একটি ক্ষুদ্র রসায়ন হ্যাক সবেমাত্র এমআরএনএ ভ্যাকসিনগুলি নিরাপদ, শক্তিশালী এবং স্মার্ট করে তুলেছে

একটি নতুন কাগজ মধ্যে প্রকৃতি বায়োমেডিকাল ইঞ্জিনিয়ারিংপেনসিলভেনিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষকরা দেখিয়েছেন যে এমআরএনএ সরবরাহকারী লিপিড ন্যানো পার্টিকেলস (এলএনপি) এর একটি মূল উপাদান আয়নজেবল লিপিডের কাঠামো টুইট করে, কেবল প্রদাহকে হ্রাস করে না, তবে সিওভিড -19 থেকে ক্যান্সার থেকে শুরু করে রোগের পরিসীমা প্রতিরোধ বা চিকিত্সার জন্য ভ্যাকসিনের কার্যকারিতাও বাড়িয়ে তোলে।

মূল পরিবর্তন? ফেনল গ্রুপ যুক্ত করা, জলপাই তেলের মতো খাবারগুলিতে বিখ্যাত অ্যান্টি-ইনফ্ল্যামেটরি বৈশিষ্ট্যগুলির সাথে রাসায়নিক যৌগগুলি। বায়োঞ্জিনিয়ারিং (বিই) এর সহযোগী অধ্যাপক এবং কাগজের সিনিয়র লেখক মাইকেল জে মিচেল বলেছেন, “মূলত এই লিপিডগুলির রেসিপিটি পরিবর্তন করে আমরা তাদের কম পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া দিয়ে আরও ভাল কাজ করতে সক্ষম হয়েছি।” “এটি একটি জয়।”

রেসিপি সংশোধন

এখন অবধি, এলএনপিগুলিতে আয়নযোগ্য লিপিডগুলি – এলএনপিগুলিতে চার ধরণের লিপিডগুলির মধ্যে একটি, এবং যুক্তিযুক্তভাবে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ – মূলত রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলি ব্যবহার করে সংশ্লেষ করা হয়েছে যা দুটি উপাদানকে একটি নতুন অণুতে একত্রিত করে, অনেকটা একসাথে একটি স্যান্ডউইচের দুটি অংশের মতো।

মিচেল ল্যাবের প্রাক্তন পোস্টডক্টোরাল ফেলো এবং কাগজের সহ-প্রথম লেখক নিনকিয়াং গং বলেছেন, “এই প্রক্রিয়াগুলি এত সফল হয়েছে, বিকল্পগুলির সন্ধানের জন্য খুব বেশি প্রচেষ্টা হয়নি।”

রসায়নের ইতিহাসের দিকে ফিরে তাকালে, দলটি একটি বিকল্প পদ্ধতির সন্ধান করেছিল: এক শতাব্দীরও বেশি আগে এটি আবিষ্কার করেছিলেন এমন জার্মান রসায়নবিদ নামে নামকরণ করা ম্যানিচ প্রতিক্রিয়া।

দুটি উপাদানগুলির পরিবর্তে, মান্নিচ প্রতিক্রিয়াটি তিনটি পূর্ববর্তীদের একত্রিত করে, বিভিন্ন ধরণের আণবিক ফলাফলের জন্য অনুমতি দেয়। “আমরা কয়েকশো নতুন লিপিড তৈরি করতে সক্ষম হয়েছি,” গং বলেছেন।

লিপিডগুলির “লাইব্রেরি” অন্বেষণে দলকে আবিষ্কার করতে পরিচালিত করেছিল যে একটি ফেনল গ্রুপ যুক্ত করা – হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেনের সংমিশ্রণ কার্বন অণুগুলির একটি রিংয়ের সাথে সংযুক্ত – যথেষ্ট পরিমাণে প্রদাহ হ্রাস করেছে।

গং বলেন, “এটি গোপন সসের মতো এক ধরণের।” “ফেনল গ্রুপটি কেবল এলএনপিগুলির সাথে সম্পর্কিত পার্শ্ব প্রতিক্রিয়াগুলি হ্রাস করে না, তবে তাদের কার্যকারিতা উন্নত করে।”

ফেনোলস শক্তি

পূর্ববর্তী গবেষণায় দেখা গেছে যে ফেনোলযুক্ত যৌগগুলি ফ্রি র‌্যাডিক্যালগুলির ক্ষতিকারক প্রভাবগুলি, অণুযুক্ত ইলেক্ট্রনগুলির সাথে অণুগুলি দেহের রসায়ন ব্যাহত করতে পারে তা উপেক্ষা করে প্রদাহ হ্রাস করে।

অনেকগুলি ফ্রি র‌্যাডিকাল এবং খুব কম অ্যান্টিঅক্সিডেন্টগুলির ফলে “অক্সিডেটিভ স্ট্রেস” দেখা দেয় যা প্রোটিনকে হ্রাস করে, জেনেটিক উপাদানকে ক্ষতিগ্রস্থ করে এবং এমনকি কোষগুলিকে হত্যা করতে পারে।

অক্সিডেটিভ স্ট্রেসের সাথে সম্পর্কিত বিভিন্ন চিহ্নিতকারী পরীক্ষা করে গবেষকরা বিভিন্ন লিপিড ব্যবহার করে তৈরি এলএনপিগুলির প্রদাহজনক প্রভাবগুলির সাথে তুলনা করেন।

“সেরা পারফরম্যান্সিং এলএনপি, যা আমরা ম্যাননিচ প্রতিক্রিয়া দ্বারা উত্পাদিত ফেনলযুক্ত আয়নযোগ্য লিপিড ব্যবহার করে তৈরি করেছি, আসলে কম প্রদাহ সৃষ্টি করেছিল,” এমিলি হ্যান বলেছেন, ডক্টরাল শিক্ষার্থী এবং কাগজের সহ-লেখক।

কম প্রদাহ, উচ্চতর পারফরম্যান্স

হ্রাস প্রদাহের এই উত্সাহজনক লক্ষণগুলির সাথে, গবেষকরা পরবর্তী সময়ে পরীক্ষা করেছেন যে নতুন লিপিডগুলিও ভ্যাকসিনের কার্যকারিতা উন্নত করেছে কিনা।

একাধিক পরীক্ষা-নিরীক্ষা জুড়ে, সি-এ 16 এলএনপিগুলি, যা সর্বাধিক অ্যান্টি-ইনফ্লেমেটরি লিপিডকে অন্তর্ভুক্ত করে, অন-বাজারে এমআরএনএ প্রযুক্তিতে ব্যবহৃত এলএনপিগুলিকে ছাড়িয়ে যায়।

মিচেল ল্যাবের পোস্টডক্টোরাল ফেলো এবং কাগজের সহ-প্রথম লেখক ডংগুন কিম বলেছেন, “অক্সিডেটিভ স্ট্রেস হ্রাস করা এলএনপিদের পক্ষে তাদের কাজ করা সহজ করে তোলে।”

সি-এ 16 এলএনপিগুলি কেবল দীর্ঘস্থায়ী প্রভাব তৈরি করে না, তবে সিআরআইএসপিআর এবং ক্যান্সারের চিকিত্সার জন্য ভ্যাকসিনগুলির সামর্থ্যের মতো জিন-সম্পাদনা সরঞ্জামগুলির কার্যকারিতাও উন্নত করেছে।

জেনেটিক ডিজিজ, ক্যান্সার এবং কোভিড -19 লড়াই করা

নতুন সি-এ 16 লিপিডগুলি একটি প্রাণী মডেলটিতে কতটা ভাল কাজ করেছে তা পরীক্ষা করার জন্য, গবেষকরা প্রথমে তাদের কোষগুলিতে সরবরাহ করার জন্য ব্যবহার করেছিলেন যা ফায়ারফ্লাইসকে আলোকিত করে তোলে-জেনেটিক নির্দেশাবলীর শক্তি পরীক্ষা করার জন্য একটি ক্লাসিক পরীক্ষা।

ইঁদুরের আভা প্রায় 15 গুণ উজ্জ্বল ছিল, অনপ্যাট্রোতে ব্যবহৃত এলএনপিগুলির তুলনায়, এটি একটি বিরল জেনেটিক লিভারের রোগের বংশগত ট্রান্সস্টাইরেটিন অ্যামাইলয়েডোসিস (এইচটিটিআর) এর জন্য একটি এফডিএ-অনুমোদিত চিকিত্সা।

সি-এ 16 লিপিডগুলি সিআরআইএসপিআর-এর মতো জিন-সম্পাদনা সরঞ্জামগুলিকে সহায়তা করে যে হ্যাটারের কারণ হয়ে দাঁড়ায় ত্রুটিযুক্ত জিনকে আরও ভাল কাজ করতে পারে। প্রকৃতপক্ষে, তারা বর্তমান বিতরণ পদ্ধতির তুলনায় মাউস মডেলটিতে চিকিত্সার কার্যকারিতা দ্বিগুণ করেছে।

ক্যান্সারের চিকিত্সায়, ফলাফলগুলি ঠিক তেমন আকর্ষণীয় ছিল। মেলানোমার একটি প্রাণী মডেলটিতে, সি-এ 16 লিপিডগুলির সাথে সরবরাহ করা একটি এমআরএনএ ক্যান্সার চিকিত্সা টিউমারগুলি কোভিড -19 ভ্যাকসিনগুলিতে ব্যবহৃত এলএনপিগুলির সাথে সরবরাহ করা একই চিকিত্সার চেয়ে তিনগুণ বেশি কার্যকরভাবে সঙ্কুচিত করে। নতুন লিপিডগুলি ক্যান্সার-লড়াইকারী টি কোষগুলিকে একটি উত্সাহ দিয়েছে, তাদের টিউমার কোষগুলিকে আরও দক্ষতার সাথে সনাক্ত করতে এবং ধ্বংস করতে সহায়তা করে-এবং কম অক্সিডেটিভ স্ট্রেস সহ।

অবশেষে, যখন দলটি কোভিড -19 এমআরএনএ ভ্যাকসিনগুলি প্রস্তুত করার জন্য সি-এ 16 লিপিডগুলি ব্যবহার করেছিল, তখন প্রাণীর মডেলগুলিতে প্রতিরোধ ক্ষমতা স্ট্যান্ডার্ড ফর্মুলেশনের চেয়ে পাঁচগুণ বেশি শক্তিশালী ছিল।

কিম বলেছেন, “সেলুলার যন্ত্রপাতিগুলিতে কম বাধা সৃষ্টি করে, নতুন, ফেনলযুক্ত লিপিডগুলি এলএনপি অ্যাপ্লিকেশনগুলির বিস্তৃত পরিসীমা বাড়িয়ে তুলতে পারে,” কিম বলেছেন।

পুরানো রসায়ন, নতুন সীমান্ত

এমআরএনএ ভ্যাকসিনগুলিতে পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া হ্রাস করার জন্য নতুন লিপিডগুলির তাত্ক্ষণিক সম্ভাবনার তদন্তের পাশাপাশি, গবেষকরা ম্যাননিচ প্রতিক্রিয়ার মতো উপেক্ষা করা রাসায়নিক প্রক্রিয়াগুলি কীভাবে নতুন এলএনপি-বর্ধনকারী রেসিপিগুলি আনলক করতে পারে তা অন্বেষণ করার অপেক্ষায় রয়েছেন।

মিচেল বলেছেন, “আমরা এক শতাব্দী আগে আবিষ্কার করা একটি প্রতিক্রিয়া প্রয়োগ করার চেষ্টা করেছি এবং দেখেছি যে এটি কাটিয়া প্রান্তের চিকিত্সা চিকিত্সার উন্নতি করতে পারে,” মিচেল বলেছেন। “আর কী কী পুনরায় আবিষ্কার করা যায় তা কল্পনা করা উত্তেজনাপূর্ণ।”

এই গবেষণাটি পেনসিলভেনিয়া স্কুল অফ ইঞ্জিনিয়ারিং অ্যান্ড অ্যাপ্লাইড সায়েন্স (পেন ইঞ্জিনিয়ারিং) এবং পেরেলম্যান স্কুল অফ মেডিসিন (পেন মেডিসিন) (পেন মেডিসিন) এ পরিচালিত হয়েছিল এবং এটি মার্কিন জাতীয় স্বাস্থ্য ইনস্টিটিউটস অফ হেলথ (এনআইএইচ) ডিরেক্টর এর নতুন উদ্ভাবক পুরষ্কার (ডিপি 2 টিআর 10027776) দ্বারা সমর্থিত, ক্যাসি ফাউন্ডেশন কেরিয়ারে (ক্যাস (সিবিইটি -2145491), আমেরিকান ক্যান্সার সোসাইটি (আরএসজি -22-122-01-ইটি), দুটি ইউএস ন্যাশনাল সায়েন্স ফাউন্ডেশন গ্র্যাজুয়েট রিসার্চ ফেলোশিপস (ডিজে 1845298, ডিজে 1845298), একটি জিইএম/জাতীয় ক্যান্সার ইনস্টিটিউট প্রি-ডক টু পোস্ট-ডক ট্রানজিশন পুরষ্কার (এফ 99 সিএ 28294)।

অতিরিক্ত সহ-লেখকদের মধ্যে রয়েছে রোহান পালঙ্কি, কিয়াংকিয়াং শি, জিউক্সিয়াং হান, লুলু জিউ, জঙ্কাও জু এবং পেন ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের খ্রিস্টান জি ফিগুয়েরো-পার্পা; ড্রু ওয়েইসম্যান, মোহামাদ-গ্যাব্রিয়েল আলামেহ, রাকান এল-মায়তা এবং পেন মেডিসিনের গারিমা দ্বিবেদী; এবং ইউএসটিসি -র জিলিন মেনগ, তিয়ানু লুও এবং জিংহং লি।