কৃত্রিম জীবন

কৃত্রিম জীবন সৃষ্টি করেছে মানুষ। এ নিয়ে বেশ তোলপাড় চলছে চারিদিকে। কী হবে না হবে সেই আশা-আশঙ্কায় দোদুল্যমান সবাই। গত ২০ মে সাইন্স জার্নালের অনলাইন ভার্সনে প্রকাশিত একটি গবেষণাপত্রে একদল বিজ্ঞানী তাদের এই সাফল্যের কথা প্রকাশ করেন। ইন্টারনেট ও নিউজ মিডিয়ায় এ বিষয়ক খবরের অন্ত নেই। তাই সেদিকে আর যাচ্ছি না। তাহলে এই পোস্ট কেন? আসলে ‘সাইন্স’এ প্রকাশিত মূল গবেষণা নিবন্ধটি অনুবাদের চেষ্টা করলাম। প্রচণ্ড আগ্রহী কিছু পাঠক নিশ্চই আছেন। তারাই লক্ষ্য। মোটামুটি আগ্রহীদের জন্যও ‘অভয় বাণী’হিসাবে বলতে পারি, মূল গবেষকরা তাদের এই যুগান্তকারী কাজের কথা ঠিক কী ভাষায় প্রকাশ করছেন সেটাও নিশ্চই আগ্রহোদ্দীপক।

এই পোস্টে ‘অ্যাবস্ট্রাক্ট, ইন্ট্রডাকশন, ডিসকাশন’এই তিনটি সেকশনের অনুবাদ প্রকাশিত হলো। অনুবাদে মূলানুগ থাকার সর্বাত্বক চেষ্টা করেছি। টেকনিক্যাল ডিটেইলের অনুবাদ পোস্টের পাঠযোগ্যতা রক্ষার্থে প্রকাশ করছি না। কপিরাইট ইস্যুও আছে কিছু। আসল কথা হলো পুরো অনুবাদকর্মটিই এখনো প্রক্রিয়াধীন।

বানান, পরিভাষা ও অনুবাদগত ত্রুটি সংশোধণ করে দিলে দ্রুততা ও কৃতজ্ঞতা সাথে সেটা শুধরে নেওয়া হবে। শুভ পাঠ-

রাসায়নিক প্রক্রিয়ায় সংশ্লেষিত জিনোম দ্বারা নিয়ন্ত্রিত ব্যাকটেরিয়া কোষের সৃষ্টি

অ্যাবস্ট্রাক্ট-

এই নিবন্ধে আমরা ১.০৮ Mbp Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0 জিনোমের নকশা, সংশ্লেষণ এবং সন্নিবেশন প্রকাশ করছি, যেখানে ডিজিটাইজড জিনোম সিকুয়েন্সের তথ্য একটি গ্রাহক Mycoplasma capricolumকোষের মধ্যে প্রতিস্থাপন পূর্বক একটি নতুন Mycoplasma mycoidesকোষ প্রস্তুত করা হয়েছে যে কোষটি শুধুমাত্র কৃত্রিম ভাবে সৃষ্ট ক্রোমোজম দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। এই কোষের একমাত্র ডিএনএ’টি কৃত্রিম ভাবে প্রস্তুতকৃত ডিএনএ যেটি গঠনের সময় তাতে সনাক্তকরণ ‘জলছাপ’যোগ করা ছাড়াও অন্যান্য পরিকল্পিত ডিলিশন(মোচন), পলিমরফিজম (বহুরূপ) এবং মিউটেশন (পরিবর্তন) ঘটতে দেওয়া হয়েছে। এই নতুন কোষগুলোর প্রত্যাশিত ফেনোটাইপিক প্রপারটিসমূহ রেয়েছে এবং এরা ক্রমাগত বিভাজনের মাধ্যমে বংশবিস্তারে সক্ষম।

১৯৭৭ সালে স্যানজার এবং তার দল ফেজ φX174 (1) এর পরিপূর্ণ জিন সিকুয়েন্স (অনুক্রম) নির্ণয় করতে সক্ষম হন। এটাই ছিলো প্রথম ডিএনএ যার পূর্ণ সিকুয়েন্স নির্নয় করা হয়। আঠারো বছর পর, ১৯৯৫ সালে আমাদের গবেষক দল সর্বপ্রথম Haemophilus influenzaeনামক বংশবিস্থার সক্ষম ব্যাকটেরিয়ার পুর্ণ জীন সংকেত পাঠোদ্ধারে সক্ষম হয়(২)। সেই প্রথমিক গবেষণার পর থেকে বহুবিধ প্রজাতির জিন সংকেত পাঠের পরিমান সুচকীয় হারে(এক্সপোনেনশিয়ালি) বৃদ্ধি পেয়েছে। গত ২৫ বছরে আমাদের জিন সংকেত ডিজিটাল রুপান্তর করার ক্ষমতা প্রায় আট গুন বৃদ্ধি পেয়েছে। যদিও জিনোমিক তথ্য বোঝার ক্রমাগত প্রচেষ্টা থেকে বহু গননা (কম্পিউটেশনাল) ও পরীক্ষণ পদ্ধতির সুচনা হয়েছে, তবুও আমাদের জিনোম সম্পর্কিত জ্ঞান এখনো বেশ সীমিত। এখনো পর্যন্ত কোনো একক কোষীয় ব্যবস্থার সকল জিনের জৈবিক ভূমিকা পরিপূর্ণভাবে নির্ণিত হয়নি। একটা সাধারণ ব্যাকটেরিয়া কোষে শুধু মাত্র ক্রোমোজোমেই তার সম্পূর্ণ জেনেটিক তথ্য থাকে কিনা? যদি তাই থাকে, তাহলে ডিজিটাল কম্পিউটারে সংরক্ষিত সেই জিন সিকুয়েন্সের তথ্য থেকে কোনো রাসায়নিক প্রকৃয়ায় ডিএনএ প্রস্তুত করে সেটার সাহায্যে একটি জেনেটিক সিস্টেম প্রস্তুত করা কি সম্ভব?

শুধু মাত্র অপরিহার্য জিনসমূহ আছে এমন একটা ন্যুনতম (মিনিমাল) কোষ তৈরির আমাদের ১৫ বছর ব্যাপি প্রচেষ্টার ফল স্বরুপ বড় আকারের ডিএনএ এবং ক্রোমোজম সংশ্লেষণের প্রতি আমাদের আগ্রহ সৃষ্টি হয় । এই গবেষণার সূচনা হয় ১৯৯৫ সালে Mycoplasma genitaliumনামক ব্যাকটেরিয়ার জিন সিকুয়েন্স নির্ণয়ের মধ্যদিয়ে। এই ব্যাকটেরিয়াই এখনো পর্যন্ত জানা সকল অনুজীবের মধ্যে স্বল্পতম সংখ্যক জিন বিশিষ্ট প্রাণি যেটা ল্যাবরেটরিতে স্বাধীন ভাবে বৃদ্ধি পেতে সক্ষম। M.genitaliumএর ৪৮৬টি প্রোটিন সংকেত ধারণকারী জিনের মধ্যে থেকে একে একে ১০০ টির অধিক জিনকে বাদ দিলেও এটি কর্মক্ষম থাকে।

আমরা ক্ষুদ্রাতি ক্ষুদ্র টুকরো থেকে বৃহদাকার ডিএনএ অনু প্রস্তুত করার একটা প্রক্রিয়া উদ্ভাবন করেছি এর সাহায্যে আমরা রাসায়নিক ভাবে সংশ্লেষিত গড়ে ৬kb আকারের ডিএনএ ক্যাসেট থেকে চার ধাপে একটি পূর্ণাঙ্গ কৃত্রিম M.Genitaliumজিনোম প্রস্তুত করতে সক্ষম হই। এ কাজে Saccharomyces cerevisiaeএর মধ্যে ইন ভিট্রো (শরীরের বাইরে পরীক্ষণ পাত্রে সংঘঠিত) এনজাইমিক (উৎসেচকীয়) এবং ইন ভিভো (অনুজীবের মধ্যে সংঘটিত) পুনরুৎপাদন পদ্ধতির মিশ্র প্রক্রিয়া ব্যবহার করা হয়। সম্পূর্ণ কৃত্রিম জিনোমটি (৫৮২,৯৭০bp) ইস্টের সেন্ট্রোমেরিক প্লাজমিড হিসাবে সুস্থিত ভাবে গঠন করা হয় (7)।

গ্রাহক কোষে রাসায়নিক ভাবে প্রস্তুতকৃত ক্রোমোজম প্রতিস্থাপন করতে আমাদের বেশ কিছু বাধা পেরোতে হয়েছে। আমাদের ইস্ট থেকে অক্ষত অবস্থায় ক্রোমোজম বের করার পদ্ধতির উদ্ভাবন করতে হয়েছে। আমাদের শিখতে হয়েছে কিভাবে এই ক্রোমোজমকে কোনো গ্রাহক ব্যাকটেরিয়ার কোষে প্রতিস্থাপন করতে হয় যেন ব্যাকটেরিয়াটি শুধুমাত্র এই কৃত্রিম জিন দ্বারাই নিয়ন্ত্রিত হয়। যেহেতু M.Genitaliumএর বৃদ্ধির হার খুবই ধীর সেহেতু আমরা দুইটি দ্রুত বর্ধনশীল মাইকোপ্লাজমা mycoides subspecies capri (GM12) কে দাতা এবং capricolum subspecies capricolum(CK) কে গ্রাহক হিসেবে ব্যবহার করেছি।

ইস্টের অভ্যন্তর থেকে কৃত্রিম ভাবে প্রস্তুতকৃত জিনোম বের করে আনার পরিবেশ সৃষ্টি এবং প্রতিস্থাপন প্রক্রিয়া সম্পাদন করতে গিয়ে আমরা সম্পূর্ণ ব্যাকটেরিয়াল ক্রোমোজমকে সেন্ট্রোমেট্রিক প্লাজমিড হিসাবে একটি অন্তস্থ M. mycoidesজিনোম সহ ক্লোন করার প্রক্রিয়া উদ্ভাবন করেছি। অবশ্য, আমাদের ইস্ট থেকে M. mycoidesজিনোম আহরণ করে সেটা M. capricolumএ প্রতিস্থাপনের প্রাথমিক প্রচেষ্টা ব্যর্থ হয়। আমরা লক্ষ্যকরি যে দাতা ও গ্রহীতা মাইকোপ্লাজমসমূহের একটি সাধারণ রেস্ট্রিকশন সিস্টেম রয়েছে। দাতা জিনোমকে M. capricolumকোষের মধ্যে মিথিলেটেড করে আমরা পুনর্স্থাপন প্রক্রিয়ার সময় উদ্ভুত রেস্ট্রিকশন থেকে রক্ষা করতে সক্ষম হই। অবশ্য, ইস্টের মধ্যে প্রস্তুতকৃত ব্যাকটেরিয়াল জিনোমসমূহ আনমিথিলেটেড, তাই এটি রেস্ট্রিকশন সিস্টেম থেকে অরক্ষিত। আমরা দাতা ডিএনএকে পরিশুদ্ধ মিথাইলেজ বা অপোরিশোধিত M. mycoidesবাM. capricolumনির্জাসে মিথিলেটেড করে অথবা শুধু গ্রাহক কোষের রেস্ট্রিকশন সিস্টেমকে বিঘ্নিত করে এই রেস্ট্রিকশন ব্যারিয়ার অতিক্রম করতে সক্ষম হই(8)।

এভাবে আমরা আমাদের পুর্বগঠিত সকল গঠন প্রনালী একত্রিত করতে সক্ষম হই এবং সংশ্লেষণ, সন্নিবেশ, ক্লোনিং এবং সফল প্রতিস্থাপনের মাধ্যমে 1.08-Mbp M. mycoides JCVI-syn1.0 জিনোম সহ কোষ সৃষ্টিতে সক্ষম হই যেটি কেবল মাত্র এই কৃত্রিম জিনোম দ্বারা পরিচালিত।

রেজাল্ট-

[পোস্টের পাঠযোগ্যতা রক্ষার উদ্দেশ্যে টেকনিক্যাল সেকশনের অনুবাদ এখানে দেওয়া হলো না]

আলোচনা-

১৯৯৫ সালের মানদন্ড অনুযায়ী জিন সিকুয়েন্স নির্ণয়ের গ্রহনযোগ্য ভুলের হার ছিলো প্রতি ১০০০০ বেস পেয়ার (bp) তে একটি এবং এরকম একটা অনুজীবের জিনোম সিকুয়েন্স নির্ণয় করতে মাসের পর মাস লাগতো। এখন এ প্রক্রিয়ার শুদ্ধতা বেড়েছে বহুগুনে। জিনোমের ৩০-৫০X ব্যপ্তি অস্বাভাবিক নয় এবং দুয়েক দিনের মধ্যেই জিন সিকোয়েন্স নির্ণয় করা সম্ভব। অবশ্য গ্রাহক কোষে জিনোম প্রতিস্থাপন করে একটি নতুন কোষ সৃষ্টি করা, যেটি শুধুমাত্র সেই কৃত্রিম জিনোম দ্বারাই নিয়ন্ত্রিত হবে, এরকম নির্ভুল জিন সিকোয়েন্স নির্ণয় করতে অনেকগুলো মান নিয়ন্ত্রন ধাপ অতিক্রম করতে হয়। যেমন আমাদের সাফল্য অনেক সপ্তাহের জন্য বিঘ্নিত হয়েছিল একটি অপরিহার্য জিনের ডিএনএতে শুধু মাত্র একটি বেস পেয়ার বাদ পড়ে যাওয়ায়। একটি অপরিহার্য জিনের এক মিলিয়ন বেস পেয়ারের মধ্যে মাত্র একটি বাদ পড়াতেই পুরো জিনোমটিই অকার্যকর হয়ে পড়ে, যেখানে ‘অপরিহার্য নয়’জিনোমের এমন অংশে প্রচুর অনুপ্রবেশ ঘটানো(ইনসারশন), মোচন (ডিলিশন) স্বত্তেও জিনোমটির টিকে থাকতে কোনো সমস্যা হয়নি।

আমাদের সংশ্লেষিত কৃত্রিম জিনোমের ট্রান্সপ্লান্টের মাধ্যমে  M. mycoidesএর বৈশিষ্ট্য সহ কোষের উদ্ভব হওয়া থেকে এটা প্রমাণিত হয় যে- যে ডিএনএ সিকুয়েন্সের উপর ভিত্তি করে এই কোষের সৃষ্টি তা একটি জীবন্ত কোষের যথাযথ বৈশিষ্ট্যসমূহ যথেষ্ট নির্ভুল ভাবে ধারণ করতে সক্ষম।

আমাদের এই কৃত্রিম জিনোম সংশ্লেষণ পদ্ধতির সাথে প্রচলিত জিনোম ইঞ্জিনিয়ারিংএর প্রাকৃতিক জিনোম কে বিভিন্ন সন্নিবেশন (ইনসারশন) প্রতিস্থাপন (সাবস্টিটিউশন) ও মোচন (ডিলিশন) মাধ্যমে পরিবর্তন-পরিবর্ধন করার প্রক্রিয়ার সুস্পষ্ট পার্থক্য রয়েছে (18-22)। আমাদের এই গবেষণায় এই নীতিটি প্রমাণিত হয় যে, কম্পিউটারে ডিজাইন করা জিনোম সিকুয়েন্সের সাহায্যে জীবন্ত কোষ প্রস্তুত করা সম্ভব। কোষীয় জিনোমের ডিএনএ সিকুয়েন্সিং এর সাহায্যে ডিজিটাল ফাইল আকারে জেনেটিক ইন্সট্রাকশন চিরকালের জন্য সংরক্ষণ করা সম্ভব। এই নিবন্ধে বর্ণিত কৃত্রিম জিনোমের সাথে প্রকৃতিতে প্রাপ্ত M. mycoidesজিনোমের সীমিত পার্থক্য রয়েছে। অবশ্য যে পদ্ধতিসমূহ আমরা উদ্ভাবন করেছি তা ব্যবহার করে জেনেটিক ইঞ্জিনিয়ারিংএর উন্নয়নের সাথে সাথে নবতর জিনের সংশ্লেষণ ও প্রতিস্থাপন সম্ভব হবে(23)।

রাসায়নিক ভাবে সংশ্লেষিত ডিএনএ খণ্ডসমূহ একত্রিত করে সৃষ্ট জিনোম দ্বারা নিয়ন্ত্রিত কোষকে আমরা বলছি ‘কৃত্রিম কোষ’যদিও এই গ্রাহক কোষের সাইটো প্লাজম কৃত্রিম নয়। সময়ের সাথে সাথে গ্রাহক কোষের সাইটোপ্লাজমে পূর্ব থেকে অবস্থিত প্রোটিন সমূহের ফেনোটাইপিক ইফেক্ট ক্রমাগত হ্রাস পেতে থাকে কারণ নতুন কৃত্রিম জিনোম দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হওয়ার সময় নতুন করে সৃষ্ট প্রোটিন সমূহ কৃত্রিম নকশা অনুযায়ি সৃষ্টি হয়। আবার কৃত্রিম জিনোম ধারণকারী কোষ বিভাজনের মাধ্যমে সৃষ্ট নতুন কোষে আদি সাইটো প্লাজমে অবস্থিত প্রোটিন অনুর প্রভাব কমে যায়। এভাবে বিভাজনের সাথে সাথে তা কমতেই থাকে। জিনোম প্রতিস্থাপনের পরে বিভাজনের মাধ্যমে সৃষ্ট কলোনীতে (যেখানে >৩০ বিভাজন বা >১০^৯গুন লঘুকরণ হয়েছে) সৃষ্ট নতুন কোষ সমূহে আদি গ্রাহক কোষের সাইটোপ্লাজমে অবস্থিত কোনো প্রটিন অনুই উপস্থিত থাকে না। পুর্বের একটি গবেষণায় আমরা যখন প্রথম জিনোম প্রতিস্থাপন প্রক্রিয়া প্রদর্শন করি তখনই এই ঘটনা প্রদর্শিত হয়। কৃত্রিম ভাবে বানানো জিনোম দ্বারা নিয়ন্ত্রিত এই নতুন কোষের বৈশষ্ট্যসমূহ এমন যেন পুরো কোষটিই কৃত্রিমভাবে সৃষ্টি করা হয়েছে (ডিএনএ সফটওয়্যার সফল ভাবে নিজের জন্য হার্ডওয়্যার তৈরি করে নিয়েছে)।

কৃত্রিম কোষ তৈরি করার ক্ষমতা অর্জনের সাথে সাথে এই নতুন সৃষ্ট কোষের ডিএনএ সমূহকে প্রাকৃতিক কোষে প্রাপ্ত ডিএনএ থেকে পৃথক করার জন্য গবেষকরা এসব ডিএনএতে ‘জলছাপ’দেওয়ার প্রয়োজনীয়তা অনুভব করেন। আমরা আমাদের এই গবেষণায় এবং পূর্বের গবেষণা সমূহে সৃষ্ট কৃত্রিম ক্রোমোজোমে জলছাপ প্রয়োগ করেছি।

এই পদ্ধতিসমূহকে যদি সাধারণীকরণ (জেনারালাইজ) করা যায় তাহলে, নকশা তৈরি, সংশ্লেষণ, সন্নিবেশ, এবং কৃত্রিম ক্রোমোজমের প্রতিস্থাপন সংশ্লেষণী জীববিজ্ঞানের উন্নয়নে বাধা হিসাবে থাকবে না। আমাদের প্রত্যাশা ডিএনএ সংশ্লেষণের খরচ পূর্বে উদ্ভাবিত ডিএনএ সিকুয়েন্সিংএর খরচের মত সূচকীয় হারে কমতে থাকবে। সংশ্লেষণের নিম্ন খরচ এবং যথেষ্ট পরিমান সয়ংক্রিয় উৎপাদন ব্যবস্থা কৃত্রিম জিনোমিক্সের নতুন দুয়ার উন্মুক্ত করবে।

এই গবেষণার প্রাথমিক পর্যায় থেকেই আমরা কৃত্রিম জীবন সৃষ্টির বিষয়ে নৈতিক আলোচনা চালিয়ে যাচ্ছি। কৃত্রিম জিনোমিক্সের ব্যবহারিক প্রবৃদ্ধির সাথে সাথে আমরা বহুবিধ দার্শনিক, সামাজিক এবং নৈতিক প্রশ্নের সম্মুখিন হব। এধরণের চলমান আলোচনাকে তাই আমরা উৎসাহিত করি।

মূল গবেষণাপত্রের লিঙ্ক