তার অনুসন্ধিৎসু চোখ, লোমশ থুথু, এবং লোশ পেল্টের সাথে, ইঁদুরটি-ডাকনাম জিয়াও ঝু, বা লিটল ব্যাম্বু-একটি বাঁশের ডাঁটার উপর চটকদারভাবে বসে আছে, ক্যামেরার জন্য একটি সুন্দর ভঙ্গি করেছে। কিন্তু প্রকৃতিতে এই ইঁদুরের অস্তিত্ব নেই।
বেইজিংয়ের একটি ল্যাবে তৈরি, জিয়াও ঝু জেনেটিক ইঞ্জিনিয়ারিং এবং সিন্থেটিক বায়োলজির জন্য যা সম্ভব তার সীমানা ঠেলে দেয়৷ স্বাভাবিক 20 জোড়া ক্রোমোজোমকে আশ্রয় করার পরিবর্তে, মাউস এবং এর ভাইবোনদের মধ্যে মাত্র 19 জোড়া থাকে। একটি সাহসী পরীক্ষায় বিভিন্ন ক্রোমোজোমের দুটি খণ্ড কৃত্রিমভাবে একত্রিত করা হয়েছিল যা জিজ্ঞাসা করেছিল: পৃথক ডিএনএ অক্ষর বা একাধিক জিনকে টুইক করার পরিবর্তে, আমরা কি বিদ্যমান জিনোমিক প্লেবুকের পাইকারি পুনরুদ্ধার করতে পারি, একই সময়ে জেনেটিক উপাদানের বিশাল ব্লকগুলিকে এলোমেলো করে?
এটা একটা মুনশট আইডিয়া। যদি জিনোমটি একটি বই হয়, জিন সম্পাদনাটি অনুলিপি সম্পাদনার মতো—এখানে এবং সেখানে একটি টাইপো পরিবর্তন করা, বা সাবধানে-স্থাপিত টুইকগুলির সাথে একাধিক ব্যাকরণগত ত্রুটি সংশোধন করা।
ক্রোমোজোম-স্তরের প্রকৌশল একটি সম্পূর্ণ ভিন্ন প্রাণী: এটি একাধিক অনুচ্ছেদ পুনর্বিন্যাস করা বা একটি নিবন্ধের সম্পূর্ণ অংশ স্থানান্তরিত করার মতো এবং একই সাথে আশা করা যে পরিবর্তনগুলি এমন ক্ষমতা যুক্ত করবে যা পরবর্তী প্রজন্মের কাছে প্রেরণ করা যেতে পারে।
জীবন পুনরায় প্রোগ্রাম করা সহজ নয়। Xiao Zhu এর DNA মেকআপ জেনেটিক অক্ষর থেকে তৈরি করা হয়েছে যা ইতিমধ্যেই যুগের বিবর্তনীয় চাপের দ্বারা অপ্টিমাইজ করা হয়েছে। এটি কোন আশ্চর্যের বিষয় নয় যে একটি প্রতিষ্ঠিত জিনোমিক বইয়ের সাথে টেঙ্কারিং প্রায়শই জীবনের ফলাফল দেয় যা কার্যকর নয়। এখনও অবধি, শুধুমাত্র খামিরই তাদের ক্রোমোজোমের পুনরুজ্জীবিত হওয়ার পরে বেঁচে আছে।
সার্জারির নতুন অধ্যয়ন, প্রকাশিত বিজ্ঞান, প্রযুক্তিকে ইঁদুরের জন্য সম্ভব করে তুলেছে। দলটি কৃত্রিমভাবে ইঁদুরের ক্রোমোজোম থেকে খণ্ডগুলোকে একত্রিত করেছে। চার এবং পাঁচ ক্রোমোজোম থেকে তৈরি একটি ফিউজড জোড়া ভ্রূণকে সমর্থন করতে সক্ষম হয়েছিল যেগুলি সুস্থ-যদি কিছুটা অদ্ভুতভাবে আচরণ করা হয়-ইঁদুরে পরিণত হয়। লক্ষণীয়ভাবে, এমনকি তাদের স্বাভাবিক জেনেটিক্সে এই টেকটোনিক স্থানান্তরের সাথেও, ইঁদুরগুলি তাদের প্রকৌশলী জেনেটিক বৈশিষ্ট্যগুলিকে দ্বিতীয় প্রজন্মের সন্তানদের কাছে পুনরুৎপাদন করতে পারে এবং প্রেরণ করতে পারে।
"বিশ্বে প্রথমবারের মতো, আমরা স্তন্যপায়ী প্রাণীদের মধ্যে সম্পূর্ণ ক্রোমোসোমাল পুনর্বিন্যাস অর্জন করেছি, সিন্থেটিক জীববিজ্ঞানে একটি নতুন অগ্রগতি তৈরি করেছি," বলেছেন চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেসের অধ্যয়নের লেখক ডঃ ওয়েই লি।
একটি উপায়ে, কৌশলটি ব্রেক-নেক গতিতে বিবর্তনকে অনুকরণ করে। মিউটেশন হারের বিদ্যমান তথ্যের উপর ভিত্তি করে, এখানে প্রবর্তিত জেনেটিক অদলবদলের ধরন স্বাভাবিকভাবে অর্জন করতে লক্ষ লক্ষ বছর সময় লাগবে।
অধ্যয়ন নিখুঁত নয়। ইঞ্জিনযুক্ত ইঁদুরের কিছু জিন অস্বাভাবিকভাবে কমিয়ে দেওয়া হয়েছিল, যা সাধারণত সিজোফ্রেনিয়া এবং অটিজমের ক্ষেত্রে দেখা যায় এমন একটি প্যাটার্নের মতো। এবং যদিও ইঁদুরগুলি প্রাপ্তবয়স্ক হয়ে ওঠে এবং সুস্থ কুকুরছানাগুলি প্রজনন করতে পারে, জন্মহার তাদের অ-প্রকৌশলী সহকর্মীদের তুলনায় অনেক কম ছিল।
তবুও, অধ্যয়ন একটি ট্যুর ডি ফোর্স, বলেছেন সিয়াটেলের ফ্রেড হাচিনসন ক্যান্সার সেন্টারে বিবর্তনীয় জীববিজ্ঞানী ডঃ হারমিত মালিক, যিনি গবেষণায় জড়িত ছিলেন না। আমাদের কাছে এখন এই "সুন্দর টুলকিট" আছে বৃহত্তর স্কেলে জিনোমিক পরিবর্তন সম্পর্কিত অসামান্য প্রশ্ন মোকাবেলা করার জন্য, সম্ভাব্যভাবে ক্রোমোসোমাল রোগের উপর আলোকপাত করা।
অপেক্ষা করুন, ক্রোমোজোম আবার কি?
কাজটি নতুন প্রজাতি তৈরির জন্য বিবর্তনের দীর্ঘস্থায়ী জেনেটিক প্লেবুকে ট্যাপ করে।
এর ব্যাক আপ করা যাক. আমাদের জিনগুলি ডিএনএ ডাবল-হেলিক্স চেইনে এনকোড করা হয়েছে, যা কোষের ভিতরে ভাসমান ফিতার মতো। এটি স্থান-দক্ষ নয়। প্রকৃতির সমাধান হল প্রতিটি চেইনকে একটি প্রোটিন স্পুলের চারপাশে আবৃত করা, যেমন একটি মোজারেলা কাঠির উপর ঘোরাফেরা করা প্রসিউটোর টুকরা। অতিরিক্ত টুইস্টগুলি এই কাঠামোগুলিকে ছোট পাকগুলিতে প্যাক করে - একটি স্ট্রিংয়ের উপর ছবির পুঁতি - যা পরে ক্রোমোজোমে মোড়ানো হয়। মাইক্রোস্কোপের নীচে, তারা বেশিরভাগই X অক্ষরের মতো দেখতে।
প্রতিটি প্রজাতি একটি নির্দিষ্ট সংখ্যক ক্রোমোজোম বহন করে। মানুষের কোষ - শুক্রাণু এবং ডিম্বাণু ব্যতীত - সমস্ত 46 টি পৃথক ক্রোমোজোমকে আশ্রয় করে 23 জোড়ায় সাজানো, প্রতিটি পিতামাতার কাছ থেকে উত্তরাধিকারসূত্রে প্রাপ্ত। ল্যাব ইঁদুর, বিপরীতে, মাত্র 20 জোড়া আছে। ক্রোমোজোমের সম্পূর্ণ সেটকে ক্যারিওটাইপ বলা হয়, যা গ্রীক শব্দ "কার্নেল" বা "বীজ" থেকে উদ্ভূত।
ক্রোমোজোম মিশ্রিত করা এবং মেলানো দীর্ঘকাল ধরে বিবর্তনের একটি অংশ। বর্তমান অনুমান অনুসারে, একটি ইঁদুর সাধারণত প্রতি মিলিয়ন বছরে প্রায় 3.5টি ক্রোমোজোম পুনর্বিন্যাস জমা করে; কিছু সেগমেন্ট মুছে ফেলা হয়, অন্যগুলো ডুপ্লিকেট বা এলোমেলো হয়ে যায়। প্রাইমেটদের জন্য, পরিবর্তনের হার প্রায় অর্ধেক। ক্রোমোজোমের খণ্ডের চারপাশে স্থানান্তর করা যে কোনও প্রাণীর জন্য কঠোর বলে মনে হতে পারে, তবে যখন কার্যকর হয়, তখন পরিবর্তনগুলি সম্পূর্ণ ভিন্ন প্রজাতির বিকাশের পথ প্রশস্ত করে। আমাদের ক্রোমোজোম দুটি, উদাহরণস্বরূপ, দুটি পৃথক থেকে একত্রিত হয়েছিল, তবুও আমাদের ঘনিষ্ঠ বিবর্তনীয় কাজিন, গরিলার মধ্যে টুইকটি উপস্থিত নেই।
নতুন গবেষণার লক্ষ্য ছিল বিবর্তনবাদের চেয়ে আরও ভালো কাজ করা: জেনেটিক ইঞ্জিনিয়ারিং ব্যবহার করে, আমরা কি লক্ষ লক্ষ বছরের বিবর্তনকে মাত্র কয়েক মাসে সংকুচিত করতে পারি? এটি কেবল বৈজ্ঞানিক কৌতূহলের জন্য নয়: ক্রোমোজোম রোগগুলি আমাদের কিছু কঠিন চিকিৎসা সংক্রান্ত জটিলতাকে অন্তর্ভুক্ত করে, যেমন শৈশব লিউকেমিয়া। বিজ্ঞানীরা পূর্বে বিকিরণ ব্যবহার করে ক্রোমোজোম পুনর্বিন্যাস ট্রিগার করেছেন, কিন্তু ফলাফলগুলি সহজে নিয়ন্ত্রণযোগ্য ছিল না, যা প্রাণীদের নতুন সন্তান জন্ম দেওয়া অসম্ভব করে তোলে। এখানে, সিন্থেটিক জীববিজ্ঞানীরা আরও লক্ষ্যযুক্ত পদ্ধতি গ্রহণ করেছিলেন।
প্রথম ধাপ হল কেন ক্রোমোজোমগুলি তাদের সংগঠনে বড় পরিবর্তনের জন্য প্রতিরোধী তা খুঁজে বের করা। দেখা যাচ্ছে, ক্রোমোজোম খণ্ডগুলিকে অদলবদল করা—বা ফিউজিং—এর জন্য একটি বড় সমস্যা হল ইমপ্রিন্টিং নামক একটি জৈবিক কুয়াশা।
আমরা উভয় পিতামাতার কাছ থেকে ক্রোমোজোম পাই, প্রতিটি সেটে একই ধরনের জিন থাকে। তবে একটি মাত্র সেট চালু আছে। কীভাবে ছাপ তৈরির প্রক্রিয়াটি রহস্যময় থেকে যায়, তবে আমরা জানি যে এটি ভ্রূণ কোষের একাধিক ধরণের পরিপক্ক কোষে বিকাশের ক্ষমতাকে হাঁটুতে আটকে দেয় এবং জেনেটিক ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের জন্য তাদের সম্ভাবনাকে সীমিত করে।
ফিরে 2018, একই দল আবিষ্কার করেছে যে তিনটি জিন মুছে ফেলা স্টেম কোষে ছাপানো জৈব রাসায়নিক প্রোগ্রামকে ওভাররাইড করতে পারে। এখানে, তারা এই "আনলকড" স্টেম সেলগুলিকে জিনগতভাবে দুটি ক্রোমোজোম জোড়াকে একত্রে প্যাচ করার জন্য ব্যবহার করেছিল।
তারা প্রথমে ক্রোমোজোম এক এবং দুই, একটি ইঁদুর জিনোমের বৃহত্তম দুটি তাদের চোখ সেট করে। CRISPR ব্যবহার করে, দলটি ক্রোমোজোমগুলিকে কেটে ফেলে, তাদের জেনেটিক খণ্ডগুলিকে অদলবদল করতে এবং স্থিতিশীল জেনেটিক গঠনে পুনরায় গঠন করার অনুমতি দেয়। যে কোষগুলি ক্রোমোজোমের পরিবর্তনকে আশ্রয় করেছিল সেগুলিকে তখন oocytes-ডিম কোষগুলিতে ইনজেকশন দেওয়া হয়েছিল। ফলস্বরূপ ভ্রূণগুলিকে আরও পরিপক্ক করার জন্য সারোগেট মহিলা ইঁদুরে প্রতিস্থাপন করা হয়েছিল।
অদলবদল মারাত্মক ছিল। কৃত্রিম ক্রোমোজোম, ক্রোমোজোম দুই এর পরে ক্রোমোজোম এক বা 2+1, গর্ভধারণের মাত্র 12 দিন পরে বিকাশমান ভ্রূণকে হত্যা করে। একই দুটি ক্রোমোজোম বিপরীত দিকে একত্রিত হয়েছে, 1+2, তাদের ভাগ্য ভালো ছিল, মাত্র 19টি ক্রোমোজোম জোড়া সহ জীবন্ত কুকুরের জন্ম দেয়। বাচ্চা ইঁদুরগুলি তাদের আকারের জন্য অস্বাভাবিকভাবে বড় ছিল এবং বেশ কয়েকটি পরীক্ষায় তাদের সাধারণ সমবয়সীদের চেয়ে বেশি উদ্বিগ্ন বলে মনে হয়েছিল।
একটি দ্বিতীয় ক্রোমোজোম ফিউশন পরীক্ষা আরও ভাল হয়েছে। ক্রোমোজোম 4 এবং 5 আকারে অনেক ছোট, এবং ফলস্বরূপ ভ্রূণ - ডাব 4+5 - সুস্থ মাউসের বাচ্চাদের মধ্যে বিকশিত হয়। যদিও তাদের একটি ক্রোমোজোম জোড়ার অভাব ছিল, তারা আশ্চর্যজনকভাবে স্বাভাবিক বলে মনে হয়েছিল: তারা ততটা উদ্বিগ্ন ছিল না, তাদের গড় শরীরের ওজন ছিল এবং যখন পরিপক্ক হয়, তখন কুকুরের জন্ম দেয় যেগুলির মধ্যে এক জোড়া ক্রোমোজোমের অভাব ছিল।
অন্য কথায়, দলটি একটি স্তন্যপায়ী প্রজাতির মধ্যে একটি নতুন ক্যারিওটাইপ প্রকৌশলী করেছে যা প্রজন্মের মাধ্যমে প্রেরণ করা যেতে পারে।
একটি সম্পূর্ণ নতুন সিন্থেটিক জীববিজ্ঞান বিশ্ব?
মালিকের কাছে, এটি সবই স্কেল সম্পর্কে। ইমপ্রিন্টিং সমস্যা কাটিয়ে উঠতে, "জগতটি তাদের জিনগত প্রকৌশল পর্যন্ত ঝিনুক," তিনি বলেছেন থেকে বিজ্ঞানী.
দলের পরবর্তী লক্ষ্য হল মিউট্যান্ট প্রজাতির ডিজাইন না করে কঠিন ক্রোমোসোমাল রোগের সমাধান করতে প্রযুক্তি ব্যবহার করা। কৃত্রিম বিবর্তন খুব কমই কোণার কাছাকাছি। কিন্তু গবেষণাটি স্তন্যপায়ী জিনোমের আশ্চর্যজনক অভিযোজন ক্ষমতা প্রদর্শন করে।
"সিন্থেটিক জীববিজ্ঞানের লক্ষ্যগুলির মধ্যে একটি হল ডিজাইন করা ডিএনএ সিকোয়েন্স সহ জটিল বহুকোষী জীবন তৈরি করা," লেখক লিখেছেন। "ক্রোমোজোম স্তর সহ বড় আকারে ডিএনএ ম্যানিপুলেট করতে সক্ষম হওয়া এই লক্ষ্যের দিকে একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ।"
ইমেজ ক্রেডিট: চাইনিজ একাডেমি অফ সায়েন্সেস
