पर्ड्यू विधि का लक्ष्य: नमूना तैयारी छोड़कर मल्टीओमिक्स को तेज करना

पर्ड्यू शोधकर्ताओं ने मल्टीओमिक्स विश्लेषण का तेज़ रास्ता प्रस्तावित किया

पर्ड्यू विश्वविद्यालय की एक टीम का कहना है कि उसने कई प्रयोगशाला वर्कफ्लो के सबसे समय लेने वाले हिस्सों में से एक को हटाने का एक तरीका विकसित किया है: नमूना तैयारी। यह विधि, जिसे सरफेस टच एक्सट्रैक्शन इमेजिंग या STEi कहा जाता है, लिक्विड क्रोमैटोग्राफी-टेंडम मास स्पेक्ट्रोमेट्री (LC-MS/MS) के साथ उपयोग के लिए डिज़ाइन की गई है और इसका उद्देश्य शोधकर्ताओं को जटिल सतहों से सीधे मेटाबोलाइट्स, लिपिड, पर्यावरणीय यौगिकों और प्रोटीन का विश्लेषण करने में सक्षम बनाना है।

यह प्रगति इसलिए मायने रखती है क्योंकि पारंपरिक तैयारी के चरण अक्सर किसी भी उपकरण से डेटा उत्पन्न करने से पहले प्रयोगशाला समय और बजट का एक बड़ा हिस्सा खपत करते हैं। पर्ड्यू टीम के फ्रेमिंग में, ये चरण नमूने को भी फिर से आकार दे सकते हैं। मिश्रण, सेंट्रीफ्यूजिंग, स्थानांतरण और सुखाना कई विश्लेषणात्मक वर्कफ्लो के नियमित हिस्से हैं, लेकिन वे एक नमूने की मूल संरचना को नष्ट कर सकते हैं और जानकारी मिटा सकते हैं कि विशिष्ट रसायन कहाँ स्थित थे।

यह नुकसान विशेष रूप से स्थानिक विश्लेषण के लिए महत्वपूर्ण है। जब वैज्ञानिक किसी असमान या अनियमित सतह, जैसे ऊतक के टुकड़े या मछली के फ़िले का अध्ययन करना चाहते हैं, तो पारंपरिक तरीकों के लिए उन्हें निष्कर्षण और विश्लेषण से पहले सामग्री को खंडित और चपटा करने की आवश्यकता हो सकती है। पर्ड्यू के शोधकर्ताओं का कहना है कि STEi का उद्देश्य सीधे नमूने की सतह पर काम करके उस ट्रेडऑफ़ से बचना है।

दृष्टिकोण कैसे काम करता है

आपूर्ति किए गए स्रोत पाठ के अनुसार, विधि एक पिपेट टिप का उपयोग करती है जो निष्कर्षण समाधान के साथ पहले से लोड होती है और संक्षेप में ऊतक या खाद्य नमूने की सतह को छूती है। यह संपर्क नमूने को सामान्य बहु-चरण तैयारी अनुक्रम के माध्यम से डाले बिना लक्षित अणुओं को पुनर्प्राप्त करने के लिए होता है। अवधारणा सीधी है, लेकिन इसका व्यावहारिक महत्व बड़ा है: यह स्थानिक रसायन विज्ञान को संग्रह के क्षण में संरक्षित करने के रूप में मानता है, न कि बाद में भारी संसाधित नमूने से पुनर्निर्मित किए जाने वाले के रूप में।

शोधकर्ता इस तकनीक को एक व्यापक मल्टीओमिक्स वर्कफ्लो के हिस्से के रूप में वर्णित करते हैं। व्यवहार में, इसका मतलब है कि एक एकल दृष्टिकोण जैविक या रासायनिक जानकारी की कई परतों का समर्थन कर सकता है, जिसमें प्रोटीन और लिपिड शामिल हैं, साथ ही पर्यावरणीय यौगिकों और मेटाबोलाइट्स को भी संभाल सकता है। यह चौड़ाई एक कारण है कि टीम इस तकनीक को एक विशेष प्रयोगशाला चाल के बजाय कई क्षेत्रों में उपयोगी के रूप में स्थान देती है।

स्रोत पाठ खाद्य विज्ञान और विष विज्ञान को उन क्षेत्रों के रूप में पहचानता है जो लाभ उठा सकते हैं। वे तार्किक प्रारंभिक लक्ष्य हैं क्योंकि उनमें अक्सर रासायनिक रूप से जटिल, गैर-समान सामग्री शामिल होती है जिसे विश्लेषण के लिए मानकीकृत करना मुश्किल होता है। एक बायोमेडिकल सेटिंग में एक ऊतक अनुभाग अनियमित हो सकता है। एक खाद्य नमूना अपनी सतह पर भिन्न हो सकता है। पर्यावरणीय अवशेष साफ, समान वितरण के बजाय स्थानीयकृत पॉकेट्स में दिखाई दे सकते हैं। इसलिए जो विधियां संरक्षित करती हैं कि एक यौगिक कहाँ बैठता है, वे न केवल गति बदल सकती हैं, बल्कि उन प्रश्नों के प्रकार को भी बदल सकती हैं जिनका उत्तर एक प्रयोगशाला दे सकती है।

नमूना तैयारी एक बाधा क्यों है?

नमूना तैयारी शायद ही प्रयोगशाला विज्ञान का सबसे दृश्यमान हिस्सा है, लेकिन यह अक्सर थ्रूपुट, प्रतिलिपि प्रस्तुत करने की क्षमता और लागत निर्धारित करता है। एक वर्कफ्लो जो उपकरण चरण में सरल दिखाई देता है, वह पहले बार-बार मैनुअल या अर्ध-मैनुअल हैंडलिंग पर निर्भर हो सकता है। प्रत्येक अतिरिक्त चरण समय, उपभोग्य सामग्रियों और रन या ऑपरेटरों के बीच भिन्नता के अवसर जोड़ता है।

पर्ड्यू टीम के विवरण में, STEi उस बोझ को कम करने के लिए बनाया गया है। तैयारी के चरणों को हटाने से केवल टर्नअराउंड में तेजी नहीं आती है। यह विश्लेषण की अर्थव्यवस्था को भी बदल सकता है, विशेष रूप से उन सेटिंग्स में जहां शोधकर्ताओं को कई नमूनों को संसाधित करने या कठिन सामग्रियों से मल्टीओमिक्स डेटासेट उत्पन्न करने की आवश्यकता होती है। यदि विधि व्यापक रूप से हस्तांतरणीय साबित होती है, तो प्रयोगशालाएं उपकरण संगतता के लिए नमूनों को फिर से आकार देने में कम समय और व्याख्या और अनुवर्ती कार्य पर अधिक समय खर्च कर सकती हैं।

पर्ड्यू की विधि की प्रस्तुति में एक डेटा-गुणवत्ता तर्क भी है। पारंपरिक तैयारी माप से पहले नमूने को मिलाकर या बदलकर स्थितिगत संदर्भ को त्याग सकती है। एक बार ऐसा होने पर, एक परिणाम अभी भी दिखा सकता है कि कौन से यौगिक मौजूद हैं, लेकिन यह नहीं कि वे मूल सामग्री में कहाँ केंद्रित थे। उन अध्ययनों के लिए जहां स्थान मायने रखता है, उस जानकारी को संरक्षित करना गति में सुधार के रूप में मूल्यवान हो सकता है।

अनियमित सतहों और व्यापक प्रयोगशाला उपयोग के लिए निर्मित

स्रोत पाठ जोर देता है कि STEi को कई अनुप्रयोगों के लिए विकसित और परीक्षण किया गया था। यह मायने रखता है क्योंकि कई विश्लेषणात्मक नवाचार केवल कसकर नियंत्रित परिस्थितियों में या नमूनों के एक संकीर्ण वर्ग के लिए अच्छा प्रदर्शन करते हैं। पर्ड्यू का पिच व्यापक है: एक विधि जो अनियमित सतहों और विविध उपकरणों पर काम कर सकती है जबकि मल्टीओमिक्स डेटा उत्पन्न करती है।

इस काम का नेतृत्व क्रिस्टीना फरेरा द्वारा किया जा रहा है, जो पर्ड्यू के बिंडले बायोसाइंस सेंटर में एक शोध सहायक प्रोफेसर हैं, जिनके पास खाद्य विज्ञान में एक सौजन्य नियुक्ति है, और रयान हिल्गर, पर्ड्यू के रसायन विज्ञान विभाग में जोनाथन एमी फैसिलिटी फॉर केमिकल इंस्ट्रुमेंटेशन के सहायक निदेशक हैं। उनका सहयोग समस्या की संकर प्रकृति को दर्शाता है। यह केवल एक रसायन विज्ञान का प्रश्न नहीं है, और न ही केवल एक वर्कफ्लो का प्रश्न है। यह इंस्ट्रूमेंटेशन, जीव विज्ञान, खाद्य विज्ञान और व्यावहारिक प्रयोगशाला संचालन के चौराहे पर बैठता है।

लेख यह भी नोट करता है कि पर्ड्यू ने बौद्धिक संपदा की रक्षा के लिए कदम उठाए हैं। फरेरा ने नवाचार को पर्ड्यू इनोवेट्स ऑफिस ऑफ टेक्नोलॉजी कमर्शियलाइजेशन के लिए खुलासा किया, जिसने एक पेटेंट के लिए आवेदन किया। यह अपने आप में प्रौद्योगिकी को मान्य नहीं करता है, लेकिन यह संकेत देता है कि विश्वविद्यालय तकनीक के एक अकादमिक पेपर या प्रदर्शन से आगे बढ़कर व्यापक उपयोग में जाने की क्षमता देखता है।

आगे क्या है

अभी के लिए, STEi को एक सक्षम विधि के रूप में देखा जाना चाहिए, न कि एक पूर्ण मंच के रूप में जिसमें हर परिचालन प्रश्न तय हो। स्रोत पाठ एक मजबूत मामला बनाता है कि तैयारी को खत्म करना क्यों मायने रख सकता है, लेकिन गोद लेने पर विचार करने वाली प्रयोगशालाओं को अभी भी अपनी शर्तों के तहत प्रदर्शन, प्रतिलिपि प्रस्तुत करने की क्षमता, उपकरण संगतता और थ्रूपुट का मूल्यांकन करने की आवश्यकता होगी। विश्लेषणात्मक विज्ञान में, एक आशाजनक वर्कफ्लो और व्यापक रूप से तैनात मानक के बीच का अंतर पर्याप्त हो सकता है।

फिर भी, पर्ड्यू की घोषणा आधुनिक शोध में एक वास्तविक दबाव बिंदु की ओर इशारा करती है। मल्टीओमिक्स ने विस्तार किया है कि वैज्ञानिक क्या माप सकते हैं, लेकिन उस प्रक्रिया का अगला भाग अक्सर धीमा और श्रम-गहन रहता है। हैंडलिंग समय को संपीड़ित करने वाली और स्थानिक जानकारी को संरक्षित करने वाली तकनीकें वास्तविक दुनिया के नमूनों पर उच्च-मूल्य विश्लेषण के अधिक नियमित उपयोग को अनलॉक करने में मदद कर सकती हैं जो गंदे, असमान और संसाधित करने में कठिन हैं।

यदि STEi पर्ड्यू की उम्मीद के अनुसार प्रदर्शन करता है, तो इसका महत्व केवल नवीनता पर आराम नहीं करेगा। यह इस बात पर आराम करेगा कि क्या प्रयोगशालाएं तैयारी समय, नमूना विनाश और वर्कफ्लो घर्षण में सामान्य दंड का भुगतान किए बिना समृद्ध स्थानिक प्रश्न पूछ सकती हैं। यह उस तरह का सुधार है जो चुपचाप वैज्ञानिक अभ्यास को नया रूप दे सकता है: न कि उपकरणों को बदलकर, बल्कि यह बदलकर कि पहले स्थान पर उन तक कितनी उपयोगी जानकारी पहुंचती है।

यह लेख Phys.org की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें.