ইলেক্ট্রোজেনেটিক্স স্টাডি দেখায় যে আমরা একদিন পরিধানযোগ্য জিনিস দিয়ে আমাদের জিন নিয়ন্ত্রণ করতে পারি

উপাদানগুলি একটি কেনাকাটা এবং স্পা পশ্চাদপসরণ এর পরের মত শোনাচ্ছে: তিনটি AA ব্যাটারি৷ দুটি বৈদ্যুতিক আকুপাংচার সূঁচ। একটি প্লাস্টিকের ধারক যা সাধারণত ব্যাটারি চালিত পরী লাইটের সাথে সংযুক্ত থাকে। কিন্তু একসাথে তারা একটি শক্তিশালী উদ্দীপনা ডিভাইসে একত্রিত হয় যা কোষে জিনের অভিব্যক্তি নিয়ন্ত্রণ করতে পরিবারের ব্যাটারি ব্যবহার করে।

ধারণা বন্য মনে হয়, কিন্তু একটি নতুন অধ্যয়ন in প্রকৃতি বিপাক এই সপ্তাহ দেখিয়েছে যে এটা সম্ভব। ইটিএইচ জুরিখের ডাঃ মার্টিন ফুসেনেগার এবং সুইজারল্যান্ডের বাসেল বিশ্ববিদ্যালয়ের নেতৃত্বে দলটি এমন একটি সিস্টেম তৈরি করেছে যা ইঁদুরের মানব কোষে জিন চালু করতে ব্যাটারি বা পোর্টেবল ব্যাটারি ব্যাঙ্কের আকারে সরাসরি-কারেন্ট বিদ্যুৎ ব্যবহার করে। একটি সুইচ একটি আক্ষরিক উল্টানো সঙ্গে.

পরিষ্কার হতে, ব্যাটারি প্যাক নিয়ন্ত্রণ করতে পারে না ভিভোতে মানুষের জিন। আপাতত, এটি শুধুমাত্র জীবন্ত কোষে ঢোকানো ল্যাব-নির্মিত জিনের জন্য কাজ করে। তবুও ইন্টারফেস ইতিমধ্যে প্রভাব ফেলেছে। ধারণার প্রমাণ পরীক্ষায়, বিজ্ঞানীরা টাইপ 1 ডায়াবেটিস সহ ইঁদুরের মধ্যে জিনগতভাবে প্রকৌশলী মানব কোষ স্থাপন করেছেন। এই কোষগুলি সাধারণত নীরব থাকে, কিন্তু বৈদ্যুতিক জ্যাপ দিয়ে সক্রিয় হলে ইনসুলিন পাম্প করতে পারে।

দলটি দিনে 10 সেকেন্ডের জন্য ট্রিগার সরবরাহ করতে আকুপাংচার সূঁচ ব্যবহার করেছিল এবং ইঁদুরের রক্তে শর্করার মাত্রা এক মাসের মধ্যে স্বাভাবিক অবস্থায় ফিরে আসে। ইঁদুরগুলি এমনকি বাহ্যিক ইনসুলিনের প্রয়োজন ছাড়াই একটি বড় খাবারের পরে রক্তে শর্করার মাত্রা পরিচালনা করার ক্ষমতা ফিরে পেয়েছে, এটি একটি সাধারণত কঠিন কৃতিত্ব।

"ইলেক্ট্রোজেনেটিক্স" বলা হয়, এই ইন্টারফেসগুলি এখনও তাদের শৈশবকালে। কিন্তু দলটি বিশেষভাবে বিপাকীয় এবং সম্ভাব্য অন্যান্য ব্যাধিগুলির জন্য সরাসরি থেরাপিউটিকসকে গাইড করার জন্য পরিধানযোগ্য তাদের সম্ভাবনার জন্য উত্তেজিত। কারণ সেটআপের জন্য খুব কম শক্তি প্রয়োজন, তিনটি AA ব্যাটারি পাঁচ বছরেরও বেশি সময় ধরে একটি দৈনিক ইনসুলিন শট ট্রিগার করতে পারে, তারা বলেছে।

স্মার্টফোন অ্যাপের মতো ডিজিটাল এবং প্রোগ্রামেবল সফ্টওয়্যার-এর সাথে শরীরের অ্যানালগ কন্ট্রোল-জিন এক্সপ্রেশন-কে সংযুক্ত করার জন্য গবেষণাটি সর্বশেষ। সিস্টেমটি "একটি লাফিয়ে এগিয়ে যাওয়া, অনুপস্থিত লিঙ্কের প্রতিনিধিত্ব করে যা পরিধানযোগ্যদেরকে অদূর ভবিষ্যতে জিন নিয়ন্ত্রণ করতে সক্ষম করবে," দলটি বলেছে।

জেনেটিক কন্ট্রোল নিয়ে সমস্যা

জিন এক্সপ্রেশন অ্যানালগ কাজ করে। ডিএনএ-তে চারটি জেনেটিক অক্ষর রয়েছে (A, T, C, এবং G), যা একটি কম্পিউটারের 0s এবং 1s-এর স্মরণ করিয়ে দেয়। যাইহোক, জেনেটিক কোড প্রোটিনে অনুবাদ না করা পর্যন্ত জীবন গঠন ও নিয়ন্ত্রণ করতে পারে না। প্রক্রিয়া, যাকে বলা হয় জিন এক্সপ্রেশন, কয়েক ডজন বায়োমোলিকিউল নিয়োগ করে, যার প্রতিটি অন্যদের দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। যেকোনো জেনেটিক সার্কিটের "আপডেট" বিবর্তন দ্বারা চালিত হয়, যা কুখ্যাতভাবে দীর্ঘ সময়ের স্কেলে কাজ করে। শক্তিশালী হলেও, জীববিজ্ঞানের প্লেবুকটি ঠিক দক্ষ নয়।

সিন্থেটিক বায়োলজিতে প্রবেশ করুন। ক্ষেত্রটি নতুন জিনকে একত্রিত করে এবং মেশিনের যুক্তি ব্যবহার করে জটিল সার্কিট তৈরি বা পুনর্ব্যবহার করতে কোষগুলিতে ট্যাপ করে। প্রাথমিক পরীক্ষাগুলি দেখিয়েছে যে সিন্থেটিক সার্কিটগুলি জৈবিক প্রক্রিয়াগুলি নিয়ন্ত্রণ করতে পারে যা সাধারণত ক্যান্সার, সংক্রমণ এবং ব্যথার কারণ হয়। কিন্তু এগুলি সক্রিয় করার জন্য প্রায়শই ট্রিগার হিসাবে অণুর প্রয়োজন হয় - অ্যান্টিবায়োটিক, ভিটামিন, খাদ্য সংযোজন, বা অন্যান্য অণুগুলি - এই সিস্টেমগুলিকে অ্যানালগ জৈবিক কম্পিউটিংয়ের ক্ষেত্রে রেখে৷

নিউরাল ইন্টারফেসগুলি ইতিমধ্যে নিউরাল নেটওয়ার্কগুলির মধ্যে বিভাজন তৈরি করেছে - একটি অ্যানালগ কম্পিউটিং সিস্টেম - এবং ডিজিটাল কম্পিউটার। আমরা কি সিন্থেটিক জীববিজ্ঞানের জন্য একই কাজ করতে পারি?

ডিজিটাল সিন্থেটিক বায়োলজি

দলের সমাধান হল ডিসি-অ্যাকুয়েটেড রেগুলেশন টেকনোলজি বা ডার্ট।

সেটআপ কিভাবে কাজ করে তা এখানে। মূল অংশে রয়েছে প্রতিক্রিয়াশীল অক্সিজেন প্রজাতি (ROS), প্রায়শই খলনায়ক হিসাবে পরিচিত যা বার্ধক্য এবং টিস্যু ক্ষয় এবং ছিঁড়ে যায়। যাইহোক, আমাদের দেহ সাধারণত বিপাকীয় প্রক্রিয়া চলাকালীন এই অণুগুলি তৈরি করে।

অণুর ক্ষয়ক্ষতি কমানোর জন্য, আমাদের কাছে একটি প্রাকৃতিক প্রোটিন বায়োসেন্সর রয়েছে যা ROS স্তরের পরিমাপ করতে পারে। বায়োসেন্সর NRF2 নামক প্রোটিনের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে কাজ করে। দম্পতি সাধারণত কোষের গুপি অংশে আড্ডা দেয়, বেশিরভাগ জেনেটিক উপাদান থেকে বিচ্ছিন্ন। যখন ROS মাত্রা উদ্বেগজনক হারে বেড়ে যায়, তখন সেন্সর NRF2 প্রকাশ করে, যা কোষের ডিএনএ স্টোরেজ কন্টেইনার-নিউক্লিয়াস-এর মধ্যে টানেল করে, যেগুলি ROS মেস পরিষ্কার করে এমন জিন চালু করতে।

কেন এটা কোন ব্যাপার? NRF2 সিন্থেটিক জীববিজ্ঞান ব্যবহার করে অন্যান্য জিন চালু করার জন্য জেনেটিক্যালি ইঞ্জিনিয়ার করা যেতে পারে, লেখক ব্যাখ্যা করেছেন। একতি লোড পূর্ববর্তী কাজ দেখিয়েছেন বিদ্যুৎ জেনেটিক নিয়ন্ত্রণের জন্য নিরাপদ স্তরে ROS পাম্প করার জন্য কোষগুলিকে ট্রিগার করতে পারে। অন্য কথায়, বিদ্যুতের সাথে উদ্দীপক কোষগুলি ROS মুক্ত করতে পারে, যা NRF2 "সিক্রেট এজেন্ট" কে সক্রিয় করে আপনার পছন্দের যেকোন জিনে ফ্লিপ করতে।

DART এই সমস্ত পূর্ববর্তী কাজকে বৈদ্যুতিক জিন নিয়ন্ত্রণের জন্য একটি অত্যন্ত দক্ষ, স্বল্প-শক্তির সিস্টেমে একত্রিত করে। ব্যাটারি হল ট্রিগার, ROS হল মেসেঞ্জার এবং NRF2 হল জেনেটিক "চালু" সুইচ।

সিস্টেমটি তৈরি করার জন্য, পেট্রি ডিশের মানব কোষগুলি প্রথমে একটি জেনেটিক টিউন-আপ পেয়েছিল যাতে তারা তাদের প্রাকৃতিক সমকক্ষের তুলনায় আরও বেশি বায়োসেন্সর এবং NRF2 প্রকাশ করতে পারে, যার ফলে ইঞ্জিনিয়ারড কোষগুলিকে আরও বেশি ROS স্তরের সাথে সংযুক্ত করে।

তারপর আসে ট্রিগার ডিজাইন করা। এখানে, দলটি ইতিমধ্যে ইউএস ফুড অ্যান্ড ড্রাগ অ্যাডমিনিস্ট্রেশন (এফডিএ) দ্বারা অনুমোদিত বৈদ্যুতিক আকুপাংচার সূঁচ ব্যবহার করেছে। সূঁচগুলিকে শক্তি দেওয়ার জন্য, দলটি AA, AAA বা বোতামের ব্যাটারিগুলি ব্যবহার করে অন্বেষণ করেছে-পরবর্তীগুলি সাধারণত পরিধানযোগ্যগুলির ভিতরে থাকে-এবং বিভিন্ন ব্যাটারি কনফিগারেশন পরিমাপ করে যা প্রকৌশলী কোষগুলিতে ROS কে উদ্দীপিত করার জন্য যথেষ্ট ভোল্টেজ তৈরি করে।

একটি ট্রায়াল একটি সূচক হিসাবে একটি গ্লো-ইন-দ্য-গাঢ় সবুজ প্রোটিন ব্যবহার করেছে। বিদ্যুতের সংক্ষিপ্ত বিস্ফোরণ সহ কোষগুলিকে জ্যাপ করা ROS অণুগুলিকে পাম্প করে। কোষের বায়োসেন্সরগুলি এনআরএফ2 রিলিজ করে, যা কৃত্রিমভাবে যুক্ত জেনেটিক মেশিনের সাথে যুক্ত হয় যা সবুজ প্রোটিন প্রকাশ করে এবং এটি চালু করে।

বৈদ্যুতিক ট্রিগারটি সম্পূর্ণরূপে বিপরীতমুখী ছিল, কোষগুলি স্বাভাবিক, স্বাস্থ্যকর অবস্থায় "পুনরায় সেট করা" এবং অন্য বৈদ্যুতিক গো-আরাউন্ড সহ্য করতে সক্ষম।

"আমরা দীর্ঘ সময়ের জন্য বিদ্যুৎ ব্যবহার করে সরাসরি জিনের অভিব্যক্তি নিয়ন্ত্রণ করতে চেয়েছি; এখন আমরা অবশেষে সফল হয়েছি" বলেছেন ফুসেনেগার।

ডায়াবেটিস একটি ব্যাটারি সমাধান?

উৎসাহিত হয়ে, দলটি পরবর্তীতে ইনসুলিন জিন নিয়ন্ত্রণ করতে DART ব্যবহার করার চেষ্টা করে। রক্তে শর্করার নিয়ন্ত্রণের জন্য ইনসুলিন অপরিহার্য, এবং ডায়াবেটিসে এর মাত্রা ব্যাহত হয়। দল মাঠের জন্য অপরিচিত নয়, আগে ইঞ্জিনিয়ারিং ডিজাইনার কোষ যা ভোল্টেজ পরিবর্তনের প্রতিক্রিয়ায় ইনসুলিন পাম্প করে।

DART ব্যবহার করে, দলটি জিনগতভাবে মানব কোষে ইনসুলিন-উৎপাদনকারী জিন তৈরি করেছে, যা শুধুমাত্র বৈদ্যুতিক উদ্দীপনার পরে ROS-এর উপস্থিতিতে চালু হয়। সেটআপটি পেট্রি ডিশে নিখুঁতভাবে কাজ করেছিল, কোষগুলি বিদ্যুৎ দিয়ে জ্যাপ করার পরে ইনসুলিন মুক্ত করে এবং পরবর্তীতে ROS-এ ঝরনা দেয়।

প্রকৌশলী কোষগুলিকে তারপরে একটি ক্লিনিক্যাল লাইসেন্সকৃত জেলির মতো পদার্থে আবদ্ধ করা হয়েছিল এবং টাইপ 1 ডায়াবেটিস সহ ইঁদুরের পিঠে ত্বকের নীচে রোপণ করা হয়েছিল। এই ইঁদুরগুলি সাধারণত নিজেরাই ইনসুলিন তৈরি করতে পারে না।

DART কন্ট্রোলার তুলনামূলকভাবে সহজ: দুটি আকুপাংচার সূঁচ তিনটি AA ব্যাটারি দ্বারা চালিত প্ল্যাটিনাম দিয়ে প্রলিপ্ত এবং একটি 12V পাওয়ার সুইচের সাথে সংযুক্ত যা ইমপ্লান্ট করা প্রকৌশলী কোষকে লক্ষ্য করে। একটি নিয়ন্ত্রণ হিসাবে, দলটি ইমপ্লান্ট করা কোষ থেকে অনেক দূরে আকুপাংচার সূঁচ দিয়ে ইঁদুরকে ছিঁড়েছে। প্রতিটি গ্রুপকে দিনে মাত্র 10 সেকেন্ডের জন্য জ্যাপ করা হয়েছিল।

নিয়ন্ত্রণের তুলনায়, মাত্র চার সপ্তাহে ইলেক্ট্রোজেনেটিক চিকিত্সা প্রতিশ্রুতি দেখিয়েছে। ইঁদুররা ডায়েটিং থেকে কম রক্তে শর্করার সাথে আরও ভালভাবে লড়াই করতে পারে এবং অবশেষে তারা তাদের স্বাভাবিক রক্তে শর্করার মাত্রা পুনরুদ্ধার করে। তারা খাবারের পরে রক্তে শর্করার মাত্রা নিয়ন্ত্রণেও পারদর্শী ছিল, যা ইনসুলিন ব্যবহার না করে ডায়াবেটিসে আক্রান্ত ব্যক্তিদের পক্ষে কঠিন। অন্যান্য বিপাকীয় ব্যবস্থাও উন্নত হয়েছে।

পরবর্তী পদক্ষেপটি আরও ক্লিনিক্যালি কার্যকর সমাধানের সাথে ইমপ্লান্টগুলিতে ব্যবহৃত জেনেটিকালি ইঞ্জিনিয়ারড কোষগুলির প্রয়োজনীয়তা প্রতিস্থাপন করার উপায়গুলি সন্ধান করছে।

কিন্তু লেখকদের কাছে, DART জৈবিক সংস্থাগুলিকে ডিজিটাল রাজ্যে আরও সেতু করার জন্য একটি রোড ম্যাপ উপস্থাপন করে। কোষের অভ্যন্তরে বিস্তৃত বায়োফার্মাসিউটিক্যালসের সাথে DART নিয়ন্ত্রণগুলিকে লিঙ্ক করা সহজ হওয়া উচিত। আরও অপ্টিমাইজ করার সাথে, এই ইলেক্ট্রোজেনেটিক ইন্টারফেসগুলি "ভবিষ্যতের বিভিন্ন জিন- এবং কোষ-ভিত্তিক থেরাপির জন্য দুর্দান্ত প্রতিশ্রুতি রাখে," লেখক বলেছেন।

চিত্র ক্রেডিট: পেগি আন্ড মার্কো লাচম্যান-আঙ্কে থেকে pixabay

• 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। মোটরগাড়ি / ইভি, কার্বন, ক্লিনটেক, শক্তি, পরিবেশ সৌর, বর্জ্য ব্যবস্থাপনা. এখানে প্রবেশ করুন.
• ব্লকঅফসেট। পরিবেশগত অফসেট মালিকানার আধুনিকীকরণ। এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://singularityhub.com/2023/08/04/electrogenetics-study-finds-we-could-one-day-control-our-genes-with-wearables/