ক্র্যাস্পেস: একটি নতুন নিরাপদ "CRISPR - ক্যাস সিস্টেম" যা জিন এবং প্রোটিন উভয়ই সম্পাদনা করে  

ব্যাকটেরিয়া এবং ভাইরাসের "CRISPR-Cas সিস্টেম" আক্রমণকারী ভাইরাল সিকোয়েন্স সনাক্ত করে এবং ধ্বংস করে। এটি ভাইরাল সংক্রমণের বিরুদ্ধে সুরক্ষার জন্য ব্যাকটেরিয়া এবং আর্চিয়াল ইমিউন সিস্টেম। 2012 সালে, CRISPR-Cas সিস্টেমটি একটি হিসাবে স্বীকৃত হয়েছিল জিনোম সম্পাদনা টুল। তারপর থেকে, CRISPR-Cas সিস্টেমের বিস্তৃত পরিসর তৈরি করা হয়েছে এবং জিন থেরাপি, ডায়াগনস্টিকস, গবেষণা এবং ফসলের উন্নতির মতো ক্ষেত্রে অ্যাপ্লিকেশন খুঁজে পেয়েছে। যাইহোক, বর্তমানে উপলব্ধ CRISPR-Cas সিস্টেমের সীমিত ক্লিনিকাল ব্যবহার রয়েছে ঘন ঘন অফ-টার্গেট এডিটিং, অপ্রত্যাশিত ডিএনএ মিউটেশন এবং উত্তরাধিকারী সমস্যার কারণে। গবেষকরা সম্প্রতি একটি অভিনব CRISPR-Cas সিস্টেম রিপোর্ট করেছেন যা mRNA কে লক্ষ্য করে এবং ধ্বংস করতে পারে প্রোটিন বিভিন্ন জিনগত রোগের সাথে আরও সঠিকভাবে অফ-টার্গেট প্রভাব এবং উত্তরাধিকারী সমস্যা ছাড়াই যুক্ত। ক্র্যাস্পেস নামে, এটি প্রথম CRISPR-Cas সিস্টেম যা দেখায় প্রোটিন সম্পাদনা ফাংশন। এটি প্রথম সিস্টেম যা RNA এবং উভয়ই সম্পাদনা করতে পারে প্রোটিন. যেহেতু ক্র্যাস্পেস বিদ্যমান CRISPR-Cas সিস্টেমের অনেক সীমাবদ্ধতা অতিক্রম করে, এতে জিন থেরাপি, ডায়াগনস্টিকস এবং পর্যবেক্ষণ, বায়োমেডিকাল গবেষণা এবং ফসলের উন্নতিতে বিপ্লব ঘটানোর সম্ভাবনা রয়েছে। 

"CRISPR-Cas সিস্টেম" হল ভাইরাল সংক্রমণের বিরুদ্ধে ব্যাকটেরিয়া এবং আর্কিয়ার প্রাকৃতিক প্রতিরোধ ব্যবস্থা যা সুরক্ষার জন্য ভাইরাল জিনের ক্রমগুলি সনাক্ত করে, আবদ্ধ করে এবং অবনমিত করে। এটি দুটি অংশ নিয়ে গঠিত - ব্যাকটেরিয়া আরএনএ প্রথম সংক্রমণের পরে ব্যাকটেরিয়াল জিনোমে অন্তর্ভুক্ত করা ভাইরাল জিন থেকে প্রতিলিপি করা (যাকে CRISPR বলা হয়, এটি আক্রমণকারী ভাইরাল জিনের লক্ষ্য ক্রম চিহ্নিত করে) এবং একটি সংশ্লিষ্ট ধ্বংসকারী। প্রোটিন বলা হয় "CRISPR যুক্ত প্রোটিন (ক্যাস)" যা ভাইরাসের বিরুদ্ধে ব্যাকটেরিয়া রক্ষা করার জন্য ভাইরাল জিনের চিহ্নিত ক্রমগুলিকে আবদ্ধ করে এবং অবনমিত করে।  

ক্রিস্পার "ক্লাস্টারড রেগুলারলি ইন্টারস্পেসড শর্ট প্যালিনড্রোমিক রিপিটস" এর অর্থ। এটি প্যালিনড্রোমিক পুনরাবৃত্তি দ্বারা চিহ্নিত ব্যাকটেরিয়া RNA প্রতিলিপি।  

প্যালিনড্রোমিক রিপিটস (CRISPRs) প্রথম আবিষ্কৃত হয়েছিল এর ক্রমগুলিতে ই কোলাই 1987 সালে। 1995 সালে, ফ্রান্সিসকো মোজিকা আর্চিয়াতে অনুরূপ কাঠামো পর্যবেক্ষণ করেছিলেন, এবং তিনিই প্রথম এইগুলিকে ব্যাকটেরিয়া এবং আর্কিয়ার প্রতিরোধ ব্যবস্থার একটি অংশ হিসাবে ভেবেছিলেন। 2008 সালে, এটি প্রথমবারের মতো পরীক্ষামূলকভাবে প্রমাণিত হয়েছিল যে ব্যাকটেরিয়া এবং আর্কিয়ার ইমিউন সিস্টেমের লক্ষ্য ছিল বিদেশী ডিএনএ এবং এমআরএনএ নয়। ভাইরাল সিকোয়েন্স সনাক্তকরণ এবং অবক্ষয় করার প্রক্রিয়াটি পরামর্শ দিয়েছে যে এই ধরনের সিস্টেমগুলিকে একটি হাতিয়ার হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে জিনোম সম্পাদনা. 2012 সালে জিনোম এডিটিং টুল হিসেবে স্বীকৃতি পাওয়ার পর থেকে, CRISPR-Cas সিস্টেম একটি দৃঢ়ভাবে প্রতিষ্ঠিত মান হিসেবে অনেক দূর এগিয়েছে। জিন সম্পাদনা সিস্টেম এবং ক্লিনিকাল জিন থেরাপি সহ বায়োমেডিসিন, কৃষি, ফার্মাসিউটিক্যাল শিল্পে বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশন খুঁজে পেয়েছে^1,2.  

একটি বিস্তৃত CRISPR-Cas সিস্টেমগুলি ইতিমধ্যে চিহ্নিত করা হয়েছে এবং বর্তমানে গবেষণা, ড্রাগ স্ক্রীনিং, ডায়াগনস্টিকস এবং চিকিত্সার জন্য ডিএনএ/আরএনএ সিকোয়েন্সগুলি পর্যবেক্ষণ এবং সম্পাদনা করার জন্য উপলব্ধ। বর্তমান CRISPR/Cas সিস্টেমগুলিকে 2টি শ্রেণীতে (শ্রেণি 1 এবং 2) এবং ছয় প্রকারে (টাইপ I থেকে XI) ভাগ করা হয়েছে। ক্লাস 1 সিস্টেমে একাধিক Cas আছে প্রোটিন যা তাদের লক্ষ্যে আবদ্ধ এবং কাজ করার জন্য একটি কার্যকরী জটিল গঠন করতে হবে। অন্যদিকে, ক্লাস 2 সিস্টেমে শুধুমাত্র একটি বড় Cas আছে প্রোটিন বাইন্ডিং এবং ডিগ্র্যাডিং টার্গেট সিকোয়েন্সের জন্য যা ক্লাস 2 সিস্টেমকে ব্যবহার করা সহজ করে তোলে। সাধারণত ব্যবহৃত ক্লাস 2 সিস্টেম হল Cas 9 Type II, Cas13 Type VI, এবং Cas12 Type V। এই সিস্টেমগুলির অবাঞ্ছিত সমান্তরাল প্রভাব থাকতে পারে যেমন, অফ-টার্গেট ইমপ্যাক্ট এবং সাইটোটক্সিসিটি^3,5.  

জিন থেরাপি বর্তমান CRISPR- Cas সিস্টেমের ক্লিনিকাল ব্যবহার সীমিত কারণ অফ-টার্গেট এডিটিং, অপ্রত্যাশিত ডিএনএ মিউটেশন, যার মধ্যে বড় ডিএনএ ফ্র্যাগমেন্ট মুছে ফেলা এবং অন-টার্গেট এবং অফ-টার্গেট সাইট উভয় ক্ষেত্রেই বড় ডিএনএ স্ট্রাকচারাল ভেরিয়েন্ট যা কোষের মৃত্যুর দিকে পরিচালিত করে। এবং অন্যান্য বংশগত সমস্যা।  

ক্র্যাস্পেস (বা CRISPR-নির্দেশিত ক্যাসপেস)  

গবেষকরা সম্প্রতি একটি অভিনব CRISPER-Cas সিস্টেমের কথা জানিয়েছেন যা একটি ক্লাস 2 টাইপ III-E Cas7-11 সিস্টেম একটি ক্যাসপেসের মতো যুক্ত। প্রোটিন তাই নামকরণ করা হয়েছে ক্র্যাস্পেস বা CRISPR-নির্দেশিত ক্যাসপেস ⁵ (ক্যাসপেসগুলি হল সিস্টাইন প্রোটিস যা সেলুলার কাঠামো ভেঙে অ্যাপোপটোসিসে মূল ভূমিকা পালন করে)। জিন থেরাপি এবং ডায়াগনস্টিকসের মতো ক্ষেত্রে এটির সম্ভাব্য অ্যাপ্লিকেশন রয়েছে। ক্র্যাস্পেস হল আরএনএ-নির্দেশিত এবং আরএনএ-লক্ষ্যযুক্ত এবং ডিএনএ সিকোয়েন্সের সাথে জড়িত হয় না। এটি mRNA লক্ষ্য করে এবং ধ্বংস করতে পারে প্রোটিন বিভিন্ন জিনগত রোগের সাথে আরও নির্ভুলভাবে অফ-টার্গেট প্রভাব ছাড়াই যুক্ত। সুতরাং, এমআরএনএ বা প্রোটিন স্তরে ক্লিভেজের মাধ্যমে রোগের সাথে যুক্ত জিন নির্মূল করা সম্ভব। এছাড়াও, নির্দিষ্ট এনজাইমের সাথে সংযুক্ত হলে, ক্র্যাস্পেস প্রোটিনের কার্যকারিতা পরিবর্তন করতেও ব্যবহার করা যেতে পারে। যখন এর RNase এবং প্রোটেজ ফাংশনগুলি সরানো হয়, তখন ক্র্যাস্পেস নিষ্ক্রিয় হয়ে যায় (dCraspase)। এটির কোন কাটিং ফাংশন নেই তবে এটি আরএনএ এবং প্রোটিন সিকোয়েন্সের সাথে আবদ্ধ। অতএব, রোগ বা ভাইরাস নিরীক্ষণ ও নির্ণয়ের জন্য ডায়াগনস্টিকস এবং ইমেজিং-এ dCraspase ব্যবহার করা যেতে পারে।  

ক্র্যাস্পেস হল প্রথম CRISPR-Cas সিস্টেম যা প্রোটিন সম্পাদনা ফাংশন দেখায়। এটি প্রথম সিস্টেম যা RNA এবং প্রোটিন উভয়ই সম্পাদনা করতে পারে। এর জিন সম্পাদনা ফাংশনটি ন্যূনতম অফ-টার্গেট এফেক্টে আসে এবং কোন উত্তরাধিকারী সমস্যা নেই। অতএব, বর্তমানে উপলব্ধ অন্যান্য CRISPR- Cas সিস্টেমের তুলনায় ক্র্যাস্পেস ক্লিনিকাল ব্যবহার এবং থেরাপিউটিকসে নিরাপদ হতে পারে। ^4,5.    

যেহেতু ক্র্যাস্পেস বিদ্যমান CRISPR-Cas সিস্টেমের অনেক সীমাবদ্ধতা অতিক্রম করে, এতে জিন থেরাপি, ডায়াগনস্টিকস এবং পর্যবেক্ষণ, বায়োমেডিকাল গবেষণা এবং ফসলের উন্নতিতে বিপ্লব ঘটানোর সম্ভাবনা রয়েছে। ক্লিনিকাল ট্রায়ালগুলিতে সুরক্ষা এবং কার্যকারিতা প্রমাণ করার আগে কোষে রোগ সৃষ্টিকারী জিনগুলিকে সুনির্দিষ্টভাবে লক্ষ্য করার জন্য নির্ভরযোগ্য বিতরণ ব্যবস্থা বিকাশের জন্য আরও গবেষণা প্রয়োজন।   

*** 

তথ্যসূত্র:  

1. গোস্টিমসকায়া, I. CRISPR–Cas9: A History of Its Discovery and Ethical Considerations of Its Use in Genome Editing. বায়োকেমিস্ট্রি মস্কো 87, 777–788 (2022)। https://doi.org/10.1134/S0006297922080090  

2. চাও লি এট আল 2022. CRISPR/Cas জিনোম সম্পাদনার জন্য কম্পিউটেশনাল টুলস এবং রিসোর্স। জিনোমিক্স, প্রোটিওমিক্স এবং বায়োইনফরমেটিক্স। 24 মার্চ 2022 অনলাইনে উপলব্ধ। DOI: https://doi.org/10.1016/j.gpb.2022.02.006 

3. ভ্যান বেলজউ, এসপিবি, স্যান্ডার্স, জে., রদ্রিগেজ-মোলিনা, এ. এট আল। RNA- টার্গেটিং CRISPR-Cas সিস্টেম। ন্যাট রেভ মাইক্রোবায়োল 21, 21–34 (2023)। https://doi.org/10.1038/s41579-022-00793-y 

4. চুনয়ি হু এট আল 2022. ক্র্যাস্পেস হল একটি CRISPR RNA-নির্দেশিত, RNA-অ্যাক্টিভেটেড প্রোটিজ। বিজ্ঞান. 25 আগস্ট 2022। ভলিউম 377, ইস্যু 6612। পিপি। 1278-1285। DOI: https://doi.org/10.1126/science.add5064  

5. হুও, জি., শেফার্ড, জে এবং প্যান, এক্স ক্র্যাস্পেস: একটি উপন্যাস CRISPR/ক্যাস ডুয়াল জিন সম্পাদক। কার্যকরী ও সমন্বিত জিনোমিক্স 23, 98 (2023)। প্রকাশিত: 23 মার্চ 2023। DOI: https://doi.org/10.1007/s10142-023-01024-0 

***