গবেষকরা আণবিক জীববিজ্ঞানের একটি বাধা অতিক্রম করে জীবন্ত কোষের জটিল মাইক্রোস্কোপিক অভ্যন্তরকে একই সাথে একাধিক রঙে ম্যাপ করার জন্য একটি নতুন কৌশল তৈরি করেছেন। বেঙ্গালুরুতে জওহরলাল নেহরু সেন্টার ফর অ্যাডভান্সড সায়েন্টিফিক রিসার্চ (জেএনসিএএসআর) এর গবেষকরা অ্যাফিনিটি এনকোডিং নামে একটি পদ্ধতি ডিজাইন করেছেন, যা সিন্থেটিক, কুমড়া-আকৃতির আণবিক পাত্রের উপর নির্ভর করে যা বিভিন্ন মাত্রার গ্রিপ সহ সেলুলার লক্ষ্যগুলি ধরে রাখে। তারা তাদের লক্ষ্যে কতটা শক্তভাবে আঁকড়ে আছে তার উপর ভিত্তি করে ফ্লুরোসেন্ট ট্যাগগুলিকে বেছে বেছে ধুয়ে ফেলে এবং প্রতিস্থাপন করে, দলটি বিভিন্ন ফ্লুরোসেন্ট রঙে অভ্যন্তরীণ কোষের কাঠামো আঁকাতে সফল হয়েছিল। পদ্ধতিটি এমনকি তাদের লাইভ টিস্যুতে চার রঙের জৈবিক মানচিত্র তৈরি করার অনুমতি দেয়।
জৈবিক সিস্টেমগুলি কীভাবে কাজ করে তা বোঝার জন্য, বিজ্ঞানীদের অবশ্যই বাস্তব সময়ে একটি কোষের ভিতরে একসাথে কাজ করা একাধিক জৈব অণু পর্যবেক্ষণ করতে হবে। বছরের পর বছর ধরে, তারা বায়োর্থোগোনাল রসায়নের উপর নির্ভর করে। এগুলি হল বিশেষ রাসায়নিক বিক্রিয়া, যা প্রায়শই আণবিক ক্লিক রসায়ন হিসাবে বর্ণনা করা হয়, যা সাধারণ জৈবিক প্রক্রিয়াগুলিকে বিরক্ত না করে নির্দিষ্ট সেলুলার অংশগুলিতে ফ্লুরোসেন্ট লেবেল স্ন্যাপ করে। যাইহোক, গবেষকরা এই পদ্ধতি দিয়ে একটি দেয়ালে আঘাত করেছেন। দুর্ঘটনাক্রমে একে অপরের সাথে হস্তক্ষেপ না করে জীবন্ত প্রাণীর অভ্যন্তরে রঙিন কোষের কাঠামোতে রাসায়নিক বিক্রিয়া সেট আপ করা অসাধারণভাবে কঠিন। ফলস্বরূপ, বিজ্ঞানীরা মূলত একটি সময়ে শুধুমাত্র দুটি সেলুলার কাঠামো পর্যবেক্ষণে সীমাবদ্ধ, আধুনিক ফ্লুরোসেন্স মাইক্রোস্কোপের বেশিরভাগ ক্যামেরা চ্যানেল অব্যবহৃত রেখে গেছেন।
দলটি প্রকৃতি থেকে অনুপ্রেরণা নিয়ে একটি বিকল্প সমাধান খুঁজে পেয়েছে। কোষগুলিকে স্বতন্ত্র রাসায়নিক প্রতিক্রিয়াগুলির একটি গোলকধাঁধায় পড়তে বাধ্য করার পরিবর্তে, গবেষকরা শারীরিক আঠালোতা, বা আবদ্ধ সম্বন্ধে পার্থক্য ব্যবহার করে রঙের পরিচয় এনকোড করার সিদ্ধান্ত নিয়েছিলেন। তারা সুপ্রামোলিকুলার হোস্ট-গেস্ট কেমিস্ট্রি নামে একটি কৌশলের দিকে মনোনিবেশ করেছিল, কিউকারবিট[7]ইউরিল নামক একটি সিন্থেটিক ফাঁপা অণু নির্বাচন করে, যা কেবল CB[7] নামে পরিচিত। একটি ফাঁপা ব্যারেল বা ক্ষুদ্র কুমড়ার মতো আকৃতির, CB[7] একটি হোস্ট হিসাবে কাজ করে যা এর গহ্বরের ভিতরে ছোট 'অতিথি' অণুগুলিকে আবদ্ধ করতে পারে।
CB[7] কে দুটি বায়োকম্প্যাটিবল গেস্ট অণুর সাথে জোড়া লাগানোর মাধ্যমে এই সাফল্য এসেছে যা এটিকে বিভিন্ন শক্তির সাথে আবদ্ধ করে। 1-অ্যাডামান্টিলামাইন নামে একজন অতিথি, একটি ব্যতিক্রমী দৃঢ়, অতি-উচ্চ-সম্বন্ধযুক্ত গ্রিপ সহ CB[7] এর সাথে আবদ্ধ হয়। দ্বিতীয় অতিথি, p-xylenediamine, স্থিতিশীল ইমেজিংয়ের জন্য যথেষ্ট সুরক্ষিতভাবে আবদ্ধ করে, তবে প্রথমটির তুলনায় প্রায় এক মিলিয়ন গুণ বেশি দুর্বল। এই পার্থক্যটি একটি ভবিষ্যদ্বাণীযোগ্য শ্রেণিবিন্যাস তৈরি করেছে যা বিজ্ঞানীরা হেরফের করতে পারে।
সিস্টেমটি কীভাবে কাজ করে তা প্রদর্শনের জন্য, বিজ্ঞানীরা শক্তিশালী বাইন্ডারটিকে মাইক্রোটিউবুলস নামক কোষের স্ক্যাফোল্ডে এবং দুর্বল বাইন্ডারটিকে অ্যাক্টিন ফিলামেন্ট নামক সূক্ষ্ম কাঠামোগত স্ট্র্যান্ডের সাথে সংযুক্ত করেছিলেন। তারা প্রথমে একটি উজ্জ্বল লাল ফ্লুরোসেন্ট রঞ্জক বহনকারী CB[7] খাঁচা দিয়ে কোষগুলিকে প্লাবিত করেছিল, যার ফলে মাইক্রোটিউবুল এবং অ্যাক্টিন উভয়ই একই রঙে একসাথে জ্বলতে থাকে।
এর পরে, তারা একটি মৃদু ধোয়ার প্রবর্তন করেছে যাতে বিনামূল্যে, ট্যাগবিহীন অ্যাডাম্যান্টাইল্যামিন অণু রয়েছে। যেহেতু এই মুক্ত অণুগুলি দুর্বল অ্যাক্টিন ট্যাগের চেয়ে CB[7] খাঁচাগুলির জন্য অনেক বেশি ক্ষুধার্ত ছিল, তারা সহজেই অ্যাক্টিন থেকে লাল খাঁচাগুলিকে ছিটকে দেয়, তিন মিনিটের মধ্যে এর লাল আভা সম্পূর্ণরূপে মুছে ফেলে। এদিকে, মাইক্রোটিউবুলে শক্তভাবে আবদ্ধ খাঁচাগুলি ছেড়ে দিতে অস্বীকার করে, প্রাণবন্ত লাল হয়ে থাকে। অবশেষে, দলটি একটি সবুজ রং বহনকারী CB[7] খাঁচাগুলির একটি নতুন ব্যাচ প্রবর্তন করে। কারণ শুধুমাত্র অ্যাক্টিন টার্গেটগুলি খালি ছিল, তারা সবুজ খাঁচাগুলিকে স্কুপ করেছিল। মাত্র কয়েকটি অনুক্রমিক ধাপে, একটি একক ধরনের আণবিক খাঁচা পরিষ্কারভাবে দুটি পরস্পর সংযুক্ত কাঠামোকে কোনো বর্ণালী মিশ্রণ ছাড়াই স্বতন্ত্র লাল এবং সবুজ চ্যানেলে পৃথক করেছে।
দলটি নিশ্চিত করেছে যে এই গতিশীল বিনিময়টি বেশ কয়েকটি ক্রমবর্ধমান জটিল পরীক্ষার ক্ষেত্র জুড়ে কাজ করেছে। তারা পরীক্ষা টিউবে নীতিটি যাচাই করেছে, এটিকে সংস্কৃত মানব কোষের মধ্যে নিশ্চিত করেছে এবং প্রাপ্তবয়স্ক ফলের মাছি থেকে সফলভাবে বক্ষের পেশীর অংশগুলি চিত্রিত করেছে। পরীক্ষাটিকে গতিশীল জীবন ব্যবস্থায় নিয়ে গিয়ে, তারা ফল মাছি লার্ভার জীবন্ত অন্ত্রের টিস্যুতে মাইক্রোটিউবুল এবং অ্যাক্টিন লেবেল করার জন্য বিশেষ টার্গেটিং ওষুধ ব্যবহার করেছিল, যা দেখায় যে বাস্তুচ্যুত রঞ্জকগুলি জীবের ক্ষতি না করে ত্রিশ মিনিটের মধ্যে ক্ষতিকারকভাবে পরিষ্কার করা হয়েছিল।
আরও এক ধাপ এগিয়ে, গবেষকরা তাদের দুই-স্তরের হোস্ট-গেস্ট সিস্টেমকে দুটি ক্লাসিক সমযোজী ক্লিক প্রতিক্রিয়ার সাথে একত্রিত করেছেন। রাসায়নিক বিক্রিয়ার সাথে আনুগত্যের পার্থক্যগুলিকে একত্রিত করে, তারা একসাথে চারটি পৃথক রঙে মানব কোষের অত্যাশ্চর্য সুপার-রেজোলিউশন চিত্রগুলি ক্যাপচার করেছে, স্পষ্টভাবে অ্যাক্টিন, মাইক্রোটিউবুলস, শক্তি-উত্পাদক মাইটোকন্ড্রিয়া এবং চিনিযুক্ত পৃষ্ঠের গ্লাইকানগুলিকে আলাদা করে।
এই আবিষ্কারটি জৈবিক ব্যবস্থা, ওষুধ এবং আধুনিক স্বাস্থ্যসেবা সম্পর্কে আমাদের বোঝার উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নতি করতে পারে। ঐতিহ্যগত দুই-রঙের বাধা ভেঙ্গে, এই স্কেলযোগ্য ইমেজিং প্ল্যাটফর্মটি গবেষকদের জীবন্ত টিস্যুগুলির আরও ব্যাপক স্থানিক মানচিত্র তৈরি করতে দেয়, নাটকীয়ভাবে সেলুলার যন্ত্রপাতি সম্পর্কে আমাদের বোঝার উন্নতি করে এবং জীবন রক্ষাকারী থেরাপিউটিকস আবিষ্কারকে ত্বরান্বিত করে।
