এক ধরণের কোষকে অন্য ধরণের রূপান্তরিত করা – উদাহরণস্বরূপ, একটি ত্বকের কোষকে নিউরনে – এমন একটি প্রক্রিয়ার মাধ্যমে করা যেতে পারে যা ত্বকের কোষকে একটি “প্লুরিপোটেন্ট” স্টেম সেল হিসাবে প্ররোচিত করা প্রয়োজন, তারপরে একটি নিউরনে বিভক্ত হয়। এমআইটির গবেষকরা এখন একটি সরলীকৃত প্রক্রিয়া তৈরি করেছেন যা স্টেম সেল স্টেজকে বাইপাস করে, একটি ত্বকের কোষকে সরাসরি নিউরনে রূপান্তর করে।
মাউস সেলগুলির সাথে কাজ করে, গবেষকরা একটি রূপান্তর পদ্ধতি তৈরি করেছেন যা অত্যন্ত দক্ষ এবং একক ত্বকের কোষ থেকে 10 টিরও বেশি নিউরন উত্পাদন করতে পারে। যদি মানব কোষগুলিতে প্রতিলিপি করা হয় তবে এই পদ্ধতির ফলে প্রচুর পরিমাণে মোটর নিউরনের প্রজন্মকে সক্ষম করতে পারে, যা সম্ভবত মেরুদণ্ডের আঘাত বা রোগের রোগীদের চিকিত্সার জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে যা গতিশীলতা ক্ষতিগ্রস্থ করে।
বায়োমেডিকাল ইঞ্জিনিয়ারিং এবং কেমিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের ডব্লিউএম কেক কেরিয়ার ডেভেলপমেন্ট প্রফেসর কেটি গ্যাল্লোয়ে বলেছেন, “আমরা ফলন পেতে সক্ষম হয়েছি যেখানে আমরা এই কোষগুলি সেল রিপ্লেসমেন্ট থেরাপির জন্য কার্যকর প্রার্থী হতে পারে কিনা তা নিয়ে প্রশ্ন জিজ্ঞাসা করতে পারি।
থেরাপি হিসাবে এই কোষগুলি বিকাশের দিকে প্রথম পদক্ষেপ হিসাবে, গবেষকরা দেখিয়েছেন যে তারা মোটর নিউরন তৈরি করতে পারে এবং এগুলি ইঁদুরের মস্তিষ্কে খোদাই করতে পারে, যেখানে তারা হোস্ট টিস্যুগুলির সাথে সংহত করেছে।
গ্যাল্লোয়ে হলেন নতুন পদ্ধতিটি বর্ণনা করে দুটি কাগজপত্রের সিনিয়র লেখক, যা আজ প্রদর্শিত হয় সেল সিস্টেম। এমআইটি স্নাতক শিক্ষার্থী নাথান ওয়াং উভয় গবেষণাপত্রের প্রধান লেখক।
ত্বক থেকে নিউরনগুলিতে
প্রায় 20 বছর আগে, জাপানের বিজ্ঞানীরা দেখিয়েছিলেন যে ত্বকের কোষগুলিতে চারটি ট্রান্সক্রিপশন কারণ সরবরাহ করে তারা তাদের প্ররোচিত প্লুরিপোটেন্ট স্টেম সেল (আইপিএসসি) হয়ে উঠতে পারে। ভ্রূণের স্টেম সেলগুলির অনুরূপ, আইপিএসসিগুলি অন্যান্য অনেক কোষের মধ্যে পৃথক করা যেতে পারে। এই কৌশলটি ভালভাবে কাজ করে, তবে এটি বেশ কয়েক সপ্তাহ সময় নেয় এবং অনেকগুলি কোষ সম্পূর্ণরূপে পরিপক্ক কোষের প্রকারে স্থানান্তরিত হয় না।
গ্যাল্লোয়ে বলেছেন, “প্রায়শই, পুনঃপ্রক্রোমিংয়ের অন্যতম চ্যালেঞ্জ হ’ল কোষগুলি মধ্যবর্তী রাজ্যে আটকে যেতে পারে,” গ্যাল্লোয়ে বলেছেন। “সুতরাং, আমরা সরাসরি রূপান্তর ব্যবহার করছি, যেখানে আইপিএসসি মধ্যবর্তী মধ্য দিয়ে যাওয়ার পরিবর্তে আমরা সরাসরি সোম্যাটিক সেল থেকে মোটর নিউরনে যাচ্ছি” “
গ্যাল্লোয়ের গবেষণা গ্রুপ এবং অন্যান্যরা এর আগে এই ধরণের সরাসরি রূপান্তর প্রদর্শন করেছে, তবে খুব কম ফলন সহ – 1 শতাংশেরও কম। গ্যাল্লোয়ের আগের কাজগুলিতে, তিনি ছয় ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর এবং আরও দুটি প্রোটিনের সংমিশ্রণ ব্যবহার করেছেন যা কোষের বিস্তারকে উত্সাহিত করে। এই আটটি জিনের প্রত্যেককে পৃথক ভাইরাল ভেক্টর ব্যবহার করে বিতরণ করা হয়েছিল, এটি প্রতিটি কক্ষে প্রতিটি সঠিক স্তরে প্রকাশ করা হয়েছে তা নিশ্চিত করা কঠিন করে তোলে।
নতুন প্রথম সেল সিস্টেম কাগজপত্র, গ্যাল্লোয়ে এবং তার শিক্ষার্থীরা প্রক্রিয়াটি প্রবাহিত করার একটি উপায়ের কথা জানিয়েছিল যাতে ত্বকের কোষগুলি কেবল তিনটি ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর ব্যবহার করে মোটর নিউরনে রূপান্তরিত হতে পারে, পাশাপাশি দুটি জিন যা কোষকে একটি অত্যন্ত প্রসারিত অবস্থায় নিয়ে যায়।
মাউস সেলগুলি ব্যবহার করে, গবেষকরা মূল ছয় ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টর দিয়ে শুরু করেছিলেন এবং একবারে তাদের ফেলে দেওয়ার সাথে পরীক্ষা করেছিলেন, যতক্ষণ না তারা তিনটি – এনজিএন 2, আইএসএল 1, এবং এলএইচএক্স 3 এর সংমিশ্রণে পৌঁছায় – যা নিউরনে রূপান্তর সফলভাবে সম্পূর্ণ করতে পারে।
একবার জিনের সংখ্যা তিনে নেমে গেলে, গবেষকরা তাদের তিনটিই সরবরাহ করতে একক পরিবর্তিত ভাইরাস ব্যবহার করতে পারেন, যাতে প্রতিটি কোষ প্রতিটি জিনকে সঠিক স্তরে প্রকাশ করে তা নিশ্চিত করতে দেয়।
একটি পৃথক ভাইরাস ব্যবহার করে, গবেষকরা পি 53 ডিডি এনকোডিং জিনগুলি এবং এইচআরএগুলির একটি রূপান্তরিত সংস্করণও সরবরাহ করেছিলেন। এই জিনগুলি নিউরনে রূপান্তর শুরু করার আগে ত্বকের কোষগুলিকে বহুবার বিভক্ত করতে চালিত করে, প্রায় 1,100 শতাংশ নিউরনের উচ্চ ফলন দেয়।
“আপনি যদি সত্যিকারের উচ্চ স্তরে ট্রান্সক্রিপশন কারণগুলি প্রকাশ করতে চান তবে পুনরায় প্রোগ্রামিং হারগুলি সত্যিই কম হবে, তবে হাইপারপ্রোলিফেরেটিভ কোষগুলি আরও গ্রহণযোগ্য। এটি যেমন তারা রূপান্তরকরণের জন্য সম্ভাব্য হয়ে উঠেছে, এবং তারপরে তারা ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরের স্তরে আরও বেশি গ্রহণযোগ্য হয়ে ওঠে,” গ্যালোয়ে বলেছেন।
গবেষকরা ট্রান্সক্রিপশন ফ্যাক্টরের কিছুটা আলাদা সংমিশ্রণও বিকাশ করেছিলেন যা তাদের মানব কোষ ব্যবহার করে একই সরাসরি রূপান্তর করতে দেয়, তবে কম দক্ষতার হারের সাথে – 10 থেকে 30 শতাংশের মধ্যে, গবেষকরা অনুমান করেন। এই প্রক্রিয়াটি প্রায় পাঁচ সপ্তাহ সময় নেয়, যা কোষগুলিকে প্রথমে আইপিএসসিগুলিতে রূপান্তর করার চেয়ে কিছুটা দ্রুত এবং তারপরে সেগুলি নিউরনে রূপান্তরিত করে।
রোপন সেল
একবার গবেষকরা জিনের সর্বোত্তম সংমিশ্রণটি সরবরাহ করার জন্য চিহ্নিত করলেন, তারা তাদের বিতরণ করার সর্বোত্তম উপায়গুলিতে কাজ শুরু করেছিলেন, যা ছিল দ্বিতীয়টির কেন্দ্রবিন্দু সেল সিস্টেম কাগজ।
তারা তিনটি পৃথক ডেলিভারি ভাইরাস চেষ্টা করে দেখেছে যে একটি রেট্রোভাইরাস রূপান্তরকরণের সবচেয়ে দক্ষ হার অর্জন করেছে। থালাটিতে উত্থিত কোষগুলির ঘনত্ব হ্রাস করা মোটর নিউরনের সামগ্রিক ফলন উন্নত করতে সহায়তা করে। এই অনুকূলিত প্রক্রিয়া, যা মাউস কোষগুলিতে প্রায় দুই সপ্তাহ সময় নেয়, এক হাজারেরও বেশি ফলন অর্জন করে।
বোস্টন বিশ্ববিদ্যালয়ের সহকর্মীদের সাথে কাজ করা, গবেষকরা তখন পরীক্ষা করেছিলেন যে এই মোটর নিউরনগুলি সফলভাবে ইঁদুরগুলিতে নিযুক্ত করা যেতে পারে কিনা। তারা স্ট্রিটাম নামে পরিচিত মস্তিষ্কের একটি অংশে কোষগুলি সরবরাহ করেছিল, যা মোটর নিয়ন্ত্রণ এবং অন্যান্য ক্রিয়াকলাপের সাথে জড়িত।
দুই সপ্তাহ পরে, গবেষকরা দেখতে পান যে অনেকগুলি নিউরন বেঁচে গিয়েছিল এবং মনে হয় অন্যান্য মস্তিষ্কের কোষগুলির সাথে সংযোগ তৈরি করছে। যখন কোনও ডিশে জন্মে, এই কোষগুলি অন্যান্য নিউরনের সাথে যোগাযোগের দক্ষতার পরামর্শ দিয়ে পরিমাপযোগ্য বৈদ্যুতিক ক্রিয়াকলাপ এবং ক্যালসিয়াম সিগন্যালিং দেখিয়েছিল। গবেষকরা এখন এই নিউরনগুলিকে মেরুদণ্ডের কর্ডে রোপনের সম্ভাবনাটি অন্বেষণ করার আশা করছেন।
এমআইটি দলটি মানব কোষ রূপান্তরকরণের জন্য এই প্রক্রিয়াটির দক্ষতা বাড়ানোরও আশাবাদী, যা প্রচুর পরিমাণে নিউরন প্রজন্মের জন্য অনুমতি দিতে পারে যা মেরুদণ্ডের কর্ডের আঘাত বা রোগের চিকিত্সার জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে যা মোটর নিয়ন্ত্রণকে প্রভাবিত করে, যেমন ALS। আইপিএসসি থেকে প্রাপ্ত নিউরন ব্যবহার করে ক্লিনিকাল ট্রায়ালগুলি এখন এএলএসের চিকিত্সার জন্য চলছে, তবে এই জাতীয় চিকিত্সার জন্য উপলব্ধ কোষের সংখ্যা প্রসারিত করা মানুষের মধ্যে আরও ব্যাপক ব্যবহারের জন্য তাদের পরীক্ষা করা এবং বিকাশ করা আরও সহজ করে তুলতে পারে, গ্যালোয় বলেছেন।
গবেষণাটি জাতীয় জেনারেল মেডিকেল সায়েন্সেস এবং ন্যাশনাল সায়েন্স ফাউন্ডেশন গ্র্যাজুয়েট রিসার্চ ফেলোশিপ প্রোগ্রাম দ্বারা অর্থায়ন করা হয়েছিল।