রোজেটা স্টোন (গেম অব জিনোমস)

পাঠসংখ্যা: 👁️ 124

গেম অব জিনোমস

মূল: কার্ল জিমার
অনুবাদ: আরাফাত রহমান

[আগের অধ্যায় | সূচীপত্র | পরের অধ্যায়]

খন্ড-১, অধ্যায়-৪

ম্যাসাচুসেটেসের কেমব্রিজ শহর। ব্রড ইনস্টিটিউটের একটি প্রশস্ত জানালা দিয়ে রোদ চুঁইয়ে পড়ছিলো, আর বিপরীত দেয়ালে হোয়াইটবোর্ডে এলোমেলো লেখা সে রোদেলা আলোয় আলোকিত হয়েছিলো। কনরাড কার্কেজোস্কি, একজন তরুণ বায়োইনফরমেটিক্স বিশেষজ্ঞ, প্রায় ঘন্টাখানেক ধরে সে হোয়াইটবোর্ডে বোঝাচ্ছিলেন আমার জিনোম উপাত্তের বিস্তারিত, যা এখন তার ল্যাপটপের স্ক্রিনে ভেসে উঠেছে।

পুরো বিশ্লেষণটি শেষ করতে কার্কেজোস্কির (অথবা ব্রড ইন্সটিটিউটের সার্ভারগুলোর) দুই সপ্তাহ লেগেছে।

টিভির খবরে কিংবা অপরাধভিত্তিক-অনুষ্ঠানগুলোর মাধ্যমে ডিএনএ সিকোয়েন্সিং আমাদের এতোটাই পরিচিত হয়ে গেছে, যে এমন ভাবা  অস্বাভাবিক নয় যে জিনোমের মর্মউদ্ধার করা খানিকটা তাক থেকে বই বের করে এর পাতাগুলো পড়ার মতো। কিন্তু কার্কেজোস্কি আমাকে বোঝালেন যে বিজ্ঞানীরা এখনো অনুসন্ধান করে চলছেন জিনোমের অনুক্রম কিভাবে নির্ভুলতার সাথে আগাগোড়া জোড়া লাগানো যায়। জিনোমের সাথে যদি বইয়ের তুলনা দিতেই হয়, তাহলে এটা প্রাচীন মিশরীয় হায়ারোগ্লিফিকের হরফে লেখা, বিজ্ঞানীরা এখনো অনুবাদের রোজেটা-স্টোন অভিসন্ধান করে চলছেন।

“জীববিজ্ঞান জটিল,” কার্কেজোস্কি কাঁধ-ঝাঁকিয়ে স্বগোতক্তি করলেন। “আমরা আগে থেকেই জানতাম যে জীবন জটিল। তবে মনে হয় না নিজের হাতে গবেষণা শুরু আগে আমি প্রকৃতভাবে উপলদ্ধি করা শুরু করেছি যে এই জটিলতা কতটা অসম্ভব ধরনের।”

ইল্যুমিনা আমার জিনোম সিক্যুয়েন্স করার সময় এই প্রযুক্তিটি মূলত আমার ডিএনএর ১.২ বিলিয়ন খণ্ডের অনুক্রম পাঠোদ্ধার করছিলো। এই পর্যায়ে, একেকটি টুকরো (যা Read হিসাবে পরিচিত) অনেকটা জিগস-স’ ধাঁধার মতো, যা একসাথে মেলানোর জন্য অপেক্ষামান। এই ধাঁধাটি মেলানো আবার বেশ চ্যালেঞ্জের, কারণ কিছু কিছু খন্ডে রাসায়নিক  বিক্রিয়ার ভুল হয়েই যায়।

জিগ-স’ ধাঁধাটি সমাধান করার জন্য আমরা প্রতিটি খন্ডকে ধাঁধাটি যে বাক্স থেকে এসেছে সেখানে থাকা মূল ছবিটার সাথে মেলাতে পারি। কার্কেজোস্কির মতো বিজ্ঞানীরা ঠিক তেমনই মানব জিনোমের খন্ডাংশগুলো মেলানোর জন্য এরকম একটি প্রমাণ জিনোম ব্যবহার করেন, যাকে হিউম্যান রেফারেন্স জিনোম বলা হয়। এটি আসলে একজন ব্যক্তির জেনেটিক উপাদানের অত্যন্ত নির্ভুল অনুক্রম। যেহেতু সকল মানুষেরই ডিএনএ মোটামুটি একইরকম, তাই কার্কেজোস্কি মানব রেফারেন্স জিনোমটি ব্যবহার করে আমার অনুক্রম করা ডিএনএ খন্ডাংশগুলোর পারস্পারিক অবস্থান সুনির্দিষ্টভাবে মিলাতে পারেন।

ধাঁধা মেলানোর জন্য রিড অনুক্রমের দুই পাশের অনুক্রম অন্যান্য রিডের সাথে মিলিয়ে জোড়া লাগানো হয়। ছবি চৌধুরী আরিফ জাহাঙ্গীর তূর্য

তবে এই রিডগুলো অত্যন্ত ছোট। এর বিপরীতে মানব জিনোম বেশ দীর্ঘ। তাই কার্কেজোস্কি ডিএনএ অনুক্রম রিড আর জিনোমের মিল খোঁজার জন্য সরাসরি আগা থেকে গোঁড়া তুলনা করতে চান নি। কারণ সেক্ষেত্রে মিল খুঁজে আমার জিনোম সম্পূর্ণ করতে কয়েক শতাব্দী সময় নিতে হবে। এর পরিবর্তে, কিছু চতুর গাণিতিক উপায় ব্যবহার করে অধিকাংশ রিডের আপেক্ষিক অবস্থান বের করা যায় মাত্র ৩০ ঘন্টায়।

ইল্যুমিনা রিড তৈরির রাসায়নিক বিক্রিয়ার ভুলগুলো শুধরে ফেললেন কার্কেজোস্কি। আসলে ইল্যুমিনার সিকোয়েন্সিং প্রযুক্তি এত বেশি রিড তৈরি করে যে সেগুলো আমার জিনোমের একই জায়গায় অনেকবার সাঁটানো যাবে। আপনি যদি এই মুহুর্তে আমার জিনোমের মানচিত্রটি দেখতে চান তবে রেফারেন্স জিনোমের উপরে সজ্জিত রিডগুলি এটি একটি অনিয়মিত ইটের প্রাচীরের অনুরূপ হবে। এই প্রযুক্তি এমনভাবে কাজ করে যাতে প্রতিটি বেস প্রায় ৩০ বা এর বেশি রিডের মধ্যে থাকে।

জিনোমের প্রতিটি অবস্থানে অতিরিক্ত রিডের প্রাচুর্য্য ডিএনএ সিকোয়েন্সিংয়ের ত্রুটিগুলি চিহ্নিত করতে সাহায্য করে। যদি একটি রিডের এক স্থানে একটি A থাকে, এবং অন্য ৩০টি রিডের একই অবস্থানে T থাকে, তাহলে কার্কেজোস্কি নিরাপদে সিদ্ধান্ত নিতে পারেন যে আমার জিনোমে ওই অবস্থানে একটি T আছে, A মূলত প্রথম রিডটির রাসায়নিক বিক্রিয়ার ভুল।

এই প্রক্রিয়াটি জিনোম সিকোয়েন্সের অসংখ্য ত্রুটি ঠিক করতে পারলেও অনেক ক্ষেত্রে কাজ করে না। জিনোমে কিছু কিছু অবস্থান পাওয়া যাবে যেখানে কিছু read একটি A নির্দেশ করে, কিছু C, কিছু T এবং কিছু G-বেস নির্দেশ করে। সঠিক বেসটি কী হওয়া উচিত সে সম্পর্কে তারা কোনও ধারণা দেয় না।

যখন কোন মিউটেশন ডিএনএ-র একটি বড় অংশকে ভেঙে টুকরো করে ফেলে বা দুর্ঘটনাক্রমে এটির অতিরিক্ত অনুলিপি তৈরি করে, তখন এই ধরনের পরিস্থিতির তৈরি হতে পারে। এ ধরণের রিড বায়োইনফরমেটিক্স ম্যাপিং প্রোগ্রামগুলিকে বিভ্রান্ত করে দেয়। এসব ম্যাপিং প্রোগ্রামের উদ্দেশ্য হলো মানব রেফারেন্স জিনোমকে সকল রিডের সাথে মেলানোর চেষ্টা করা। এ ধরনের ক্ষেত্রে ম্যাপিং প্রোগ্রামগুলি ভুল জায়গায় রিড সমূহকে বসিয়ে দিতে পারে।

তবে বিজ্ঞানীরা সম্প্রতি বেশ কয়েকটি প্রোগ্রাম লিখেছেন যা ভুল করে অনুলিপি হওয়া বা মুছে যাওয়ার ফলে সৃষ্ট এসব বিভ্রান্তি ধরে ফেলতে পারে। অবশ্য এই ত্রুটিগুলি সংশোধন করা কোন ছোট কাজ নয়। কার্কেজোস্কি আমার জিনোমে এসব অনুলিপি বা মুছে ফেলা জনিত সমস্যা সনাক্ত করে ঠিক করতে মোট ১৫ ঘন্টা লাগিয়েছিলেন।

দুই সপ্তাহ ধরে এইসব সমস্যা সমাধান করে কার্কেজোস্কি অবশেষে ব্রড ইন্সটিটিউটের কম্পিউটার সার্ভারগুলিতে আমার জিনোম-অনুক্রমটি লেখা শুরু করেন। এটা শেষ হলে আমি তখন কাঁচা-উপাত্ত থেকে তৈরি আমার জিনোমের এই নতুন এবং উন্নত সংস্করণটিতে অন্যান্য বিশেষজ্ঞ বিজ্ঞানীদের প্রবেশাধিকার দিতে পারলাম, যাতে তারা এটির উপর বিস্তারিত গবেষণা করতে পারেন।

কার্কেজোস্কি এসব বিশ্লেষণ শেষ করার পরে আমি ব্রড ইন্সটিটিউটে আসি তার কাজের মূলত ফলাফল দেখার জন্য। আমার জিনোমটি দেখানোর জন্য একটি বিশেষ ধরণের সফটওয়্যার খুললেন। ইন্টারনেটে বিভিন্ন ওয়েবসাইট দেখার জন্য যেমন আমরা গুগল ক্রোমের মতো বিভিন্ন ব্রাউজার ব্যবহার করি, তেমনি ডিএনএর উপাত্ত দেখার জন্য এধরণের জিনোম ব্রাউজার ব্যবহার করা হয়। ব্রাউজারটি আমার জিনোমকে একটা লম্বা লাইন হিসেবে দেখায় যেখানে ডিএনএ অনুক্রমের পাশাপাশি বিভিন্ন জানা বৈশিষ্ট্য উল্লেখ করা থাকে। ব্রাউজারটি ডিএনএর মধ্যে থাকা বিভিন্ন জিনের পারস্পারিক অবস্থান দেখাতে পারে। কার্কেজোস্কি ডিএনএ-র যেকোন অংশ বিস্তারিতভাবে পর্যবেক্ষণের জন্য ব্রাউজারে এটাকে বড়-ছোট করতে পারেন।

আমার জিনোমের কাঁচা উপাত্ত নিয়ে গড়া পুনর্গঠনটি কতটা ভাল ছিল তা বোঝাতে কার্কেজোস্কি HTT নামের একটি জিন বড় করে দেখানো শুরু করেন।

HTT কোন সাধারণ  জিন নয়। HTT-তে কিছু নির্দিষ্ট মিউটেশনের ফলে হান্টিংটনের রোগ হয়। হান্টিংটন একটি বিধ্বংসী বংশগতীয়-রোগ যা মধ্যবয়সে দেখা দেয়। এ রোগে আক্রান্ত রোগী স্মৃতি ভুলে যেতে শুরু করে এবং এক সময় মারা যায়। সমস্যা হলো, সাধারণ জিনোম সিকোয়েন্সিং এর মাধ্যমে এ মিউটেশনগুলো সনাক্ত করা বেশ কঠিন।

HTT-র জিনে এমন একটি অঞ্চল প্রাকৃতিকভাবেই আছে যেখানে C, A, ও G বার বার পুনরাবৃত্তি হয়। হান্টিংটন ঝুঁকিবিহীন রোগীদের ক্ষেত্রে এই CAG পুনরাবৃত্তি বিভিন্ন মাত্রায় হতে পারে — কতবার তা নির্দিষ্ট নয়। কিন্তু যখন HTT জিনে ৩৭ বা ততোধিক CAG পুনরাবৃত্তি হয়, তখন হান্টিংটন রোগ হওয়ার ঝুঁকি বেড়ে যায়। সিকোয়েন্সিং করার রিডের আকার ছোট হলে ডিএনএর পুনরাবৃত্তি করা অত্যন্ত কঠিন। কারণ পুনরাবৃত্তি হওয়া অনুক্রমে এমন কোন পার্থক্যসূচক অনুক্রম নেই যা দিয়ে রেফারেন্স জিনোমে ম্যাপ করা যাবে।

ইল্যুমিনা আমার জিনোম সিক্যুয়েন্স করার সময় HTT জিনটি সম্পূর্ণ পুনর্গঠন করতে সক্ষম হয়নি। তারা ভুল অনুমান করার পরিবর্তে বরং জিনোমের এই অংশটুকু খালি রেখে গেছে। ইল্যুমিনা যখন বিভিন্ন বংশগতি-ব্যাধির জন্য আমার ঝুঁকি অনুমান করছিলো, তখন আমি হান্টিংটন রোগের জন্য ঝুঁকিতে কি না সেটা নির্ধারণের চেষ্টাও করেনি।

তবে কার্কেজোস্কিকে ধন্যবাদ দিতেই হবে — আমি জিনোম ব্রাউজারে আমার HTT জিনের একটি সম্পূর্ণ অনুক্রমের দিকে তাকিয়ে আছি। আমি চাইলে অনুক্রম পুরোটা পড়তে পারি আর HTT জিনে কতবার CAG পুনরাবৃত্তি হয়েছে তা গুণতে পারি।

“আপনি জানেন … এটি দেখানোর আগে আমার সম্ভবত বংশগতির কাউন্সেলিং দিয়ে শুরু করা উচিত ছিল,” কারক্জেওস্কি বললেন।

নিজের জিনোমকে নিজের হাতে নিলে অজানা দূর্যোগ জেনে যাওয়ার একটা মানসিক ঝুঁকি থাকে। তবুও, আমি দ্রুত কিছু জৈবিক গণনা করে ফেললাম।

আমাদের প্রতিটি ক্রোমোজম দুই জোড়া করে আছে। সেখানে হান্টিংটনের রোগ হওয়ার জন্য HTT-র একটি মাত্র ত্রুটিযুক্ত অনুলিপি লাগে। অর্থাৎ রোগ হওয়াটা প্রকট বৈশিষ্ট্যের। তবে আমি জানতাম আমার পূর্বপুরুষদের মধ্যে কেউই এই ব্যাধিতে আক্রান্ত ছিলেন না। সুতরাং পূর্বপুরুষদের কাছ থেকে HTT-র এই মিউটেশন আমার কাছে কাছে বংশগতির মাধ্যমে আসাটা প্রায় অসম্ভব। তবে, আমি এটাও জানতাম যে ১০ শতাংশ রোর ক্ষেত্রে মাঝে নতুন মিউটেশন (অর্থাৎ CAG পুনরাবৃত্তির মাধ্যমে) তৈরি হতে পারে। তবে এ জাতীয় ঘটনা বেশ বিরল।

তাই বেশ আত্মবিশ্বাসী ছিলাম যে আমার একটি সাধারণ HTT জিন থাকবে। কিন্তু হান্টিংটনের রোগ হওয়ার জন্য যদি ওই মিউটেশনটা থেকেই থাকে আমার জিনোমে, সেটা বরং আমি আগে থেকে জানাটাই ভালো বলে মন ঠিক করে ফেলেছি। অন্তত হঠাৎ করে মধ্যবয়সে হান্টিংটনের রোগ হওয়ার চেয়ে আগে থেকে জানা ভালো!

আমি বললাম, “দেখা যাক,”

এবং আমরা দেখলাম।

মানব রেফারেন্স জিনোমে ১৯-বার CAG পুনরাবৃত্তি ছিলো। আর আমারটাতে গুনে দেখলাম ১৭-বার।

যদি কার্কেজোস্কির করা আমার জিনোমের পুনর্গঠন সঠিক হয় তবে হান্টিংটনের রোগের আবির্ভাব নিয়ে আমাকে চিন্তা করতে হবে না।

তবে হান্টিংটনের মতো বংশগতির রোগ নির্ণয় করার ক্ষেত্রে সম্পূর্ণ জিনোম সিকোয়েন্সিং করাটা মেডিকেল টেস্ট হিসাবে এখনও যথেষ্ট নির্ভরযোগ্য নয়। কারো যদি হান্টিংটনের রোগ আছে এমন আত্মীয় থাকে, এবং দেখতে চান যে তারা এই মিউটেশনটি বহন করছেন কি না, তাদের সুনির্দিষ্ট পরীক্ষা করা উচিত যা জিনোমের বাকি অংশগুলি উপেক্ষা করে HTT-র অনুক্রম বের করবে।

কিন্তু সম্পূর্ণ জিনোম সিকোয়েন্স ১০০-শতাংশ নির্ভুল নয়, তার মানে এটা না যে জিনোম অনুক্রম মূল্যবান নয়। কার্কেজোস্কি এবং অন্যান্য বিজ্ঞানীদের আন্তরিক ধন্যবাদ দিতেই হবে সংক্ষিপ্ত read অনুক্রমের কাঁচা উপাত্ত থেকে যত্ন সহকারে সম্পূর্ণ জিনোম সমাবেশ করার জন্য। শেষ পর্যন্ত আমার জিনোমের পুনর্গঠন হয়েছে। এখন আমি নিজের জিনোমে বিস্তারিত অনুসন্ধান করতে পারি।

[আগের অধ্যায় | সূচীপত্র | পরের অধ্যায়] [post-views]

আরাফাত রহমান
অণুজীববিজ্ঞানের ছাত্র ছিলাম, বর্তমানে ইউনিভার্সিটি অফ ক্যালিফোর্নিয়া, রিভারসাইড-এ পিএইচডি গবেষক। যুক্ত আছি বায়ো-বায়ো-১ ও অনুসন্ধিৎসু চক্র বিজ্ঞান সংগঠনের সঙ্গে। আমার প্রকাশিত বই "মস্তিষ্ক, ঘুম ও স্বপ্ন" (প্রকৃতি পরিচয়, ২০১৫) ও "প্রাণের বিজ্ঞান" (প্রকৃতি পরিচয়, ২০১৭)।