KAIST-இன் NUDGE மரபணுக்களை நிரந்தரமாக மாற்றாமல் செல் விதியை மாற்றியமைக்கிறது

செல் விதியை மாற்றியமைப்பதற்கான ஒரு கணினி வழி

கொரியா மேம்பட்ட அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப நிறுவனத்தின் (KAIST) ஆய்வாளர்கள், விஞ்ஞானிகள் செல் அடையாளத்தைக் கட்டுப்படுத்தும் அணுகுமுறையை மாற்றக்கூடிய ஒரு பொதுப் பயன்பாட்டு கணினி கட்டமைப்பை அறிமுகப்படுத்தியுள்ளனர். NUDGE எனப்படும் இந்த முறை, மரபணுக்களை நிரந்தரமாக "இயக்கம்" அல்லது "நிறுத்தம்" நிலையில் பூட்டிவைப்பதற்குப் பதிலாக, ஒரே ஒரு தற்காலிக தலையீட்டின் மூலம் ஒரு செல்லை விரும்பிய நிலையை நோக்கி வழிநடத்தும் வகையில் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது.

இந்த ஆய்வை KAIST-இன் உயிரியல் மற்றும் மூளை பொறியியல் துறையின் பேராசிரியர் Kwang-Hyun Cho தலைமையில் மேற்கொள்ளப்பட்டு, Proceedings of the National Academy of Sciences இதழில் வெளியிடப்பட்டது. ஆய்வுக் குழுவின் கூற்றுப்படி, NUDGE செல்களுக்குள் ஏற்கனவே இருக்கும் மரபணு ஒழுங்குமுறை இயக்கவியலைப் பயன்படுத்திக் கொள்கிறது; அந்த இயக்கவியலை மீறுவதற்குப் பதிலாக, செல் விதியை மாற்றியமைப்பதற்கான இயங்குமுறையாகவே அவற்றைப் பயன்படுத்துகிறது.

இந்தத் திட்டத்தின் மையக் கேள்வி எளிமையானது போல் தோன்றினாலும் ஆழமானது: ஒரு தண்டு செல்லை ஒரு குறிப்பிட்ட செல் வகையை நோக்கி வழிநடத்த, அல்லது ஒரு நோயெதிர்ப்பு செல்லின் அழற்சி எதிர்வினையை மாற்றியமைக்க, எந்த மரபணுக்களைக் கட்டுப்படுத்த வேண்டும்? இதற்கான துல்லியமான பதிலைக் கண்டறிவது, மீளுருவாக்க மருத்துவத்திற்கும், கடினமான நோய்களுக்கு சிகிச்சையளிக்கும் முயற்சிகளுக்கும் முன்னுரிமையாக மாறியுள்ளது.

செல் விதி ஏன் ஒரு மருத்துவ இலக்காக மாறியுள்ளது

செல் விதியை மாற்றியமைக்கும் தொழில்நுட்பங்கள், அவை சாத்தியமாக்கும் விஷயங்களின் காரணமாக வளர்ந்து வரும் கவனத்தைப் பெற்றுள்ளன. அவை தண்டு செல்களை குறிப்பிட்ட செயல்பாடுகளைக் கொண்ட செல்களாக வேறுபடுத்தலாம், அல்லது நோயுற்ற மற்றும் வயதான செல்களை கிட்டத்தட்ட இயல்பான நிலைக்குத் தள்ளலாம்.

வேறுபாடு (Differentiation) என்பது ஒரு தண்டு செல் ஒரு தனித்துவமான பங்கைக் கொண்ட சிறப்புச் செல்லாக மாறும் செயல்முறையாகும் — உதாரணமாக, ஒரு இதயத் தசைச் செல் அல்லது ஒரு நரம்பணு. இந்தச் செயல்முறையை தேவைக்கேற்ப வழிநடத்தும் திறன், திசு பழுதுபார்ப்பு, நோய் முன்னேற்றம் மற்றும் வயதான உயிரியல் மீது ஆய்வாளர்களுக்கு சக்திவாய்ந்த ஒரு நெம்புகோலை வழங்கும்.

ஆனால் ஒரு செல்லின் இலக்கைத் தேர்ந்தெடுப்பது பாதி பிரச்சினை மட்டுமே. செல் அங்கு எவ்வாறு தக்கவைக்கப்படுகிறது — மற்றும் அந்தத் தக்கவைப்பு எவ்வளவு விலைக்கு வருகிறது — என்பதும் அதே அளவு முக்கியம்.

நிரந்தர தலையீடுகளின் விலை

செல் விதியைக் கட்டுப்படுத்துவதற்கான தற்போதைய முறைகள் முக்கியமாக நிரந்தர தலையீடுகளை நம்பியுள்ளன. நடைமுறையில், இது குறிப்பிட்ட மரபணுக்களை ஒரு நிலையான நிலையில் — நிரந்தரமாக இயக்கத்திலோ அல்லது நிரந்தரமாக நிறுத்தத்திலோ — பூட்டி வைப்பதைக் குறிக்கிறது, இதனால் செல் விரும்பிய அடையாளத்தில் நிலைபெறுகிறது.

இந்த அணுகுமுறை எதிர்பார்க்கப்பட்ட செல் நிலையை உருவாக்கக்கூடும். ஆனால் இது ஆவணப்படுத்தப்பட்ட வரம்புகளைக் கொண்டுள்ளது. மரபணுக்களை நிலையான அமைப்புகளில் கட்டாயப்படுத்துவது நெகிழ்வுத்தன்மையை — செல்கள் தங்கள் சூழலில் எதிர்கால மாற்றங்களுக்குத் தகவமைக்க அனுமதிக்கும் நெகிழ்வுத்தன்மையை — குறைக்கலாம். இது இயற்கையில் இல்லாத அசாதாரண செல் நிலைகளையும் உருவாக்கலாம்.

NUDGE வேறொரு அடிப்படைக் கருத்தைச் சுற்றி கட்டப்பட்டுள்ளது: ஒரு சுருக்கமான, குறைந்தபட்ச தள்ளுதல் ஒரு செல்லை ஒரு புதிய பாதைக்கு நகர்த்த போதுமானதாக இருக்கலாம், அதன் அடிப்படை மரபணுப் பொருளை மாற்றாமல் விட்டுவிடும்.

NUDGE-இன் நான்கு நிலைகள்

இந்தக் கட்டமைப்பு பொதுப் பயன்பாட்டுக்கானது என்று விவரிக்கப்படுகிறது, அதாவது இது ஒரு செல் வகை அல்லது ஒரு நோய் சூழலுடன் பிணைக்கப்படவில்லை. ஒரு செல்லை விரும்பிய பினோடைப்பை நோக்கி வழிநடத்தக்கூடிய கட்டுப்பாட்டு காரணிகளின் குறைந்தபட்ச கலவையை அடையாளம் காண்பதே இதன் பணி. குழு நான்கு நிலைகளை வரிசையாகப் பயன்படுத்துவதாக விவரிக்கிறது:

• இலக்கு முனையை அமைத்தல். ஆய்வாளர் அடைய விரும்பும் செல் நிலையை வரையறுப்பதில் இந்தச் செயல்முறை தொடங்குகிறது.
• குறைந்தபட்ச கட்டுப்பாட்டு இலக்குகளை அடையாளம் காணுதல். செல்லை அந்த பினோடைப்பை நோக்கி வழிநடத்த தேவையான மிகச்சிறிய கட்டுப்பாட்டு காரணிகளின் தொகுப்பை இந்தக் கட்டமைப்பு குறுகியதாக்குகிறது.
• ஒப்பீட்டு நிலைத்தன்மையைக் கணக்கிடுதல். மாற்றத்தில் ஈடுபடும் நிலைகளின் நிலைத்தன்மையை இந்தப் பகுப்பாய்வு எடைபோடுகிறது.
• கட்டுப்பாட்டு இயங்குமுறையை பகுப்பாய்வு செய்தல். முன்மொழியப்பட்ட தலையீடு எவ்வாறு அதன் விளைவை உருவாக்குகிறது என்பதை இறுதி நிலை ஆராய்கிறது, முற்றிலும் அனுபவபூர்வமான செய்முறைக்குப் பதிலாக ஒரு இயங்குமுறை விளக்கத்தை வழங்குகிறது.

ஒன்றாக, இந்தப் படிகள் வழக்கமான மரபணு கையாளுதல் வழங்காத ஒன்றை வழங்குவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளன: ஒரு செல்லின் சொந்த ஒழுங்குமுறை தர்க்கத்தைப் பயன்படுத்திக் கொள்ளும், துல்லியமாக வரையறுக்கப்பட்ட, தற்காலிக தள்ளுதல்.

தண்டு செல்கள் முதல் நோயெதிர்ப்பு செல்கள் வரை

இந்தக் கட்டமைப்பின் கூறப்பட்ட லட்சியம் பரந்தது. ஒரு பக்கம், இது மீளுருவாக்க மருத்துவத்தின் உன்னதமான பிரச்சினையை இலக்காகக் கொள்கிறது — தண்டு செல்களை பயனுள்ள செயல்பாடுகளைக் கொண்ட சிறப்புச் செல்களாக மாற்றுவது. மறுபக்கம், இது நோயெதிர்ப்பு செல்களைக் கையாள்கிறது, அங்கு இலக்கு அடையாளத்தை மாற்றுவது அல்ல, மாறாக அழற்சி எதிர்வினையை மாற்றியமைப்பதாகும்.

இரண்டு நிகழ்வுகளும் ஒரு பொதுவான அமைப்பைப் பகிர்ந்து கொள்கின்றன. ஒவ்வொன்றிலும், ஒரு ஆய்வாளர் தாம் விரும்பும் நிலையை அறிவார் — ஒரு இதயத் தசைச் செல், ஒரு நரம்பணு, ஒரு அமைதியான நோயெதிர்ப்பு செல் — ஆனால் குறைந்தபட்ச இடையூறுடன் அங்கு செல்லக்கூடிய மரபணு-நிலை கட்டுப்பாடுகளை அறியார். அந்தக் கேள்விக்கு முறையாக பதிலளிக்கும் கருவியாக NUDGE நிலைநிறுத்தப்படுகிறது.

தலையீடு தற்காலிகமானது என்பதால், மரபணுக்கள் நிரந்தரமாக ஒரு இடத்தில் பூட்டப்பட்ட நிலையில் செல் விடப்படுவதில்லை. அந்த வேறுபாடு நெகிழ்வுத்தன்மைக்கும், இறுதியில் ஒரு சிகிச்சைச் சூழலில் பயன்படுத்தப்படக்கூடிய எந்தச் செல்லின் நீண்டகால நடத்தைக்கும் முக்கியமானது.

ஒரு அடிப்படைத் தொழில்நுட்பம், முடிக்கப்பட்ட சிகிச்சை அல்ல

NUDGE-ஐ குழு ஒரு அடிப்படைத் தொழில்நுட்பமாக விவரிக்கிறது — கட்டுப்பாட்டு இலக்குகளை அடையாளம் காணும் ஒரு கணினி அடுக்கு, அது தானே ஒரு சிகிச்சை அல்ல. அந்த வரையறை முக்கியமானது. இந்தக் கட்டமைப்பின் வெளியீடு, எந்தக் காரணிகளை எவ்வாறு இடையூறு செய்ய வேண்டும் என்பது பற்றிய கணிப்புகளின் தொகுப்பாகும்; அந்தக் கணிப்புகள் பின்னர் உயிருள்ள அமைப்புகளில் சரிபார்க்கப்பட வேண்டும்.

இருப்பினும், ஒரு பொதுப் பயன்பாட்டு முறையின் கவர்ச்சி தெளிவானது. ஒவ்வொரு செல் வகைக்கும் ஒவ்வொரு நோய்க்கும் தனிப்பயன் கட்டுப்பாட்டு உத்தியை ஒன்றுசேர்ப்பதற்குப் பதிலாக, ஆய்வாளர்கள் ஒரே ஒரு பகுப்பாய்வு வழிமுறையைப் பயன்படுத்தி, ஒவ்வொரு செல்லின் ஒழுங்குமுறை இயக்கவியலே பதிலைத் தீர்மானிக்க அனுமதிக்கலாம்.

இந்த அணுகுமுறை எதைக் குறிக்கிறது

செல் விதி பொறியியல் செயற்கை உயிரியல், அமைப்பு உயிரியல் மற்றும் மீளுருவாக்க மருத்துவத்தின் சந்திப்பில் அமைந்துள்ளது, மேலும் அதன் கருவிகளின் மொட்டைத்தன்மையால் நீண்ட காலமாக கட்டுப்படுத்தப்பட்டு வருகிறது. நிரந்தர மரபணுப் பூட்டுகள் சக்திவாய்ந்தவை, ஆனால் அவை நுட்பமானவை அல்ல.

நுட்பம் போதுமானதாக இருக்கலாம் என்று NUDGE முன்மொழிகிறது — ஒரு மரபணு ஒழுங்குமுறை வலையமைப்பில் சரியான முனைகளை இலக்காகக் கொண்ட ஒரே ஒரு தற்காலிக தூண்டுதல், அதன் மரபணுக்களில் நிரந்தர அடையாளத்தை விட்டுவிடாமல் ஒரு செல்லை மாற்றியமைக்க முடியும். அந்த அடிப்படைக் கருத்து சோதனைப் பணிகளில் நிலைத்தால், ஆய்வக மேசையிலிருந்து மருத்துவ பயன்பாடுகளை நோக்கி, செல் அடையாளத்தை வழிநடத்துவது பற்றி ஆய்வாளர்கள் சிந்திக்கும் விதத்தை அது மறுவடிவமைக்கக்கூடும்.

இந்த ஆய்வு Proceedings of the National Academy of Sciences இதழில் வெளியிடப்பட்டுள்ளது.

இந்தக் கட்டுரை Phys.org-இன் செய்தி அறிக்கையை அடிப்படையாகக் கொண்டது. அசல் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.