মলিক্যুলার ফার্মিং কি উৎপাদনের সাথে জড়িত?

ইনসুলিন (Insulin):
অগ্ন্যাশয় (pancreas)-এর আইলেটস অব ল্যাঙ্গারহ্যান (Islets of Langerhans) পর্যবেক্ষণের সময় ১৯১৬ খ্রিস্টাব্দে Sir Edward Sharpy Schafer সর্বপ্রথম ইনসুলিন নামক হরমোন আবিষ্কার ও নামকরণ করেন। ইনসুলিনের বহুমূত্র (diabetes) বিরোধী ভূমিকার কথা ১৯২১ খ্রিস্টাব্দে সর্বপ্রথম উল্লেখ করেন কানাডীয় দুই বিজ্ঞান। Frederick Grant Banting এবং Charles Herbert Best, ডায়াবেটিস প্রতিরোধে সর্বপ্রথম ১৯২২ খ্রিস্টান সফলভাবে নয় বছরের এক বালকের দেহে ইনসুলিন প্রয়োগ করা হয়। ১৯২৩ খ্রিস্টাব্দে Eli Lilly and Company নামক আমেরিকান এক ঔষধ কোম্পানী বাণিজ্যিকভাবে ইনসুলিন উৎপাদনে সচেষ্ট হয় এবং তখন পৰাদি পশু ও অগ্ন্যাশয় থেকে ইনসুলিন আহরণ ও বাজারজাত করা হয়। প্রায় ৮০০-১০০০ কেজি অগ্ন্যাশয় থেকে মাত্র ১০০ গ্রাম ইনসুলিন আহরিত হয়। ১৯৪৫ খ্রিস্টাব্দে ক্যাম্ব্রিজ বিশ্ববিদ্যালয়ের Federick Sanger ও সহগবেষকরা সর্বপ্রথ ইনসুলিনের আণবিক গঠন আবিষ্কারে সফল হন। ইনসুলিন হচ্ছে অন্যতম ক্ষুদ্রতম প্রোটিন। এটি A ও B নামক দুটি পলিপেপটাইড শৃঙ্খল নিয়ে গঠিত।

গবাদি পশু ও - অগ্ন্যাশয় থেকে আহরিত ইনসুলিনে অ্যামিনো এসিডের পর্যায়ক্রম (sequence) প্রায় মানব ইনসুলিনের মতোই। জন্তুর ইনসুলিনে ডায়াবেটিসের অধিকাংশ নিয়ন্ত্রিত হলেও বৃদ্ধ ও রেটিনা বিনাশ সহজে ঠেকানো যায় না। তাছাড়া এতে খরচও পড়ে অনেক বেশি।

জীবপ্রযুক্তির মাধ্যমে বাণিজ্যিক উপায়ে ইনসুলিন উৎপাদনঃ

ডায়াবেটিস মানুষের একটি অতি পরিচিত রোগের নাম। গ্লুকোজ বিপাক স্বাভাবিকভাবে না হলে রক্তে গ্লুকোজের পরিমাণ মাত্রাতিরিক্ত বেড়ে যায় এবং দেহ থেকে প্রস্রাবের মাধ্যমে বের হয়ে যায়। গ্লুকোজের বিপাকের জন্য ইনসুলিন একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান। ইনসুলিন এক ধরনের হরমোন যা অগ্ন্যাশয়ের বিটা কোষ থেকে প্রাকৃতিক নিয়মে নিঃসৃত হয়। ডায়াবেটিস রোগের চিকিৎসায় প্রচুর পরিমাণে ইনসুলিন প্রয়োজন। এক সময় গরু ও অগ্ন্যাশয় থেকে ইনসুলিন সংগ্রহ করে তা মানুষের চিকিৎসায় ব্যবহৃত হতো। বর্তমানে জীবপ্রযুক্তির মাধ্যমে ইনসুলিন উৎপাদন সম্ভব হচ্ছে। প্রক্রিয়াটি নিচে বর্ণিত উপায়ে ব্যাখ্যা করা যায়।

১. জিন শনাক্তকরণঃ এ প্রক্রিয়ার শুরুতেই মানুষের ক্রোমোজোমে ইনসুলিন-জিনের অবস্থান চিহ্নিত ও শনাক্ত করে নিতে হয়।

২. কাঙ্খিত জিন আহরণঃ একজোড়া রেস্ট্রিকশন এনজাইম ব্যবহার করে DNA সূত্রক থেকে জিনের দুই প্রান্ত কেটে আঠালো গাঁথন প্রান্তসহ DNA-খন্ডটিকে পৃথক করে নিতে হয়।

৩. প্লাজমিড আহরণঃ ভেক্টর বা বাহক হিসেবে ব্যবহারের জন্য Ecoli ব্যাকটেরিয়াম থেকে প্লাজমিড বের করে নেয়া হয় । এখানেও একজোড়া রেস্ট্রিকশন এনজাইম প্রয়োগ করে প্লাজমিডের অংশ কেটে ইনসুলিন জিন বসানোর মত জায়গা এবং আঠালো গাঁথন প্রান্ত সৃষ্টি করা হয়।

৪. প্লাজমিডে ইনসুলিন-জিন স্থাপনঃ মানুষের ইনসুলিন-জিনটি এ ধাপে E. coli প্লাজমিডের কর্তিত অংশে বসিয়ে লাইপেজ এনজাইমের সাহায্যে জুড়ে MAT দেয়া হয়। এভাবে সৃষ্টি হয় রিকম্বিনেন্ট প্লাজমিড (recombinant plasmid)

৫. ট্রান্সফরমেশন প্রক্রিয়াঃ এ প্রক্রিয়ায় একটি ব্যাকটেরিয়াম পরিবেশ থেকে কোষঝিল্লির মাধ্যমে জেনেটিক পদার্থ গ্রহণ করে নিজের জিনগত অবস্থার কর্তিত প পরিবর্তন ঘটায়। এ প্রক্রিয়ায় "প্লাজমিডমুক্ত Ecoli ব্যবহৃত হয়।

৬. ফার্মেন্টারে বৃদ্ধিঃ ট্রান্সজেনিক ব্যাকটেরিয়া . নির্দিষ্ট কালচার মিডিয়ামযুক্ত ফার্মেন্টারের ভিতরে রেখে দেয়া হয়। একটি ব্যাকটেরিয়া যতোবার বিভাজিত হয় ততোবারই মানব ইনসুলিন জিনবাহী রিকম্বিনেন্ট প্লাজমিডও বিভক্ত হয়। ইনসুলিন-জিনের নির্দেশে প্রত্যেক ব্যকিটেরিয়া ইনসুলিন উৎপন্ন করে সাইটোপ্লাজমে জমা করে ।

৭. ইনসুলিন আহরণঃ প্রতিটি ফার্মেন্টারের কালচার মিডিয়াম থেকে ব্যকটেরিয়া সংগ্রহ করে তা থেকে ইনসুলিন আহরণ করা হয়।

টান্সফরমেশন প্রক্রিয়াঃ একটি বিশেষ পাত্রে Ecoli- যুক্ত দ্রবণে রিকম্বিনেন্ট প্লাজমিডগুলোকে মিশিয়ে দেওয়া হয়। বিশেষ পাত্রটি তখন ইলেক্ট্রোপোরেশন যন্ত্রে (electroporation machine) স্থাপন করে ওই বিশেষ যন্ত্রে নির্দিষ্ট মাত্রায় বৈদ্যুতিক শক দেয়া হয়। এতে ব্যাকটেরীয় কোষের রুদ্ধ যথেষ্ট উন্মুক্ত হলে প্লাজমিড রন্ধ্রপথে ব্যাকটেরীয় কোষে প্রবেশ করে। ব্যাকটেরিয়া প্লাজমিড ধারণ করে রূপান্তরিত বা ট্রান্সফর্মড (transformed) কোষে পরিণত হয়। এটিই ট্রান্সফরমেশন প্রক্রিয়া। পরিবর্তিত এসব ব্যাকটেরিয়াকে ট্রান্সজেনিক ব্যাকটেরিয়া (transgenic bacteria) নামেও অভিহিত করা হয়। 

 

ইন্টারফেরন (Interferon):
ইন্টারফেরন শব্দের উৎপত্তি হয়েছে ভাইরাসজনিত interference অর্থাৎ ব্যাঘাত থেকে শরীরে ভাইরাস অনুপ্রবেশের পর এদের প্রচন্ড কর্মক্ষমতার জন্য বিজ্ঞানীদের নজর কেড়ে নিয়েছে ইন্টারফেরুন। Alec Issacs এবং Jean Lindenmann সর্বপ্রথম ১৯৫৭ খ্রিস্টাব্দে ইন্টারফেরন আবিষ্কার করেন।

দেহের ভিতর স্বতঃস্ফূর্তভাবে তৈরি ভাইরাসজনিত আক্রমণ প্রতিরোধী প্রোটিন জাতীয় পদার্থকে ইন্টারফেরন বলে । এটি ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র প্রোটিনের একটি গ্রুপ। কোনো দেহকোষ বিশেষ ভাইরাস দ্বারা সংক্রমিত হলে তার প্রতি সাড়া দিয়ে সংক্রমিত কোষ ইন্টারফেরন নামক রাসায়নিক পদার্থ (গ্লাইকো-প্রোটিন) নিঃসরণ করে। নিঃসৃত ইন্টারফেরন আক্রমণকারী ভাইরাসের প্রোটিন সংশ্লেষণ করে।

ইন্টারফেরন মানবদেহে নিচেবর্ণিত গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে থাকে- 
*এরা দেহাভ্যন্তরে ভাইরাসের বংশবৃদ্ধি প্রতিরোধ করে
* পোষকের অনাক্রম্য কোষকে উত্তেজিত করে ক্যান্সার কোষ ধ্বংস করে
* ইম্যুনতন্ত্র নিয়ন্ত্রণ করে
* অ্যান্টিবডি উৎপাদন প্রতিরোধ করে 
*  B ও T লিম্ফোসাইটের সংখ্যাবৃদ্ধিকে দমন করে
* NK কোষের (Natural Killar Cells)-এর ক্ষমতা ও বংশবৃদ্ধির মাধ্যমে ক্যান্সার কোষের সংখ্যাবৃদ্ধিকে বাধা দেয়
* ভাইরাসজনিত অসুখে অত্যন্ত কার্যকর ভূমিকা পালন করে এটি নাসিকাপথে, পেশিতে বা রক্তস্রোতেও প্রয়োগ করা যায়।

জীবপ্রযুক্তির মাধ্যমে ইন্টারফেরন উৎপাদনঃ

জিন ক্লোনিং-এর মাধ্যমে আমেরিকার দুই বিজ্ঞানী Gilbert এবং Weissmann ১৯৮০ খ্রিস্টাব্দে সাফল্যের সাথে মানব ইন্টারফেরন উৎপাদনে সক্ষম হয়েছেন। এরপর জাপান, ইসরাইয়েল, ফ্রান্স, যুক্তরাজ্য, বেলজিয়ামও ইন্টারফেরন উৎপাদনে এগিয়ে আসে।

আগে প্লাজমিড বাহকের মাধ্যমে ক্লোনড জিনের সাহায্যে Ecoli ব্যাকটেরিয়ার ভিতরে ইন্টারফেরন উৎপাদিত হতো; এখনও অবশ্য হয়। তবে ঈস্ট কোষে কয়েকগুণ বেশি ইন্টারফেরন উৎপন্ন হয় বলে বর্তমানে ক্লোনড জিনকে প্লাজমিড বাহকের মাধ্যমে Saccharomyces cerevisiae-র কোষে ঢুকিয়ে ইন্টারফেরন উৎপাদিত হচ্ছে। প্রতিকোষে প্রায় এক মিলিয়ন (দশ লক্ষ) অণু ইন্টারফেরন তৈরি হয়।

একদল বিজ্ঞানী ইন্টাফেরনের সংকেত বহনকারী পুরো একটি জিন-ই সংশ্লষ করতে সক্ষম হয়েছেন। তাঁরা ১৯৮২ খ্রিস্টাব্দে যুক্তরাজ্যের Imperial Chemical Industries (ICI) এবং University of Leicester-এর জিনকে একটি প্লাজমিডের সাথে যুক্ত করে E. coli এবং Methylophilous methylotrophus-এর ভিতর ঢুকিয়ে দিয়ে ইন্টারফেরন উৎপাদনে সফলতাও দেখিয়েছেন।
 

মলিকুলার ফার্মিংঃ ট্রান্সজেনিক প্রাণী উদ্ভাবনের মাধ্যমে তাদেরকে বায়োরিঅ্যাক্টর হিসেবে ব্যবহার করা হচ্ছে। এধরনের প্রাণী থেকে দুধ, রক্ত ও মলমূত্র থেকে প্রয়োজনীয় ঔষধ আহরণ করা হয়ে থাকে। এ পদ্ধতিকে মলিকুলার ফার্মিং বলে।