকে থাকে, তবে এটি গবেষকরা কীভাবে কোষের পরিচয় পরিচালনার কথা ভাবেন তা পুনর্গঠন করতে পারে, পরীক্ষাগারের বেঞ্চ থেকে ক্লিনিকাল প্রয়োগের দিকে।
গবেষণাটি Proceedings of the National Academy of Sciences-এ প্রকাশিত হয়েছে।
এই নিবন্ধটি Phys.org-এর প্রতিবেদনের উপর ভিত্তি করে। মূল নিবন্ধ পড়ুন।
Originally published on phys.org