সংবাদ | ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের বিজ্ঞানীরা ‘প্রোগ্রামযোগ্য ভ্রূণ মডেল’ দিয়ে প্রাথমিক বিকাশ পুনর্নির্মাণ করেছেন, উর্বরতা গবেষণায় খুলেছে নতুন দিগন্ত
সংবাদ | ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের বিজ্ঞানীরা ‘প্রোগ্রামযোগ্য ভ্রূণ মডেল’ দিয়ে প্রাথমিক বিকাশ পুনর্নির্মাণ করেছেন, উর্বরতা গবেষণায় খুলেছে নতুন দিগন্ত
নিষেকের পর প্রথম কয়েক দিনে একটি মাত্র কোষ কীভাবে সম্পূর্ণ জীবদেহে পরিণত হয়, তা বিজ্ঞানের অন্যতম বড় রহস্য। স্তন্যপায়ী প্রাণীর প্রাথমিক বিকাশ জরায়ুর ভেতরে ঘটে বলে গবেষকেরা দীর্ঘদিন ধরে তা সরাসরি পর্যবেক্ষণ বা তাতে হস্তক্ষেপ করতে পারেননি। ফলে ভ্রূণের বিকাশ কখনও কখনও কেন ব্যর্থ হয়, সে সম্পর্কে বোঝাপড়া সীমিত থেকেছে।
ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়, সান্তা ক্রুজের একটি অগ্রণী গবেষণা এই সীমাবদ্ধতা কাটিয়ে উঠছে। বাস্তব ভ্রূণ ছাড়াই উন্নত CRISPR প্রযুক্তি ব্যবহার করে গবেষকেরা স্ব-সংগঠিত “প্রোগ্রামযোগ্য ভ্রূণ মডেল” বা ভ্রূণসদৃশ গঠন তৈরি করেছেন, যা পরীক্ষাগারে প্রাথমিক বিকাশের গুরুত্বপূর্ণ ধাপগুলো পুনরুত্পাদন করে। গবেষণাটি Cell Stem Cell-এ প্রকাশিত হয়েছে।
“প্রাথমিক বিকাশজনিত রোগ নিয়ে গবেষণা এগিয়ে নিতে আমরা একটি পাত্রে ভ্রূণ গঠনসহ প্রাকৃতিক ঘটনাগুলো পুনর্গঠন, এমনকি পরিবর্তনও করতে চাই।”
—আলি শরিয়াতি, UC Santa Cruz-এর বায়োমলিকিউলার ইঞ্জিনিয়ারিং বিভাগের সহকারী অধ্যাপক ও গবেষণাপত্রের সংশ্লিষ্ট লেখক
CRISPR দিয়ে স্টেম সেল প্রোগ্রাম করা
গবেষণাটির সহ-নেতৃত্বে ছিলেন পোস্টডক্টরাল গবেষক জেরাল্ড লোডেইক এবং ক্যালটেকের বর্তমান স্নাতক শিক্ষার্থী ও প্রাক্তন শিক্ষার্থী সায়াকা কোজুকি। তাঁরা গবেষণাগারে ইঁদুরের স্টেম সেল ব্যবহার করেন। স্টেম সেল অনেকটা খালি ক্যানভাসের মতো; তাত্ত্বিকভাবে এগুলো মস্তিষ্ক বা অন্ত্রের কোষসহ যেকোনো ধরনের কোষে পরিণত হতে পারে।
দলটি CRISPR-এর একটি কোমলতর সংস্করণ, CRISPR activation system (CRISPRa), ব্যবহার করে। DNA কেটে ফেলার বদলে এটি ভ্রূণের বিকাশের জন্য অপরিহার্য জিনের অঞ্চলগুলো নিয়ন্ত্রণ ও সক্রিয় করে। এই নির্ভুল সক্রিয়করণ স্টেম সেলকে বিভিন্ন আদিম ভ্রূণীয় কোষের ধরন তৈরি করতে উদ্দীপিত করে।
“বাইরের কোনো উদ্দীপনা যোগ করার বদলে, কোষগুলোর আগে থেকেই থাকা জেনেটিক সুইচগুলো আমরা সক্রিয় করি এবং বিকাশের যাত্রা কীভাবে শুরু করবে, তা তাদেরই নির্ধারণ করতে দিই,” লোডেইক ব্যাখ্যা করেন।
স্টেম সেলের 80%-এর বেশি কয়েক দিনের মধ্যেই স্বতঃস্ফূর্তভাবে সংগঠিত হয়ে প্রাথমিক ভ্রূণের মতো গঠন তৈরি করে এবং প্রাকৃতিক ভ্রূণের সঙ্গে ঘনিষ্ঠভাবে মিলে যায় এমন জিন-অভিব্যক্তির কার্যক্রম শুরু করে।
“স্ব-সংগঠনটি অসাধারণভাবে তুলনীয়। কোষগুলো যেন জানে কী করতে হবে; আমাদের শুধু তাদের আলতো করে এগিয়ে দিতে হয়।”
—আলি শরিয়াতি
প্রাথমিক জীবনের স্ব-সংগঠন পর্যবেক্ষণ
কালচারে ভ্রূণসদৃশ কোষগুলো সমষ্টিগত আচরণ দেখায়। এর মধ্যে ছিল ঘূর্ণনশীল স্থানান্তর, যা পাখির ঝাঁকের সুশৃঙ্খল চলনের মতো; শেষ পর্যন্ত এগুলো দৃষ্টিনন্দন প্রাথমিক ভ্রূণীয় নকশা তৈরি করে।
বিভিন্ন ধরনের কোষ তৈরি করতে রাসায়নিক ব্যবহার করা আগের পদ্ধতিগুলোর বিপরীতে, এই গবেষণায় সহ-বিকাশের ওপর জোর দেওয়া হয়েছে, যা দেহের স্বাভাবিক ভ্রূণীয় বিকাশের সঙ্গে বেশি সাদৃশ্যপূর্ণ।
“আমরা কোষগুলোকে আলাদাভাবে তৈরি করি না। বাস্তব ভ্রূণে যেমন হতো, তেমনই তাদের একসঙ্গে বেড়ে উঠতে এবং একে অপরকে প্রভাবিত করতে দিই; প্রতিবেশী হিসেবে তাদের জৈবিক স্মৃতি পুনর্নির্মাণ করি।”
—শরিয়াতি
প্রোগ্রামযোগ্য মডেল বিকাশগত ত্রুটির কারণ প্রকাশ করতে পারে
এই ভ্রূণ মডেলগুলোর প্রধান সুবিধা হলো এগুলোর উচ্চমাত্রার প্রোগ্রামযোগ্যতা। গবেষকেরা জীবনের একেবারে প্রাথমিক ধাপগুলো অধ্যয়ন করতে পারেন এবং ইচ্ছাকৃতভাবে জিন চালু বা বন্ধ করে দেখতে পারেন, কোন পরিবর্তনের কারণে কোষের ধরন, টিস্যুর সংগঠন বা সম্পূর্ণ ভ্রূণের বিকাশ ব্যর্থ হয়।
বাস্তব ভ্রূণ ব্যবহার না করেই এটি বিকাশগত অস্বাভাবিকতার মডেল তৈরির একটি শক্তিশালী প্ল্যাটফর্ম দেয়।
ভবিষ্যতে এই প্রযুক্তি মানুষসহ অন্যান্য প্রজাতিতেও সম্প্রসারিত হতে পারে। এতে বিজ্ঞানীরা অনুসন্ধান করতে পারবেন, প্রাথমিক মানব ভ্রূণ প্রায়ই কেন জরায়ুতে স্থাপন হতে বা বিকশিত হতে ব্যর্থ হয়। শরিয়াতি বলেন: “জীবনের সূচনায় বাধাগুলো এখন আমরা আরও স্পষ্টভাবে দেখতে পাচ্ছি, যা মানুষের প্রজননসাফল্য উন্নত করার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।”
সংবাদ | ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের বিজ্ঞানীরা ‘প্রোগ্রামযোগ্য ভ্রূণ মডেল’ দিয়ে প্রাথমিক বিকাশ পুনর্নির্মাণ করেছেন, উর্বরতা গবেষণায় খুলেছে নতুন দিগন্ত
সংবাদ | ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের বিজ্ঞানীরা ‘প্রোগ্রামযোগ্য ভ্রূণ মডেল’ দিয়ে প্রাথমিক বিকাশ পুনর্নির্মাণ করেছেন, উর্বরতা গবেষণায় খুলেছে নতুন দিগন্ত
নিষেকের পর প্রথম কয়েক দিনে একটি মাত্র কোষ কীভাবে সম্পূর্ণ জীবদেহে পরিণত হয়, তা বিজ্ঞানের অন্যতম বড় রহস্য। স্তন্যপায়ী প্রাণীর প্রাথমিক বিকাশ জরায়ুর ভেতরে ঘটে বলে গবেষকেরা দীর্ঘদিন ধরে তা সরাসরি পর্যবেক্ষণ বা তাতে হস্তক্ষেপ করতে পারেননি। ফলে ভ্রূণের বিকাশ কখনও কখনও কেন ব্যর্থ হয়, সে সম্পর্কে বোঝাপড়া সীমিত থেকেছে।
ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়, সান্তা ক্রুজের একটি অগ্রণী গবেষণা এই সীমাবদ্ধতা কাটিয়ে উঠছে। বাস্তব ভ্রূণ ছাড়াই উন্নত CRISPR প্রযুক্তি ব্যবহার করে গবেষকেরা স্ব-সংগঠিত “প্রোগ্রামযোগ্য ভ্রূণ মডেল” বা ভ্রূণসদৃশ গঠন তৈরি করেছেন, যা পরীক্ষাগারে প্রাথমিক বিকাশের গুরুত্বপূর্ণ ধাপগুলো পুনরুত্পাদন করে। গবেষণাটি Cell Stem Cell-এ প্রকাশিত হয়েছে।
“প্রাথমিক বিকাশজনিত রোগ নিয়ে গবেষণা এগিয়ে নিতে আমরা একটি পাত্রে ভ্রূণ গঠনসহ প্রাকৃতিক ঘটনাগুলো পুনর্গঠন, এমনকি পরিবর্তনও করতে চাই।”
—আলি শরিয়াতি, UC Santa Cruz-এর বায়োমলিকিউলার ইঞ্জিনিয়ারিং বিভাগের সহকারী অধ্যাপক ও গবেষণাপত্রের সংশ্লিষ্ট লেখক
CRISPR দিয়ে স্টেম সেল প্রোগ্রাম করা
গবেষণাটির সহ-নেতৃত্বে ছিলেন পোস্টডক্টরাল গবেষক জেরাল্ড লোডেইক এবং ক্যালটেকের বর্তমান স্নাতক শিক্ষার্থী ও প্রাক্তন শিক্ষার্থী সায়াকা কোজুকি। তাঁরা গবেষণাগারে ইঁদুরের স্টেম সেল ব্যবহার করেন। স্টেম সেল অনেকটা খালি ক্যানভাসের মতো; তাত্ত্বিকভাবে এগুলো মস্তিষ্ক বা অন্ত্রের কোষসহ যেকোনো ধরনের কোষে পরিণত হতে পারে।
দলটি CRISPR-এর একটি কোমলতর সংস্করণ, CRISPR activation system (CRISPRa), ব্যবহার করে। DNA কেটে ফেলার বদলে এটি ভ্রূণের বিকাশের জন্য অপরিহার্য জিনের অঞ্চলগুলো নিয়ন্ত্রণ ও সক্রিয় করে। এই নির্ভুল সক্রিয়করণ স্টেম সেলকে বিভিন্ন আদিম ভ্রূণীয় কোষের ধরন তৈরি করতে উদ্দীপিত করে।
“বাইরের কোনো উদ্দীপনা যোগ করার বদলে, কোষগুলোর আগে থেকেই থাকা জেনেটিক সুইচগুলো আমরা সক্রিয় করি এবং বিকাশের যাত্রা কীভাবে শুরু করবে, তা তাদেরই নির্ধারণ করতে দিই,” লোডেইক ব্যাখ্যা করেন।
স্টেম সেলের 80%-এর বেশি কয়েক দিনের মধ্যেই স্বতঃস্ফূর্তভাবে সংগঠিত হয়ে প্রাথমিক ভ্রূণের মতো গঠন তৈরি করে এবং প্রাকৃতিক ভ্রূণের সঙ্গে ঘনিষ্ঠভাবে মিলে যায় এমন জিন-অভিব্যক্তির কার্যক্রম শুরু করে।
“স্ব-সংগঠনটি অসাধারণভাবে তুলনীয়। কোষগুলো যেন জানে কী করতে হবে; আমাদের শুধু তাদের আলতো করে এগিয়ে দিতে হয়।”
—আলি শরিয়াতি
প্রাথমিক জীবনের স্ব-সংগঠন পর্যবেক্ষণ
কালচারে ভ্রূণসদৃশ কোষগুলো সমষ্টিগত আচরণ দেখায়। এর মধ্যে ছিল ঘূর্ণনশীল স্থানান্তর, যা পাখির ঝাঁকের সুশৃঙ্খল চলনের মতো; শেষ পর্যন্ত এগুলো দৃষ্টিনন্দন প্রাথমিক ভ্রূণীয় নকশা তৈরি করে।
বিভিন্ন ধরনের কোষ তৈরি করতে রাসায়নিক ব্যবহার করা আগের পদ্ধতিগুলোর বিপরীতে, এই গবেষণায় সহ-বিকাশের ওপর জোর দেওয়া হয়েছে, যা দেহের স্বাভাবিক ভ্রূণীয় বিকাশের সঙ্গে বেশি সাদৃশ্যপূর্ণ।
“আমরা কোষগুলোকে আলাদাভাবে তৈরি করি না। বাস্তব ভ্রূণে যেমন হতো, তেমনই তাদের একসঙ্গে বেড়ে উঠতে এবং একে অপরকে প্রভাবিত করতে দিই; প্রতিবেশী হিসেবে তাদের জৈবিক স্মৃতি পুনর্নির্মাণ করি।”
—শরিয়াতি
প্রোগ্রামযোগ্য মডেল বিকাশগত ত্রুটির কারণ প্রকাশ করতে পারে
এই ভ্রূণ মডেলগুলোর প্রধান সুবিধা হলো এগুলোর উচ্চমাত্রার প্রোগ্রামযোগ্যতা। গবেষকেরা জীবনের একেবারে প্রাথমিক ধাপগুলো অধ্যয়ন করতে পারেন এবং ইচ্ছাকৃতভাবে জিন চালু বা বন্ধ করে দেখতে পারেন, কোন পরিবর্তনের কারণে কোষের ধরন, টিস্যুর সংগঠন বা সম্পূর্ণ ভ্রূণের বিকাশ ব্যর্থ হয়।
বাস্তব ভ্রূণ ব্যবহার না করেই এটি বিকাশগত অস্বাভাবিকতার মডেল তৈরির একটি শক্তিশালী প্ল্যাটফর্ম দেয়।
ভবিষ্যতে এই প্রযুক্তি মানুষসহ অন্যান্য প্রজাতিতেও সম্প্রসারিত হতে পারে। এতে বিজ্ঞানীরা অনুসন্ধান করতে পারবেন, প্রাথমিক মানব ভ্রূণ প্রায়ই কেন জরায়ুতে স্থাপন হতে বা বিকশিত হতে ব্যর্থ হয়। শরিয়াতি বলেন: “জীবনের সূচনায় বাধাগুলো এখন আমরা আরও স্পষ্টভাবে দেখতে পাচ্ছি, যা মানুষের প্রজননসাফল্য উন্নত করার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।”
উৎস:
অনলাইনে সংগৃহীত