কৃত্রিম কোষ, জীবিত কোষ দ্বারা সঞ্চালিত কিছু ফাংশন অনুকরণ করার জন্য প্রকৌশলী, জৈবপ্রযুক্তি এবং ওষুধে প্রয়োগের প্রতিশ্রুতি রাখে। এমনকি ক্ষুদ্রতম জৈবিক কোষগুলিও অত্যন্ত জটিল এবং জীবন্ত কৃত্রিম কোষের নির্মাণ অনেক বাধার সম্মুখীন হয়। গবেষকরা শুলম্যান ল্যাব জনস হপকিন্স ইউনিভার্সিটিতে সম্প্রতি এই চ্যালেঞ্জগুলির একটির দিকে অগ্রগতি হয়েছে: কোষের সীমানা জুড়ে পদার্থ এবং তথ্যের আদান-প্রদান।
লেখার মধ্যে বিজ্ঞান অগ্রগতি, গবেষকরা-এর সাথে সহযোগিতায় কাজ করছেন আকসিমেন্তিয়েভ গ্রুপ ইউনিভার্সিটি অফ ইলিনয় আরবানা-চ্যাম্পেইনে - অভূতপূর্ব দূরত্ব জুড়ে ইঞ্জিনিয়ারড ডিএনএ ন্যানোচ্যানেলের মাধ্যমে ছোট অণুর ফুটো-মুক্ত পরিবহন প্রদর্শন করুন। ভবিষ্যতে, তাদের কাজ কৃত্রিম কোষ নির্মাণে সাহায্য করতে পারে, এবং জীবন্ত টিস্যুর অধ্যয়ন এবং ম্যানিপুলেশনে সহায়তা করতে পারে।
বহুকোষী জীবের মধ্যে কোষগুলিকে তাদের সম্মিলিত বেঁচে থাকা নিশ্চিত করতে পদার্থের আদান-প্রদান এবং যোগাযোগ করতে হবে। যেহেতু প্রতিটি কোষ একটি লিপিড ঝিল্লি দ্বারা বেষ্টিত যা অনেক জৈবিক অণুর জন্য দুর্ভেদ্য, বিবর্তন এমন পদ্ধতি তৈরি করেছে যার মাধ্যমে এই বাধা অতিক্রম করা যেতে পারে। সিগন্যালিং রিসেপ্টর, ট্রান্সপোর্টার এবং ছিদ্রগুলি তথ্য রিলে করে এবং কোষ এবং তাদের বাহ্যিক অংশের মধ্যে অণুগুলিকে যাওয়ার অনুমতি দেয়, যখন কোষের যোগাযোগ যেমন গ্যাপ জংশনগুলি প্রতিবেশী কোষগুলির অভ্যন্তরকে সরাসরি সংযুক্ত করে এবং ছোট অণুর কোষ থেকে কোষের বিস্তারকে সক্ষম করে।
কৃত্রিম সিস্টেমে এই প্রক্রিয়াগুলি অনুকরণ করার জন্য, "গবেষকরা একে অপরের পাশে অবস্থিত সিন্থেটিক কোষগুলি তৈরি করেছেন যা তাদের ঝিল্লিতে প্রোটিন ছিদ্রের মাধ্যমে যোগাযোগ করতে পারে" ব্যাখ্যা করেছেন প্রথম লেখক ই লি, যিনি গবেষণার সহ-নেতৃত্ব করেন। "তবে, সিন্থেটিক সেল সিস্টেমগুলি বিকাশ করা যেখানে কোষগুলি দীর্ঘ দূরত্ব জুড়ে যোগাযোগ এবং সামগ্রী বিনিময় করতে পারে এখনও একটি চ্যালেঞ্জ।"
জীববিজ্ঞানে কোষ-থেকে-কোষ যোগাযোগের সুবিধা দেয় এমন প্রোটিন কাঠামোগুলি অ্যামিনো অ্যাসিড থেকে "নিচ থেকে উপরে" তৈরি করা হয় - তাদের ক্রমানুসারে এনকোড করা তথ্য একটি কাঠামোতে অনুবাদ করে। আরেকটি জৈবিক ম্যাক্রোমোলিকিউল, ডিএনএ, মূলত কোষে তথ্য সংরক্ষণের জন্য ব্যবহৃত হয়; কিন্তু এর সংশ্লেষণের সহজতা এবং উচ্চ-স্তরের কাঠামো গঠনের সম্ভাবনার কারণে, ডিএনএ ন্যানো প্রযুক্তির ক্ষেত্রটি প্রায় 30 বছর আগে তার প্রথম প্রমাণ-অব-ধারণার বাইরে চলে গেছে। বিজ্ঞানীরা তখন থেকে DNA থেকে আরও পরিশীলিত 2D এবং 3D কাঠামো একত্র করেছেন, যার মধ্যে রয়েছে জালি, টিউব, জ্যামিতিক বডি এবং এমনকি স্মাইলি মুখের শৈল্পিক রেন্ডারিং, DNA অরিগামি নামে পরিচিত।
তাদের গবেষণায়, শুলম্যান ল্যাব গবেষকরা ডিএনএ অরিগামি ন্যানোপোরসকে একত্রিত করেছেন, যা কোষের মতো ভেসিকলের ঝিল্লিকে সেতু করে এবং প্রকৌশলী স্ব-একত্রিত ডিএনএ ন্যানোটিউবগুলির সাথে অণুগুলিকে অতিক্রম করার জন্য ছোট খোলার সৃষ্টি করে। ভেসিকেলগুলিতে একটি রঞ্জক অণুর প্রবাহের পরিমাণ নির্ধারণ করে, তারা দেখিয়েছিল যে ছোট ন্যানোপোরগুলি ঝিল্লিকে রঞ্জক পদার্থে প্রবেশযোগ্য করে তোলে। তারা আরও যাচাই করেছে যে এই পরিবহনের গতি প্রসারণের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ এবং আবিষ্কার করেছে যে একটি বিশেষভাবে ডিজাইন করা ডিএনএ ক্যাপ ছিদ্রগুলিকে ব্লক করতে পারে এবং রঞ্জক প্রবেশ করা বন্ধ করতে পারে।
দলটি তখন এই কাজটি ডিএনএ ন্যানোটিউবে প্রসারিত করে যার মধ্যম দৈর্ঘ্য 700 এনএম এবং সর্বাধিক 2 µm এর বেশি। আবার, পরীক্ষায় দেখা গেছে যে ডিএনএ গঠনের উপস্থিতিতে ডাই ইনফ্লাক্স বাড়ানো হয় এবং ক্যাপটি প্রবেশকে আটকাতে পারে। লি বলেন, এর অর্থ হল "ছোট অণুগুলি ফাঁস ছাড়াই টিউবগুলির মধ্য দিয়ে যেতে পারে এবং আমরা আশা করি যে প্রোটিনের মতো বড় অণুগুলিও এই ন্যানোটিউবগুলির মাধ্যমে পরিবাহিত হতে পারে"।
আকসিমেন্টিয়েভ গ্রুপের সদস্যরা ন্যানোপোর-ডাই সিস্টেমের ব্রাউনিয়ান ডায়নামিক্স কম্পিউটার সিমুলেশন পরিচালনা করে। এগুলি দেখায় যে থ্রেশহোল্ড আকারের নীচের অণুগুলির জন্য, ডিএনএ টিউবের পার্শ্ব প্রাচীরের মধ্য দিয়ে ফুটো হওয়া ইনফ্লাক্সের আধিপত্য, যখন বৃহত্তর অণুগুলির জন্য, প্রান্ত থেকে প্রান্তের বিস্তার পছন্দের প্রক্রিয়া হয়ে ওঠে।
লি ব্যাখ্যা করেন যে এই ধরনের সিমুলেশন দুটি উপায়ে পরীক্ষার সাথে পরিপূরক। "এগুলি গবেষকদের নির্দিষ্ট ফাংশন আছে এমন ন্যানোস্কেল কাঠামো ডিজাইন করতে সাহায্য করার জন্য ডিজাইন টুল হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে", তিনি বলেন, উদাহরণস্বরূপ "আমাদের ডিএনএ ন্যানোস্ট্রাকচারের স্ব-সমাবেশের গতিবিদ্যা অনুকরণ করে", কিন্তু তারা "পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলিকে যাচাই করতে এবং প্রদান করতে সহায়তা করে" শারীরিক প্রক্রিয়ার অতিরিক্ত অন্তর্দৃষ্টি"।
নিজে নিজে ডিএনএ ডিজাইন করুন
রেবেকা শুলম্যান - যিনি গবেষণার সহ-নেতৃত্ব করেন - পাইপের সাথে একটি সাদৃশ্য আঁকেন। “এই গবেষণাটি অত্যন্ত দৃঢ়ভাবে পরামর্শ দেয় যে স্ব-সমাবেশের জন্য এই সহজ কৌশলগুলি ব্যবহার করে ফুটো না হওয়া ন্যানোটিউবগুলি তৈরি করা সম্ভব, যেখানে আমরা একটি সমাধানে অণুগুলিকে মিশ্রিত করি এবং কেবল তাদের আমাদের পছন্দের কাঠামো তৈরি করতে দিই। আমাদের ক্ষেত্রে, আমরা প্লাম্বিংয়ের মতো কিছু তৈরি করতে এই টিউবগুলিকে বিভিন্ন প্রান্তের সাথে সংযুক্ত করতে পারি।"
এই ন্যানোটিউবগুলির প্রয়োগের জন্য ল্যাবের উচ্চাভিলাষী পরিকল্পনা রয়েছে। "ভবিষ্যত উন্নয়নের মধ্যে রয়েছে আমাদের ডিএনএ ন্যানোটিউবের সাথে দুই বা ততোধিক কৃত্রিম কোষকে সংযুক্ত করা এবং তাদের মধ্যে আণবিক পরিবহন দেখানো। আমরা সম্ভাব্যভাবে দেখাতে পারি [যে] একটি কোষ থেকে সংকেত অণুর পরিবহন অন্য কোষে জিনের প্রকাশকে সক্রিয়/নিষ্ক্রিয় করতে পারে, "লি বলেন ফিজিক্স ওয়ার্ল্ড. দলটি "স্তন্যপায়ী কোষে সিগন্যালিং অণু বা থেরাপিউটিকস সরবরাহ নিয়ন্ত্রণ করতে ন্যানোটিউব ব্যবহার করার আশা করে, হয় কোষের সংকেত আচরণ অধ্যয়ন করতে বা ওষুধ সরবরাহের কৌশল বিকাশ করতে"।
