ডারহাম - একটি আকারে কি? এটা সক্রিয় আউট হিসাবে, অনেক. প্রোটিন এবং অন্যান্য অণুগুলির গঠনগুলি অত্যন্ত সূক্ষ্ম বিশদে বোঝা তারা কীভাবে কাজ করে তা খুঁজে বের করার চাবিকাঠি হতে পারে। এবং সেই জ্ঞান নতুন ভ্যাকসিন এবং থেরাপিউটিকস বিকাশের দরজা খুলে দিতে পারে।
এটি সম্পন্ন করার জন্য, ডিউক গবেষকরা ক্রায়োজেনিক ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (Cryo-EM) নামক একটি উন্নত সরঞ্জামের অ্যাক্সেস পেয়েছেন, যা দ্রুত প্রোটিনের ক্ষুদ্রতম টুকরোগুলির (পারমাণবিক স্তরে) উচ্চ-রেজোলিউশন চিত্র তৈরি করে।
তিনজন গবেষক এই প্রযুক্তির পথপ্রদর্শক হিসেবে রসায়নে 2017 সালের নোবেল পুরস্কার জিতেছেন। স্বাস্থ্য বিষয়ক চ্যান্সেলর এ. ইউজিন ওয়াশিংটন, এমডি, স্কুল অফ মেডিসিনের বেসিক সায়েন্সের সহকারী ডিন জেনিফার ফোরম্যান বলেছেন, 2018 সালে ডিউক তার নিজস্ব ক্রায়ো-ইএম মেশিন অধিগ্রহণ করে এবং ইনস্টল করে।
যন্ত্রটি কিনতে এবং ইনস্টল করতে $8 থেকে $10 মিলিয়ন খরচ হয়েছে, এটিকে সংস্কার করা সহ, মার্ক ওয়াল্টারস, পিএইচডি, প্র্যাট স্কুল অফ ইঞ্জিনিয়ারিং এর শেয়ার্ড ম্যাটেরিয়ালস ইন্সট্রুমেন্টেশন ফ্যাসিলিটির ডিরেক্টর বলেছেন, যা মাইক্রোস্কোপটি পরিচালনা করে।
ক্রাইও-ইএম সম্পর্কে আরও জানতে পড়ুন এবং কীভাবে এটি ডিউক হিউম্যান ভ্যাকসিন ইনস্টিটিউটের প্রচেষ্টায় একটি কাজের ঘোড়া হয়ে উঠেছে একটি ভ্যাকসিন তৈরি করুন এইচআইভির জন্য।
ডিউক এইচআইভির কাঠামোগত মডেল তৈরির জন্য $27M ফেডারেল অনুদান প্রদান করেছে
ডিউক ক্যারোলিনাসে মাত্র চারটি ক্রাইও-ইএম যন্ত্রের একটির বাড়ি
রিসার্চ ট্রায়াঙ্গেল পার্কের ন্যাশনাল ইনস্টিটিউট অফ এনভায়রনমেন্টাল হেলথ সায়েন্সেস (NIEHS) 2017 সালে উত্তর বা দক্ষিণ ক্যারোলিনায় প্রথম cryo-EM যন্ত্র চালু করে। ডিউক এবং চ্যাপেল হিলের উত্তর ক্যারোলিনা বিশ্ববিদ্যালয় শীঘ্রই এটি অনুসরণ করে। ডিউকের থার্মো-ফিশার টাইটান ক্রিওস ক্রিও ট্রান্সমিশন ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপ, একটি দ্বিতীয় প্রজন্মের মডেল, এনআইইএইচএস এবং ইউএনসি-চ্যাপেল হিলে স্থাপিত যন্ত্রের তুলনায় একটু বেশি রেজোলিউশনে ছবি তোলে, ওয়াল্টার্স বলেছেন।
2022 সালের আগস্টে, NIEHS তার দ্বিতীয় যন্ত্র, ডিউকের মতো একটি টাইটান ক্রিওস মোতায়েন করেছে, NIEHS-এর Cryo-EM কোরের পরিচালক মারিও জে. বোরগনিয়া, পিএইচডি বলেছেন। তিনটি প্রতিষ্ঠানই এর অংশ আণবিক মাইক্রোস্কোপি কনসোর্টিয়াম, NIEHS ভিত্তিক, যা পারমাণবিক স্তরে আণবিক কাঠামো বোঝার জন্য cryo-EM এবং অন্যান্য মাইক্রোস্কোপি সরঞ্জামগুলির ব্যবহারকে প্রচার করে এবং এই প্রতিষ্ঠানগুলির গবেষকদের প্রশিক্ষণ প্রদান করে যারা তাদের কাজে ব্যবহার করতে চায়৷
ডিউক ভ্যাকসিন ইনস্টিটিউট সম্ভাব্য চিকিত্সার জন্য $365M পর্যন্ত মূল্যের চুক্তি করেছে
"cryo-EM" এর অর্থ
অণুবীক্ষণ যন্ত্রের নামের "ক্রায়ো" অংশটির অর্থ হল এটি প্রোটিন বা অন্যান্য নমুনাগুলিকে তাদের গঠন অক্ষত রাখতে হিমায়িত করে যখন ইলেকট্রনের একটি রশ্মি তাদের আঘাত করে।
ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি একটি ভ্যাকুয়ামের ভিতরে স্থান নেয়, ওয়াল্টার্স বলেন, তাই আপনি যদি ঘরের তাপমাত্রায় নমুনাগুলিকে চিত্রিত করার চেষ্টা করেন, "তারা মূলত নিজেদের মধ্যে ভেঙে পড়বে।"
মেশিনটি একক কণা বিশ্লেষণ ব্যবহার করে ডেটা সংগ্রহ করে, যা র্যান্ডম ওরিয়েন্টেশনে বিশুদ্ধ প্রোটিনের হাজার হাজার ছবি নেয়, বা টমোগ্রাফি, যেখানে বৃহত্তর জৈবিক কাঠামোর ছবি বিভিন্ন কাত কোণে নেওয়া হয়, ওয়াল্টার্স বলেন। গবেষকরা উচ্চ-রেজোলিউশন, ত্রি-মাত্রিক মডেল তৈরি করতে চিত্রগুলি স্ট্যাক করতে কম্পিউটার সফ্টওয়্যার ব্যবহার করেন।
ডিউক ফ্যাকাল্টি জমি বীজ অনুদান থেকে আটটি স্টার্টআপ - তারা এখানে আছে
ব্যস্ত গবেষক, ব্যস্ত যন্ত্র
ডিউকের ক্রাইও-ইএম যন্ত্রটি সপ্তাহে প্রায় 7 দিন, দিনে 24 ঘন্টা চলে, প্রতিদিন 5,000টির মতো ছবি তোলে।
স্টাফ মেম্বার নীলাক্ষী ভট্টাচার্য, পিএইচডি, মেশিনটির অপারেশন তত্ত্বাবধান করেন এবং গবেষকদের এটি ব্যবহারে প্রশিক্ষণ দেন। উচ্চ চাহিদার অর্থ হল গবেষকদের জন্য খরচ - প্রতি ঘন্টা $ 55 - অপেক্ষাকৃত কম, ওয়াল্টার্স বলেছেন। স্কুল অফ মেডিসিনের মুষ্টিমেয় কিছু গবেষণা গোষ্ঠী ভারী ব্যবহারকারী, তাদের বেশিরভাগই বায়োকেমিস্ট্রি বিভাগে এবং ডিউক হিউম্যান ভ্যাকসিন ইনস্টিটিউটে। নোবেল পুরস্কার বিজয়ী রবার্ট লেফকোভিটজ, এমডি, জেমস বি ডিউক মেডিসিনের বিশিষ্ট অধ্যাপক, ঘন ঘন মাইক্রোস্কোপ ব্যবহার করেন এবং ডিউকের কাছে ক্রাইও-ইএম আনার জন্য অন্যতম উকিল ছিলেন।
Duke স্টার্টআপ লাইসেন্স ফি থেকে $90M রিপোর্ট করেছে, 13টি নতুন ভেচচার চালু করতে সাহায্য করে
ডিউকে সম্ভাব্য এইচআইভি ভ্যাকসিন বিকাশের জন্য ক্রাইও-ইএম গুরুত্বপূর্ণ
ডিউক হিউম্যান ভ্যাকসিন ইনস্টিটিউটের এইচআইভি-এর জন্য একটি ভ্যাকসিন তৈরির অনুসন্ধানে Cryo-EM অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
অণুবীক্ষণ যন্ত্রটি প্রধান পদ্ধতি হিসাবে গ্রহণ করেছে যা এইচআইভি সম্পর্কিত কাঠামো বোঝার জন্য ডিউকের নতুন ফেডারেল অর্থায়িত কেন্দ্রের পরিচালক, পিএইচডি, প্রিয়মভাদা আচার্য, এইচআইভি সম্পর্কিত কাঠামো বোঝার জন্য ব্যবহার করেন।
আচার্য বলেন, "আমাদের পারমাণবিক স্তরের বিশদগুলি সমাধান করার অনুমতি দেয় এমন ডেটা সংগ্রহ করতে সক্ষম একটি উচ্চ-শেষ মাইক্রোস্কোপে ঘন ঘন এবং প্রস্তুত অ্যাক্সেস ছাড়া, কাঠামো-ভিত্তিক ভ্যাকসিন ডিজাইনে যাওয়া বেশিরভাগ কাজ সম্ভব হবে না," আচার্য বলেছিলেন।
তিনি ব্যাখ্যা করেছিলেন যে প্রোটিনগুলি অ্যামিনো অ্যাসিডের দীর্ঘ চেইন যা একটি স্বতন্ত্র আকারে ভাঁজ করে যা তাদের কার্যকে সংজ্ঞায়িত করে। এইচআইভির সাথে, উদাহরণস্বরূপ, এইচআইভি-1 এনভেলপ (এনভি) প্রোটিনের অনন্য আকৃতি CD4 নামক একটি রিসেপ্টরের জন্য একটি বাঁধাই সাইট তৈরি করে। "CD4 এর সাথে আবদ্ধ হওয়ার পরে, Env এর আকৃতি পরিবর্তিত হয়, এটি অতিরিক্ত রিসেপ্টরকে আবদ্ধ করার অনুমতি দেয়," তিনি বলেছিলেন।
পথের আরও নিচে, খামের আকারে আরও পরিবর্তন এইচআইভিকে মানুষের কোষে প্রবেশ করতে দেয়। এই মিথস্ক্রিয়াগুলির ভিজ্যুয়াল মডেলগুলি কীভাবে একটি ভ্যাকসিন ডিজাইন করতে হয় তা শেখার চাবিকাঠি, আচার্য বলেন। "কাঠামোগত জীববিজ্ঞান আমাদের জৈব অণুগুলির আকৃতি এবং গতিশীলতা কল্পনা করতে দেয়, এইভাবে তাদের কার্যকারিতা এবং এটি পরিবর্তন করার ক্ষমতার একটি উইন্ডো প্রদান করে।"
© ডিউক ইউনিভার্সিটি স্কুল অফ মেডিসিন
