মানুষের কৃত্রিম ক্রোমোজোমগুলি কোষে আরও টন ডিএনএ কার্গো নিয়ে যেতে পারে

মানুষের জেনেটিক ব্লুপ্রিন্ট প্রতারণামূলকভাবে সহজ। আমাদের জিনগুলি 46টি X-আকৃতির কাঠামোতে শক্তভাবে ক্ষতবিক্ষত হয় যাকে ক্রোমোজোম বলা হয়। বিবর্তন দ্বারা তৈরি, তারা ডিএনএ বহন করে এবং কোষগুলি বিভক্ত হওয়ার সময় প্রতিলিপি তৈরি করে, প্রজন্ম ধরে আমাদের জিনোমের স্থিতিশীলতা নিশ্চিত করে।

1997 সালে, একটি গবেষণা বিবর্তনের প্লেবুক টর্পেডো করে। প্রথমবারের মত, একটি দল জেনেটিক ইঞ্জিনিয়ারিং ব্যবহার করে একটি কৃত্রিম মানব ক্রোমোজোম তৈরি করেছে। যখন একটি পেট্রি ডিশে একটি মানব কোষে বিতরণ করা হয়, কৃত্রিম ক্রোমোজোম তার প্রাকৃতিক প্রতিরূপের মতো আচরণ করে। এটি কোষ বিভক্ত হিসাবে প্রতিলিপি করা হয়, যার ফলে 47টি ক্রোমোজোম সহ মানব কোষে পরিণত হয়।

নিশ্চিন্ত থাকুন, লক্ষ্য আমাদের প্রজাতিকে কৃত্রিমভাবে বিকশিত করা ছিল না। বরং, কৃত্রিম ক্রোমোজোমগুলি কোষে মানুষের জেনেটিক উপাদান বা জিন সম্পাদনার সরঞ্জামগুলির বড় অংশ বহন করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। বর্তমান ডেলিভারি সিস্টেমের তুলনায়-ভাইরাস বাহক বা ন্যানো পার্টিকেল-কৃত্রিম ক্রোমোজোম অনেক বেশি সিন্থেটিক ডিএনএ অন্তর্ভুক্ত করতে পারে।

তাত্ত্বিকভাবে, তারা জেনেটিক ব্যাধিযুক্ত ব্যক্তিদের মধ্যে থেরাপিউটিক জিন ফেরি করার জন্য বা ক্যান্সারের বিরুদ্ধে সুরক্ষামূলক জিন যোগ করার জন্য ডিজাইন করা যেতে পারে।

তবুও দুই দশকেরও বেশি গবেষণা সত্ত্বেও, প্রযুক্তিটি এখনও মূলধারায় প্রবেশ করতে পারেনি। একটি চ্যালেঞ্জ হল যে ক্রোমোজোম গঠনের জন্য সংক্ষিপ্ত ডিএনএ অংশগুলি একবার কোষের অভ্যন্তরে একসাথে লেগে থাকে, জিনগুলি কীভাবে আচরণ করবে তা অনুমান করা কঠিন করে তোলে।

এই মাস, একটি নতুন অধ্যয়ন পেনসিলভানিয়া বিশ্ববিদ্যালয় থেকে 25 বছর বয়সী রেসিপি পরিবর্তন করে একটি নতুন প্রজন্মের কৃত্রিম ক্রোমোজোম তৈরি করেছে। তাদের পূর্বসূরীদের তুলনায়, নতুন ক্রোমোজোমগুলিকে প্রকৌশলী করা এবং দীর্ঘতর ডিএনএ অংশগুলি ব্যবহার করা সহজ যেগুলি একবার কোষের ভিতরে জমাট বাঁধে না। এগুলি একটি বৃহৎ বাহকও, যা তাত্ত্বিকভাবে জেনেটিক উপাদানগুলিকে মোটামুটিভাবে মানব কোষে বৃহত্তম ইস্ট ক্রোমোজোমের আকারের শাটল করতে পারে।

"মূলত, আমরা HAC [মানব কৃত্রিম ক্রোমোজোম] ডিজাইন এবং ডেলিভারির পুরানো পদ্ধতির সম্পূর্ণ সংশোধন করেছি," গবেষণার লেখক ডঃ বেন ব্ল্যাক বলেছেন একটি প্রেস রিলিজ।

"কাজটি প্রাণী এবং উদ্ভিদ উভয়ের কৃত্রিম ক্রোমোজোম ইঞ্জিনিয়ার করার প্রচেষ্টাকে পুনরুজ্জীবিত করার সম্ভাবনা রয়েছে," লিখেছেন জর্জিয়ার ইউনিভার্সিটির ড. আর. কেলি ডাওয়ে, যিনি এই গবেষণায় জড়িত ছিলেন না।

আপনি আকার

1997 সাল থেকে, কৃত্রিম জিনোম একটি প্রতিষ্ঠিত বায়োটেকনোলজিতে পরিণত হয়েছে। এগুলি ব্যাকটেরিয়া, খামির এবং গাছপালাগুলিতে ডিএনএ পুনরায় লেখার জন্য ব্যবহার করা হয়েছে, যার ফলে কোষগুলি জীবন রক্ষাকারী ওষুধগুলিকে সংশ্লেষিত করতে পারে বা প্লাস্টিক খাওয়া. তারা আমাদের জিনোম জুড়ে থাকা রহস্যময় ডিএনএ সিকোয়েন্সের কাজগুলি আরও ভালভাবে বুঝতে বিজ্ঞানীদের সাহায্য করতে পারে।

প্রযুক্তিটি প্রথম কৃত্রিম জীব সম্পর্কেও নিয়ে আসে। 2023 সালের শেষের দিকে, বিজ্ঞানীরা প্রকাশিত খামির কোষ তাদের অর্ধেক জিন কৃত্রিম ডিএনএ দ্বারা প্রতিস্থাপিত - দলটি শেষ পর্যন্ত প্রতিটি একক ক্রোমোজোম কাস্টমাইজ করার আশা করে। এই বছরের শুরুতে, আরেকটি অধ্যয়ন একটি উদ্ভিদের ক্রোমোজোমের অংশগুলিকে পুনরায় কাজ করে, কৃত্রিম জীবের সীমানাকে আরও ঠেলে দেয়।

এবং ক্রোমোজোমগুলির কাঠামোর সাথে টেঙ্কারিং করে-উদাহরণস্বরূপ, সন্দেহজনক অকেজো অঞ্চলগুলি কেটে ফেলা-আমরা আরও ভালভাবে বুঝতে পারি যে তারা কীভাবে কাজ করে, সম্ভাব্য রোগের চিকিত্সার দিকে পরিচালিত করে।

মানুষের কৃত্রিম ক্রোমোজোম নির্মাণের লক্ষ্য সিন্থেটিক মানব কোষ প্রকৌশলী করা নয়। বরং, কাজটি জিন থেরাপিকে এগিয়ে নেওয়ার জন্য। কোষে থেরাপিউটিক জিন বা জিন সম্পাদনার সরঞ্জামগুলি বহন করার বর্তমান পদ্ধতিগুলি ভাইরাস বা ন্যানো পার্টিকেলগুলির উপর নির্ভর করে। কিন্তু এই বাহকের সীমিত কার্গো ক্ষমতা আছে।

বর্তমান ডেলিভারি বাহনগুলি যদি পালতোলা নৌকার মতো হয়, কৃত্রিম মানব ক্রোমোজোমগুলি মালবাহী জাহাজের মতো, যেখানে অনেক বড় এবং বিস্তৃত জিন বহন করার ক্ষমতা রয়েছে৷

সমস্যাটি? এগুলো নির্মাণ করা কঠিন। ব্যাকটেরিয়া বা ইস্ট ক্রোমোজোমগুলির বিপরীতে, যা বৃত্তাকার আকৃতির, আমাদের ক্রোমোজোমগুলি একটি "X" এর মতো। প্রতিটির কেন্দ্রে একটি প্রোটিন হাব থাকে যাকে সেন্ট্রোমিয়ার বলা হয় যা একটি কোষ বিভাজিত হলে ক্রোমোজোমকে আলাদা করতে এবং প্রতিলিপি তৈরি করতে দেয়।

একভাবে, সেন্ট্রোমিয়ার একটি বোতামের মতো যা ফ্যাব্রিকের টুকরো টুকরো টুকরো টুকরো টুকরো টুকরো করে রাখে - ক্রোমোজোমের বাহুগুলি - অক্ষত। মানব কৃত্রিম ক্রোমোজোম তৈরির পূর্বের প্রচেষ্টা এই কাঠামোর উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে, ডিএনএ অক্ষর বের করে যা ক্রোমোজোমগুলিকে নোঙ্গর করার জন্য মানব কোষের ভিতরে প্রোটিন প্রকাশ করতে পারে। যাইহোক, এই ডিএনএ সিকোয়েন্সগুলি দ্রুত নিজেদের মধ্যে দ্বি-পার্শ্বযুক্ত টেপের মতো আঁকড়ে ধরে, বলের মধ্যে শেষ হয় যা কোষগুলির জন্য যোগ করা জিনগুলি অ্যাক্সেস করা কঠিন করে তোলে।

একটি কারণ হতে পারে যে সিন্থেটিক ডিএনএ সিকোয়েন্সগুলি খুব ছোট ছিল, মিনি-ক্রোমোজোম উপাদানগুলিকে অবিশ্বস্ত করে তোলে। নতুন গবেষণায় আগের চেয়ে অনেক বড় মানব ক্রোমোজোম সমাবেশ ইঞ্জিনিয়ারিং করে ধারণাটি পরীক্ষা করা হয়েছে।

আটটি ভাগ্যবান সংখ্যা

একটি X-আকৃতির ক্রোমোজোমের পরিবর্তে, দলটি তাদের মানব কৃত্রিম ক্রোমোজোমকে একটি বৃত্ত হিসাবে ডিজাইন করেছে, যা খামিরের প্রতিলিপির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। বৃত্তটিতে একটি মোটা 760,000 ডিএনএ অক্ষর জোড়া ছিল-মোটামুটি 1/200 একটি সম্পূর্ণ মানব ক্রোমোজোমের আকার।

বৃত্তের অভ্যন্তরে একটি শক্ত সেন্ট্রোমিয়ার তৈরি করার জন্য জেনেটিক নির্দেশাবলী ছিল - "বোতাম" যা ক্রোমোজোমের গঠন অক্ষত রাখে এবং এটি প্রতিলিপি তৈরি করতে পারে। একবার একটি খামির কোষের ভিতরে প্রকাশ করা হলে, বোতামটি একটি সুস্থ মানব কৃত্রিম ক্রোমোজোম তৈরি করতে খামিরের আণবিক যন্ত্রপাতি নিয়োগ করে।

খামির কোষে এর প্রাথমিক বৃত্তাকার আকারে, সিন্থেটিক মানব ক্রোমোজোমটি কোষ ফিউশন নামক একটি প্রক্রিয়ার মাধ্যমে সরাসরি মানব কোষে প্রেরণ করা যেতে পারে। বিজ্ঞানীরা রাসায়নিক চিকিত্সার মাধ্যমে খামির কোষগুলির চারপাশে "র্যাপার" সরিয়ে ফেলেন, যার ফলে কোষের উপাদানগুলি - কৃত্রিম ক্রোমোজোম সহ - সরাসরি পেট্রি ডিশের ভিতরে মানব কোষে একত্রিত হতে পারে৷

উপকারী বহির্জাগতিক প্রাণীর মতো, যোগ করা কৃত্রিম ক্রোমোজোমগুলি সুখের সাথে তাদের মানব হোস্ট কোষে একত্রিত হয়। ক্ষতিকারক ধ্বংসাবশেষে জমাটবদ্ধ হওয়ার পরিবর্তে, বৃত্তগুলি দ্বিগুণ হয়ে একটি চিত্র-আট আকারে পরিণত হয়, সেন্ট্রোমিয়ার বৃত্তগুলিকে একসাথে ধরে রাখে। কৃত্রিম ক্রোমোজোমগুলি তাদের স্বাভাবিক কার্যাবলী পরিবর্তন না করেই দেশীয় X-আকৃতিরগুলির সাথে সুখের সাথে সহ-অবস্তিত ছিল।

জিন থেরাপির জন্য, কোষ বিভাজিত হওয়ার পরেও যেকোন যুক্ত জিন শরীরের অভ্যন্তরে থাকা অপরিহার্য। এই সুবিধাটি বিশেষ করে ক্যান্সারের মতো দ্রুত-বিভাজনকারী কোষগুলির জন্য গুরুত্বপূর্ণ, যা দ্রুত থেরাপির সাথে খাপ খাইয়ে নিতে পারে। যদি একটি সিন্থেটিক ক্রোমোজোম পরিচিত ক্যান্সার-দমনকারী জিন দ্বারা প্যাক করা হয়, তবে এটি কোষের প্রজন্ম জুড়ে ক্যান্সার এবং অন্যান্য রোগকে নিয়ন্ত্রণে রাখতে পারে।

কৃত্রিম মানব ক্রোমোজোম পরীক্ষায় উত্তীর্ণ হয়েছে। তারা মানুষের হোস্ট কোষ থেকে প্রোটিন নিয়োগ করে কোষগুলি বিভক্ত হওয়ার সাথে সাথে ছড়িয়ে দিতে সাহায্য করার জন্য, এইভাবে প্রজন্ম ধরে কৃত্রিম জিনগুলি সংরক্ষণ করে।

একটি পুনরুজ্জীবন

প্রথম মানব কৃত্রিম ক্রোমোজোম থেকে অনেক পরিবর্তন হয়েছে।

জিন সম্পাদনা সরঞ্জাম, যেমন CRISPR, আমাদের জেনেটিক ব্লুপ্রিন্ট পুনর্লিখন করা সহজ করে তুলেছে। নির্দিষ্ট অঙ্গ বা টিস্যুকে লক্ষ্য করে ডেলিভারি মেকানিজম বাড়ছে। কিন্তু সিন্থেটিক ক্রোমোজোম কিছু স্পটলাইট ফিরে পেতে পারে.

ভাইরাল ক্যারিয়ারের বিপরীতে, জিন থেরাপি বা জিন সম্পাদকের জন্য প্রায়শই ব্যবহৃত ডেলিভারি বাহন, কৃত্রিম ক্রোমোজোমগুলি আমাদের জিনোমের মধ্যে টানেল করতে পারে না এবং স্বাভাবিক জিনের প্রকাশকে ব্যাহত করতে পারে না-এগুলিকে সম্ভাব্যভাবে অনেক বেশি নিরাপদ করে তোলে।

যদিও প্রযুক্তির দুর্বলতা রয়েছে। কোষ বিভাজিত হওয়ার সময় ইঞ্জিনিয়ারড ক্রোমোজোমগুলি প্রায়শই হারিয়ে যায়। সেন্ট্রোমিয়ারের কাছে স্থাপিত কৃত্রিম জিনগুলি - ক্রোমোজোমের "বোতাম" - এছাড়াও কোষগুলি বিভক্ত হওয়ার সময় কৃত্রিম ক্রোমোজোমের প্রতিলিপি এবং পৃথক করার ক্ষমতাকে ব্যাহত করতে পারে।

কিন্তু ডাওয়ের কাছে, গবেষণায় একা মানব কোষের চেয়ে বড় প্রভাব রয়েছে। এই গবেষণায় দেখানো রি-ইঞ্জিনিয়ারিং সেন্ট্রোমিয়ারের নীতিগুলি খামিরের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে এবং সম্ভাব্যভাবে জীবন্ত প্রাণীর "রাজ্য জুড়ে প্রযোজ্য" হতে পারে।

পদ্ধতিটি বিজ্ঞানীদের মানব রোগের আরও ভাল মডেল বা ওষুধ এবং ভ্যাকসিন তৈরি করতে সহায়তা করতে পারে। আরও বিস্তৃতভাবে, "স্বাস্থ্য পরিচর্যা, পশুসম্পদ, এবং খাদ্য ও ফাইবার উত্পাদন সম্পর্কিত বৈশ্বিক চ্যালেঞ্জগুলি মোকাবেলা করার জন্য একটি সম্প্রসারিত টুলকিটের অংশ হিসাবে কৃত্রিম ক্রোমোজোমগুলিকে শীঘ্রই অন্তর্ভুক্ত করা সম্ভব হতে পারে," তিনি লিখেছেন।

চিত্র ক্রেডিট: ওয়ারেন উমোহ / Unsplash

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• PlatoData.Network উল্লম্ব জেনারেটিভ Ai. নিজেকে ক্ষমতায়িত করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোএআইস্ট্রিম। Web3 ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটোইএসজি। কার্বন, ক্লিনটেক, শক্তি, পরিবেশ সৌর, বর্জ্য ব্যবস্থাপনা. এখানে প্রবেশ করুন.
• প্লেটো হেলথ। বায়োটেক এবং ক্লিনিক্যাল ট্রায়াল ইন্টেলিজেন্স। এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://singularityhub.com/2024/03/26/human-artificial-chromosomes-could-ferry-tons-more-dna-cargo-into-cells/