டார்டிகிரேட் புரதத் தந்திரம் இரத்தத்தை உறைபனியைத் தாங்க உதவக்கூடும்

உறைபனியைத் தாங்குவதற்கு டார்டிகிரேட்கள் ஒரு மாதிரி

நீர் கரடிகள் என்று அடிக்கடி அழைக்கப்படும் நுண்ணிய உயிரினங்களான டார்டிகிரேட்கள், பின்னடைவுக்காக மிகைப்படுத்தப்பட்ட புகழைக் கொண்டுள்ளன. அவற்றை முழுவதுமாக உறையவைக்கலாம், கிட்டத்தட்ட அவற்றின் நீர் முழுவதும் போகும் வரை உலர்த்தலாம், விண்வெளியின் வெற்றிடத்திற்கு வெளிப்படுத்தலாம், பின்னர் நிலைமைகள் மேம்பட்டதும் மீண்டும் உயிர்பெறும். ஆராய்ச்சியாளர்கள் இந்த விலங்குகளுக்கு சிறிய பச்சை குத்தல்களைக் கூட பயன்படுத்தியுள்ளனர், அவை அந்த நடைமுறையால் தொந்தரவு அடையவில்லை என்று தோன்றியது. அந்த நீடித்த தன்மை டார்டிகிரேட்களை ஒரு வகையான உயிரியல் பிழைப்பு உத்திகளின் பட்டியலாக மாற்றியுள்ளது, இப்போது விஞ்ஞானிகள் மனித செல்களைப் பாதுகாக்கும் வழிகளுக்காக அந்தப் பட்டியலை ஆராய்ந்து வருகின்றனர்.

மிகவும் நடைமுறை இலக்குகளில் ஒன்று சிவப்பு இரத்த அணு உறைபனி பாதுகாப்பு, இது இரத்த வங்கிகள் அரிய இரத்த வகைகளை நோயாளிக்குத் தேவைப்படும் வரை நீண்ட காலத்திற்கு உறையவைத்து சேமிக்க அனுமதிக்கும் நுட்பமாகும். இந்த முறை செயல்படுகிறது, ஆனால் இது பல தசாப்தங்களாக இத்துறையை வடிவமைத்த ஒரு பிடிவாதமான குறையைக் கொண்டுள்ளது.

கிளிசரால் பிரச்சினை

இரத்த அணுக்கள் உறையவைக்கப்படுவதற்கு முன், அவை பொதுவாக கிளிசராலுடன் சிகிச்சையளிக்கப்படுகின்றன. இந்த சேர்மம் ஒரு உறைபனி பாதுகாப்பாக செயல்பட்டு, இல்லையெனில் செல் சவ்வுகளைத் துளைத்து அழிக்கக்கூடிய பனிக்கட்டிப் படிகங்களின் வளர்ச்சியைத் தடுக்கிறது. அத்தகைய பாதுகாப்பு இல்லாமல், உறைபனி மரணம்.

சிக்கல் பின்னர் வருகிறது. கிளிசராலை நேரடியாக நோயாளிக்கு செலுத்த முடியாது, எனவே அணுக்கள் உருகிய பிறகு அதை அணுக்களிலிருந்து அகற்ற வேண்டும். அந்த அகற்றும் படி தானே தீங்கு விளைவிக்கிறது, உறைபனி செயல்முறை பாதுகாக்க வேண்டிய அணுக்களுக்கே அழுத்தம் கொடுக்கிறது, மேலும் ஏற்கனவே துல்லியம் தேவைப்படும் ஒரு நடைமுறைக்கு கையாளுதல், நேரம் மற்றும் செலவைச் சேர்க்கிறது.

இரத்த வங்கிகள் விரும்புவது என்னவென்றால், உறைபனி முழுவதும் அணுக்களை அப்படியே வைத்திருக்கும், பின்னர் கடுமையான கழுவும் படி இல்லாமல் சுத்தமாக வெளியேறும் ஒரு பாதுகாப்பு உத்தி. அங்குதான் டார்டிகிரேட் காட்சிக்கு வருகிறது.

CAHS புரதங்கள் சர்க்கரையுடன் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன

டார்டிகிரேட்கள் CAHS புரதங்கள் எனப்படும் மூலக்கூறுகளின் ஒரு வகுப்பின் உதவியுடன் தீவிர நிலைமைகளைத் தாங்குகின்றன, இது சைட்டோசோலிக் அபண்டன்ட் ஹீட்-சொல்யூபிள் புரதங்களின் சுருக்கம். இந்த புரதங்கள் உறைபனி மற்றும் நீரிழப்பைத் தட்டிக் கழிக்கக்கூடிய ஒரு விலங்கில் இருப்பதற்காக மட்டுமல்ல, ட்ரெஹலோஸ் என்ற செல் சவ்வுகள் மற்றும் புரதங்களை நிலைப்படுத்தும் சர்க்கரையுடன் அவை நடந்துகொள்ளும் விதத்திற்காகவும் குறிப்பிடத்தக்கவை. ட்ரெஹலோஸ் ஆய்வகத்திற்கு வெளியேயும் ஒரு பரிச்சயமான மூலப்பொருள்: இது உறைந்த உணவுகளில் ஃப்ரீசர் எரிச்சலைக் குறைக்க அடிக்கடி பயன்படுத்தப்படுகிறது.

ஒரு டார்டிகிரேட் புரதத்திற்கும் சவ்வை நிலைப்படுத்தும் சர்க்கரைக்கும் இடையிலான அந்த கூட்டாண்மைதான் ஆராய்ச்சியாளர்களின் கவனத்தை ஈர்த்தது. இந்தக் கலவையை ஒரு விநோதமாகக் கருதுவதற்குப் பதிலாக, இரத்த வங்கியியலில் பயன்படுத்தப்படும் நிலையான உறைபனி பாதுகாப்பை விட இது சிறப்பாகச் செயல்படுமா என்று அவர்கள் கேட்டனர்.

முழு புரதத்தையல்ல, ஒரு பகுதியைச் சோதித்தல்

Hui Yang, Leming Sun மற்றும் அவர்களது சகாக்கள், CAHS புரதங்களை ட்ரெஹலோஸுடன் இணைப்பது, கிளிசராலைத் தனியாகப் பயன்படுத்துவதை விட சிவப்பு இரத்த அணுக்களை மிகச் சிறப்பாகப் பாதுகாக்க முடியுமா என்று அறிய விரும்பினர். அவர்களின் கண்டுபிடிப்புகள் அமெரிக்க வேதியியல் சங்கத்தால் (American Chemical Society) வெளியிடப்பட்ட ACS Applied Materials & Interfaces இதழில் வெளியிடப்பட்டன (DOI: 10.1021/acsami.6c12445).

குழு முழு நீள CAHS புரதத்தைப் பயன்படுத்தவில்லை. அதற்குப் பதிலாக, அதன் ஒரு குறிப்பிட்ட பகுதி அவர்கள் விரும்பிய பாதுகாப்பு விளைவைத் தந்தது என்று அவர்கள் தீர்மானித்தனர், இந்த எளிமைப்படுத்தல் வழக்கமான பயன்பாட்டிற்காக இந்த அணுகுமுறை எப்போதாவது விரிவாக்கப்பட்டால் கணிசமாக முக்கியத்துவம் வாய்ந்ததாக இருக்கலாம்.

அந்தப் பகுதி குறைந்த வெப்பநிலையில் ட்ரெஹலோஸுடன் இணைக்கப்பட்டு, பின்னர் மாதிரி திரவ நைட்ரஜனில் உறையவைக்கப்பட்டபோது, அந்த இரண்டு மூலப்பொருட்களும் பனிக்கட்டி உருவாகும் மற்றும் பின்னர் உருகும் விதத்தை மாற்றின. அந்த மாற்றப்பட்ட பனிக்கட்டி நடத்தை அணுக்களை சேதத்திலிருந்து பாதுகாத்தது. உருகிய பிறகு, CAHS-ட்ரெஹலோஸ் கலவையை மிகவும் கடுமையான கிளிசரால்-அகற்றும் செயல்முறையின் மூலம் அல்லாமல், ஒரு நிலையான ஆய்வக நுட்பமான மையவிலக்கு மூலம் கழுவி அகற்ற முடிந்தது.

மீட்பு எண்கள்

செயல்திறன் ஒப்பீடு ஊக்கமளிப்பதாக இருந்தது. புதிய CAHS-ட்ரெஹலோஸ் முறையில் பாதுகாக்கப்பட்ட எலி சிவப்பு இரத்த அணுக்களில் 89% வரை முழுமையாக மீண்டன, கிளிசராலைப் பயன்படுத்தி உறையவைக்கப்பட்ட அணுக்களில் சுமார் 82% உடன் ஒப்பிடும்போது.

ஆய்வின் தொடர்புடைய ஆசிரியரான Sun, இந்த முயற்சியை உயிரியலை ஒரு நடைமுறை முறையாக மொழிபெயர்க்கும் ஆரம்பகட்ட முயற்சி என்று விவரித்தார். "இந்த ஆய்வு, அசாதாரணமான பின்னடைவு திறன் கொண்ட ஒரு உயிரினத்திடமிருந்து கற்றுக்கொண்ட பாடத்தை ஒரு நடைமுறை செல்-பாதுகாப்பு உத்தியாக மொழிபெயர்க்கும் எங்கள் முதல் முயற்சியாகும்," என்று Sun கூறினார். "மேலும் வளர்ச்சியடைந்தால், இது உருகிய பிறகு செயல்முறையை எளிமையாக்கலாம், எஞ்சிய கிளிசராலுடன் தொடர்புடைய கவலைகளைக் குறைக்கலாம் மற்றும் சேமிக்கப்பட்ட செல்களின் தரத்தைப் பாதுகாக்க உதவலாம்."

முடிவுகளை கவனமாக வாசித்தல்

இங்கு பல எச்சரிக்கைகள் முக்கியம். சோதனை மனித செல்கள் அல்ல, எலிகளின் சிவப்பு இரத்த அணுக்களைப் பயன்படுத்தியது, மேலும் இது முடிக்கப்பட்ட நெறிமுறையல்ல, ஒரு முதல் முயற்சியைக் குறிக்கிறது. கிளிசராலை விட மேம்பாடு, இந்த அமைப்பில் உண்மையானது என்றாலும், வியத்தகு முன்னேற்றமல்ல, பல சதவீத புள்ளிகள் வேறுபாடு. இரத்தமாற்ற மருத்துவத்தில் எந்தவொரு இறுதிப் பயன்பாட்டிற்கும், இரத்த வங்கி குளிர்சாதனப் பெட்டியை அடையும் முன் கணிசமான மேலும் வளர்ச்சி மற்றும் சரிபார்ப்பு தேவைப்படும்.

இந்த ஆய்வு நிரூபிப்பது ஒரு கருத்து சான்று: கிரகத்தின் மிகக் கடினமான விலங்குகளில் ஒன்றிலிருந்து பெறப்பட்ட ஒரு புரதம், பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு சர்க்கரையுடன் இணைந்து, செல்களைச் சுற்றி பனிக்கட்டி எவ்வாறு நடந்துகொள்கிறது என்பதைப் பாதிக்கலாம் மற்றும் உறைபனி-உருகல் சுழற்சியின் மூலம் அவற்றின் பிழைப்பை மேம்படுத்தலாம். இது ஒரு உறைபனி பாதுகாப்பு பணிப்பாய்வை நோக்கியும் சுட்டிக்காட்டுகிறது, அதில் பாதுகாப்புக் காரணி அகற்றுவது எளிதானது, இது தற்போது சேமிக்கப்பட்ட செல்கள் மீது உருகுதல் மற்றும் சுத்தம் செய்தல் ஏற்படுத்தும் பாதிப்பைக் குறைக்கக்கூடும்.

ஆராய்ச்சியின் முக்கிய குறிப்புகள்

• டார்டிகிரேட்கள் உறைபனி, தீவிர நீரிழப்பு மற்றும் விண்வெளியின் வெற்றிடத்தைத் தாங்குகின்றன, மேலும் சிறிய பச்சை குத்தல்களைப் பொருத்துவதையும் கூட பொறுத்துக்கொண்டன.
• வழக்கமான சிவப்பு இரத்த அணு சேமிப்பு கிளிசராலை நம்பியுள்ளது, இது இரத்தமாற்றத்திற்கு முன் அகற்றப்பட வேண்டும் மற்றும் அகற்றும் போது அணுக்களை சேதப்படுத்தலாம்.
• ஆராய்ச்சியாளர்கள் சவ்வை நிலைப்படுத்தும் சர்க்கரையான ட்ரெஹலோஸை, முழு நீள புரதத்திற்குப் பதிலாக டார்டிகிரேட் CAHS புரதத்தின் ஒரு பகுதியுடன் இணைத்தனர்.
• திரவ நைட்ரஜனில் உறையவைக்கப்பட்டபோது, கலவை பனிக்கட்டி உருவாக்கம் மற்றும் உருகுதலை அணுக்களைப் பாதுகாக்கும் விதத்தில் மாற்றியது.
• இந்த வழியில் பாதுகாக்கப்பட்ட எலி சிவப்பு இரத்த அணுக்களில் 89% வரை முழுமையாக மீண்டன, கிளிசராலுடன் சுமார் 82% உடன் ஒப்பிடும்போது.

ஆய்வக பெஞ்சுக்கு அப்பால் இது ஏன் முக்கியம்

அரிய இரத்த வகைகள் எந்தவொரு சுகாதார அமைப்பிற்கும் ஒரு தளவாடச் சவாலை முன்வைக்கின்றன. அவை வரையறையின்படி அரிதானவை, தேவைக்கேற்ப உருவாக்க முடியாது, மேலும் ஒரு குறிப்பிட்ட நோயாளிக்குத் தேவைப்படும்போது கிடைக்கும் வகையில் நீண்ட காலத்திற்கு பயன்படுத்தக்கூடியதாக வைத்திருக்க வேண்டும். உறைபனி-உருகல் சுழற்சியின் மூலம் அதிக அணுக்களை அப்படியே வைத்திருக்கும், பின்னர் அகற்றுவது எளிதான ஒரு பாதுகாப்பு முறை, இரத்த வங்கிகளுக்கு அதிக சூழ்ச்சி இடத்தைக் கொடுக்கும்.

இந்த ஆராய்ச்சி உயிரித் தொழில்நுட்பம் முழுவதும் பரவி வரும் ஒரு பரந்த கருத்தையும் விளக்குகிறது: தீவிரங்களைத் தாங்கும் உயிரினங்கள் மருத்துவத்தில் உள்ள பிரச்சினைகளுக்கு வேதியியல் மற்றும் பொருள் தீர்வுகளின் ஒரு மூலமாகும். டார்டிகிரேட்டின் பிழைப்பு தந்திரங்கள் பெரும்பாலான உயிர்களைக் கொல்லக்கூடிய சூழல்களுக்காக பரிணமித்தன, அந்தக் கருவிப் பெட்டியின் ஒரு சிறிய பகுதியை, ஒரு புரதத் துண்டு மற்றும் ஒரு சர்க்கரையை, தழுவிக்கொள்வது இறுதியில் செல்கள் எவ்வாறு சேமிக்கப்படுகின்றன, அனுப்பப்படுகின்றன மற்றும் மீட்கப்படுகின்றன என்பதை மாற்றக்கூடும்.

ட்ரெஹலோஸ் தானே கவர்ச்சியற்ற மூலப்பொருட்கள் எவ்வாறு தீவிரமான வேலையைச் செய்ய முடியும் என்பதற்கு ஒரு சிறந்த எடுத்துக்காட்டு. உறைந்த உணவில் ஃப்ரீசர் எரிச்சல் உருவாகாமல் தடுக்கும் அதே சர்க்கரை, உயிருள்ள செல்களுக்கான நிலைப்படுத்தியாகச் சோதிக்கப்படுகிறது, மேலும் CAHS துண்டு அந்தப் பாத்திரத்தில் அதை மிகச் சிறப்பாகச் செய்ய வைப்பதாகத் தெரிகிறது. இந்த இயங்குமுறை மந்திரம் அல்ல, வேதியியல்: பனிக்கட்டி எவ்வாறு அணுக்கருவாகி உருகுகிறது என்பதில் தலையிட்டு, கலவை பலவீனமான சவ்வுகள் மீது செலுத்தப்படும் இயற்பியல் தண்டனையைக் குறைக்கிறது.

தற்போதைக்கு, இந்த வேலை ஒரு முதல் படியாகவே உள்ளது, மேலும் ஒரு எலி செல் சோதனைக்கும் ஒரு மருத்துவமனை இரத்தமாற்றத்திற்கும் இடையிலான இடைவெளி பெரியது. ஆனால் விண்வெளியின் வெற்றிடத்தில் பிழைத்திருக்கக்கூடிய ஒரு விலங்குக்கும் ஒரு இரத்த வங்கி ஃப்ரீசருக்கும் இடையிலான தூரம், முதலில் தோன்றுவதை விடக் குறுகலாக இருக்கலாம் என்று இது பரிந்துரைக்கிறது.

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