পৃথিবীতে প্রাণ সম্ভবত ৫০ লাখ ভিন্ন ভিন্ন প্রোটিনকে ব্যবহার বা কাজে লাগিয়ে থাকে। প্রতিটি প্রোটিন কি কাজ করে তা কোনভাবেই পরিষ্কার নয়। সরলতম ব্যাকটেরিয়াতেও এমন সব প্রোটিন আছে যেগুলোর কাজ বিজ্ঞানীরা শনাক্ত করতে পারেন না। অথচ এই প্রোটিনগুলো ব্যাকটেরিয়ার কাছে স্পষ্টতই অপরিহার্য। কারণ, এসব প্রোটিনের জিনের অভাবে ব্যাকটেরিয়া মরে যায়।
সুনির্দিষ্ট অনেক প্রোটিনের কাজ কারবার নিয়ে এখনও ধোঁয়াশা রয়ে গেছে। তবে প্রকৃতিজাত প্রোটিনগুলো যত রকমের কাজ করতে পারে সেগুলোর সমষ্টিগত সক্ষমতা সুপরিচিত। এই প্রোটিনগুলোর ক্রিয়াকলাপের জন্যই রয়ে গেছে এই প্রাণময় জগত। ফুলের বীজ থেকে প্রবাল, জেলিফিশ থেকে মস্তিষ্ক পর্যন্ত প্রাণের যত রকমের রাসায়নিক ও ভৌত দক্ষতা, কুশলতা, নৈপুণ্য আছে সবই সম্ভব হয়ে উঠেছে প্রোটিনের ক্রিয়াকলাপের কারণে। প্রোটিন থেকেই সৃষ্টি হয় কাঠ, পাতা, মাংস ও হাড়ের মতো পদার্থ।
সিনথেটিক বায়োলজি, জিন প্রকৌশল প্রভৃতির বদৌলতে আজ সেই প্রোটিন একান্ত প্রকৃতির ওপর নির্ভর করে না থেকে কৃত্রিম উপায়েও তৈরি করা সম্ভব হয়ে উঠেছে। কিছু কিছু কোম্পানি মাকড়সার রেশনের প্রোটিন দিয়ে কৃত্রিম উপায় তৈরি সুতার কাপড় বানাচ্ছে। চামড়া বানাচ্ছে মাইসেলিয়া নামের ছত্রাকের প্রোটিন থেকে। এ জাতীয় বস্তুসামগ্রীর নতুন ভৌত বৈশিষ্ট্য উদ্ভাবন করা ছাড়াও এগুলো অধিকতর সস্তায় উৎপাদন করা যাচ্ছে। অনেক কোম্পানি এমন সব পণ্য তৈরি করছে সেগুলোতে মাংসের স্বাদ ও গঠনবিন্যাস অনুকরণ করার চেষ্টা আছে। যুক্তরাষ্ট্রে ‘ইমপসিলব লুডস নামে একটি কোম্পানি আছে যা ‘লেগহিমোগ্লোবিন প্রোটিন’ বিপুল পরিমাণে সরবরাহের জন্য জিন প্রকৌশলজাত মাইক্রোরের ওপর নির্ভর করে। মাইক্রোর প্রোটিনটি সাধারণত কোন কোন উদ্ভিদের শিকড়ে পাওয়া যায়। এখন মাইক্রোর থেকে কৃত্রিম উপায়ে এই প্রোটিন প্রাপ্তির ফলে কোম্পানিটি সম্পূর্ণরূপে উদ্ভিদনির্ভর বার্গার বানাতে পারছে যেখানে মাংসের স্বাদ আছে অথচ মাংস নেই। গবাদিপশু ছাড়াই মাংসের ব্যবহার নীতিগতভাবে অতিমাত্রায় জলবায়ুবান্ধব প্রযুক্তি হতে পারে। তবে ভোক্তাদের মধ্যে এখনও যারা জিন প্রযুক্তিকে অবিশ্বাসের চোখে দেখে এই প্রযুক্তি তাদের মনে উদ্বেগের জন্ম দিতে পারে।
সিনথেটিক বায়োলজি দিয়ে খাদ্য ও বস্ত্র তৈরির দুটো দৃষ্টান্ত দেয়া হলো। কিন্তু ৫০ লাখ প্রোটিনের অনেকগুলোই তো এখনও অনুদ্ঘাটিত। অনুসন্ধান করার মতো এখনও অনেক কিছুই রয়েছে। যেমন সেই সব প্রোটিনের শ্রেণীটির কথাই ধরা যাক যেগুলোতে ৬৬টি এ্যামাইনো এসিড আছে। ডিএনএ শিকলের প্রতিটি বন্ধনের মধ্যে যেহেতু ২০টি ভিন্ন ভিন্ন এ্যামাইনো এসিড আছে তাই সূত্র অনুযায়ী এমন প্রোটিনের মোট সংখ্যা হচ্ছে ২০ গুণিতক ৬৬। দৃশ্যমান মহাবিশ্বে যতগুলো অতি পারমাণবিক বস্তুকণা রয়েছে তাই সংখ্যাটিও মোটামুটি তার সমান। ৬৬ এ্যামাইনো এসিডের প্রোটিন তার কাছে অতি ক্ষুদ্র। তাত্ত্বিকভাবে প্রোটিনের এই যে বিশাল মহাজাগতিক সাগর সেটি কিন্তু প্রকৃতি কখনও তৈরি করেননি। সেই কল্পিত সাগরে বিচরণ শুরু করেছেন বিজ্ঞানীরা। তাদের গবেষণা চেষ্টার ফলে নতুন নতুন প্রোটিন ডিজাইনও তৈরি করা হচ্ছে। পুরনো প্রোটিন নয় বরং প্রকৃতি যা কখনও তৈরি করেনি তেমনি সম্পূর্ণরূপে নতুন প্রোটিন বিজ্ঞানীরা তাদের পছন্দের রূপ বা আকারে তৈরি করেছেন।
এমনি রূপ ও আকারের প্রোটিনের একটি ব্যবহার হতে পারে নির্দিষ্ট ধরনের স্ফটিকের জাফরি (ঈৎুংঃধষ খধঃঃরপব) জন্মাতে উৎসাহিত করা উদ্ভিদ দেহ বাস করা কিছু কিছু ব্যাকটেরিয়া থেকে এমন প্রোটিন উদ্ভূত হয়েছে যা বরফের স্ফটিকের জাফরির অনুরূপ জাফরি উৎপাদন করে। এর ফলে বরফ জন্মানো অধিকতর সম্ভব হয়। স্কী রিসোর্টগুলো এখন বরফ তৈরির সহায়ক হিসেবে এম প্রোটিন ব্যবহার করছে। অন্যান্য ধরনের স্ফটিক জন্মানোর উদ্দেশ্যে উদ্ভাবন করা প্রোটিন দিয়ে আরও চিত্তাকর্ষক জিনিস তৈরি সম্ভব। যেমন কম্পিউটারে ব্যবহারের জন্য সেমিকন্ডাক্টরের এটমিক ল্যাটিস বা আণবিক জাফরি (ধঃড়সরপ ষধঃঃরপব) আরেক ব্যবহার হতে পারে মলিকুলার মোটর তৈরি। ড. বেকারস ল্যাবএ এমন এক প্রোটিনের চাকা তৈরি করা হয়েছে যা অর্থদ-ের (ধীষব) ওপর পাক খেতে পারে। এসব ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র যন্ত্রাংশের বাজার ইতোমধ্যেই গড়ে উঠেছে। প্রোটিনভিত্তিক কলাকৌশল প্রয়োগ করে আরও অনেক জটিল ধরনের কাজকর্ম সম্পাদন হতে পারে অদূর ভবিষ্যতে।
ডিএনএ-আরএনএর পরিবর্তন, সম্পাদনা ও সংস্কার করে রিপ্রোগ্রাম করা কোষ ইতোমধ্যে ক্যান্সার চিকিৎসাকে প্রভাবিত করতে শুরু করেছে। এই চিকিৎসায় সাম্প্রতিককালের সবচেয়ে লক্ষণীয় অগ্রগতি হলো দেহের ইমিউন ব্যবস্থার টি সেলগুলোকে ঢেলে সাজানো টি সেলগুলো শরীরের ভেতরে শিকারের সন্ধানে বিচরণ করে বেড়ায়। অন্যান্য কোষের গায়ে থাকা যেসব প্রোটিনকে ওরা পছন্দ করে না সেগুলোকে খুঁজে বেড়ায়। সিএআরটি থেরাপি নামে এক চিকিৎসা আছে যার শুরুই হচ্ছে একটি প্রোটিনের জিন দিয়ে। সেই প্রোটিনের নাম কিমেরিক এন্টিজেন রিসেপটর (ঈঅজ) প্রোটিনটি কোষের গায়ে বসে থাকে। এই জিনকে এমনভাবে পরিবর্তন করা সম্ভব যাতে করে তার বর্ণিত কোন্টা চিনতে পারবে তা ঠিক করবে। চিকিৎসার জন্য বেছে নেয়া টার্গেটি হবে রোগীর ক্যান্সার কোষের সুনির্দিষ্ট প্রোটিন। চিকিৎসকরা রোগীর শরীর থেকে টি সেল বের করে নিয়ে সেগুলোকে ক্যান্সার শনাক্তকারী রিসেপটরের জিন দিয়ে সজ্জিত করেন এবং তারপর সেটিকে আবার শরীরের ভেতর ঢুকিয়ে দেন। সিএআর প্রোটিন ক্যান্সার কোষকে শনাক্ত করা মাত্র টি সেলকে সেই ক্যান্সার কোষ মেরে ফেলার নির্দেশ দেয়।
সিএআর টি ািচকিৎসার অগ্রগতির পথে অন্যতম একটি সমস্যা হলো সিএআর জিনের ক্যান্সার কোষ শনাক্ত করার কাজটা নিখুঁত নয়। টি সেল পথের পাশে থাকা নির্দোষ কোষগুলোকেও আক্রমণ করে। এতে কোন কোন রোগীর মারাত্মক পার্শ্বপ্রতিক্রিয়া হয়। এমনকি মৃত্যুও ঘটে থাকে। এর প্রেক্ষাপটে ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের ওয়েন্ডেল লিম ও তার সহকর্মীরা চিকিৎসাটির উন্নতি ঘটিয়েছেন। তার নচ নামে একটি প্রোটিনের সিনথেটিক রূপ কাজে লাগিয়ে সিআরটি কোষের নির্ভরযোগ্যতা বাড়িয়ে তুলেছেন। নচ প্রোটিনটি সিএআরএসের মতো কোষের বাইরের কোন প্রোটিন শনাক্ত করা মাত্র কোষের ভেতর সঙ্কেত সৃষ্টি করে।
ড. লিম ও তার দল দুই জিনের একটি সরল সার্কিট তৈরি করেছেন। একটি জিন কোষগুলোকে দিয়ে নচ প্রোটিন তৈরি করায় এবং সেই প্রোটিন ক্যান্সার কোষের গায়ে থাকা সুনির্দিষ্ট মলিকুলকে শনাক্ত করে। অন্য জিনটি তৈরি করে সিএআর প্রোটিন যা ক্যান্সার কোষের উপস্থিতি সম্পর্কে নিশ্চিত হয়। তবে সিএআর জিনটি কেবল তখনই সিএআর প্রোটিন তৈরি করে যদি সেটিকে চালু বা সক্রিয় করা হয়। আর যে সঙ্কেত পেয়ে সেটি সক্রিয় হয় সেটি নচ প্রোটিন হয়ে আসে। বাহ্যত এই সরল সোজা ব্যবস্থাটিকে কোষের মধ্যে বিশ্বস্ততার সঙ্গে কাজ করানো কঠিন ছিল। কিন্তু একবার এটা সাফল্যের সঙ্গে প্রয়োগ করতে পারার ফলে এর মূল্য বা গুরুত্ব সুস্পষ্টরূপে প্রমাণিত হয়ে যায়। কোষকে নতুন করে ডিজাইন করার মাধ্যমে ক্যান্সার চিকিৎসা যে কত সম্ভাবনাময় তা ছোট একটি দৃষ্টান্ত দিয়ে প্রমাণ করা যেতে পারে। ড. লিম এই সমস্যা নিয়ে কাজ করার জন্য ২০১৫ সালের শেষ দিকে ‘সেল ডিজাইন ল্যাব’ নামে একটি কোম্পানি খুলেছিলেন। দুই বছর পর গিলিয়াড নামে একটি চিকিৎসা কোম্পানি ওটিকে ১৬ গুণ বেশি অর্থ ব্যয় করে কিনে নেয়।
ড. লিম এখন আরও কিছুটা জটিল সার্কিটের সম্ভাবনা পরীক্ষা করে দেখছেন। চিকিৎসার এই পদ্ধতিটি শুধু যে ক্যান্সারের ক্ষেত্রেই প্রযোজ্য তা নয়। দেহ থেকে কোষ বের করে নিয়ে নতুন করে প্রোগ্রাম করে আবার শরীরের ভেতর ঢুকিয়ে দিয়ে ইমিউন ব্যবস্থার রোগগুলোকেও সরিয়ে তোলা সম্ভব। ‘রিজেনারেটিভ থেরাপি’ নামে এক চিকিৎসা আছে বা স্টেম সেল অর্থাৎ যে কোষ থেকে বেশ কিছু ভিন্ন ভিন্ন ধরনের কোষ উৎপন্ন হয় তা ব্যবহার করে থাকে। ক্ষতিগ্রস্ত টিস্যু ও অঙ্গ মেরামতের কাজ এই রিজেনারেটিও থেরাপি দিয়ে করা আজ বাস্তবসাধ্য ও সহজতর হয়ে উঠেছে। এক্ষেত্রে রিপ্রোগ্রামিংয়ের দ্বারা কোষকে বলে দেয়া হয় তাদের কোথায় কি কাজ করতে হবে।
সর্বপ্রথম যেসব কৃত্রিম জেনেটিক সার্কিট উদ্ভাবিত হয়েছে তার একটি হলো রিপ্রেসিলেটর। এর অন্যতম উদ্ভাবক ক্যালটেকের মাইকেল এলোভিচ ক্যান্সার চিকিৎসায় আরও র্যাডিকেল উপায়ের কথা ভাবছেন যেখানে কোন টি সেলেরই প্রয়োজন নেই। এক্ষেত্রে শরীরে প্রতিটি কোষের ভেতর ছোট জেনেটিক সার্কিট তৈরির জন্য জিনগুলোর স্বল্পায়ু প্রতিরূপ ঢুকিয়ে দিতে পারলেই কাজ হবে। একটা প্রোটিন এমনভাবে প্রোগ্রাম করা থাকবে যে সেটা কোষের জন্য বিধ্বংসী হবে। দ্বিতীয় একটা প্রোটিন প্রথম প্রোটিনটির গায়ে এমনভাবে লেগে থাকবে যে সেটা প্রথম প্রোটিনকে শরীরের জন্য ক্ষতিকর কিছু করতে বাধ্য দেবে। তবে বিশেষ কোন পরিস্থিতিতে যদি দেখা যায় যে কোষ এমন প্রোটিনটি প্রথমটির গায়ে আর লেগে থাকবে না। ফলে প্রথম প্রোটিনটি সক্রিয় হয়ে ওঠে বিধ্বংসী রূপ নেবে এবং ক্যান্সার কোষ ধ্বংস করবে। ডাঃ এলোভিচ মনে করেন জিনেটিক সার্কিট দ্বারা চিকিৎসার মধ্য দিয়ে মেডিসিনের সম্পূর্ণ নতুন এক জগত গড়ে উঠতে পারে সেখানে হাটে-বাজারে পাওয়া ওষুধ দিয়ে চিকিৎসা হবে না কিংবা সুনির্দিষ্ট কোষকে টার্গেট এন্টিবডির মতো অধিকতর উন্নত প্রোটিন দিয়েও হবে না বরং চিকিৎসা হবে কোষ দিয়ে। কোষগুলো নিজেরাই হবে ওষুধ, নিজেরাই সার্জনের ভূমিকা পালন করবে। এভাবে সিনথেটিক বায়োলজির উদ্ভাবিত নতুন মলিকুলগুলোকে তত্ত্বগতভাবে সকল কাজে, সকল উদ্দেশ্য সাধনে ব্যবহার করা যেতে পারে খাদ্য, বস্ত্র, ওষুধ, বিনোদন এমনকি বাসস্থান নির্মাণেও কাজে লাগে লাগানো যেতে পারে। এ ছাড়া আরও অনেক কাজেও ব্যবহার করা সম্ভব। একটি সম্ভাবনা হচ্ছে বিশ্বব্যাপী তথ্যের অতি প্রবাহ সমস্যা মোকাবেলায় ব্যবহার করা।
বিশ্বে বর্তমানে দৈনিক বহু এক্সাবাইট (অর্থাৎ শত শত কোটি গিগবাইট ড্যাটা উৎপন্ন হয়। এই ড্যাটা সংরক্ষণ করা একটা সমস্যা। বর্তমানে প্রচলিত সর্বাধিক ঘনত্বের সংরক্ষণ মাধ্যমে ব্যবহার করে যদি বিশ্বময় উৎপন্ন একদিনের সমস্ত ড্যাটা সংরক্ষণ করতে হয় তাহলে অতি ব্যয়বহুল ম্যাগনেটিক টেপ এত বেশি পরিমাণে লাগবে যে তা দিয়ে বেশ কয়েক ডজন বাস্কেটবল কোর্ট ঢেকে ফেলা যাবে। অথচ এর বিকল্প ব্যবস্থা হিসেবে এসব ট্রিলিয়নকে ট্রিলিয়ন ড্যাটাকে মাত্র ২০ গ্রাম ডিএনএর মধ্যে সংরক্ষণ করা যেতে পারে। এক শতাব্দীর মধ্যে সংঘটিত যাবতীয় ঘটনার তথ্যাবলী একটিমাত্র গুদামের মধ্যে রাখা যেতে পারে যা কিনা হাজার হাজার বছর ধরে মূলত অক্ষত অবস্থায় থাকবে।
অন্য আর কোন মেমোরি ব্যবস্থা এর কাছাকাছি আসতে পারে না। বায়োইকোনমি নামে একটি কোম্পানি এ মাইাক্রোসফটের যৌথ উদ্যোগে নেয়া একটি প্রকল্পে দেখানো হয়েছে কিভাবে ড্যাটা ডিএনএর ভেতর সঙ্কেতাবদ্ধভাবে রাখা যায় এবং মেমোরি চিপসের নিয়োজিত কৌশল কাজে লাগিয়ে তা পুনরুদ্ধার করা যায়। অন্য গবেষকরা ডিএনএতে ড্যাটা সংরক্ষণের সহজতর উপায় উদ্ভাবনের জন্য কাজ করছেন। (সমাপ্ত )
সূত্র : দি ইকোনমিস্ট
