স্টেম সেল এবং চিকিৎসা বিজ্ঞান (পর্ব-২)

০৯ ই জুলাই, ২০১২ দুপুর ১:১২

প্রথম পর্বে আমরা তিন প্রকার স্টেম সেল সম্পর্কে জেনেছি, এই পর্বে আমরা জানব বিভিন্ন প্রকার স্টেম সেল কীভাবে গবেষণাগারে তৈরি করা যেতে পারে।



স্টেম সেল তৈরির সকল নির্দেশনা দেহের প্রতিটি কোষেই থাকে কারন দেহের প্রতিটি কোষে যে জীনেটিক মাটেরিয়াল থাকে তা হুবহু একই রকম। দেহের প্রতিটি কোষেই সমান সংখ্যক জীন থাকে, কিন্তু চোঁখের কোষ যকৃতের কোষের থেকে ভিন্ন, কারন চোখের কোষে এবং যকৃতের কোষে ভিন্ন ভিন্ন জীন সক্রিয় এবং নিস্ক্রিয় অবস্থায় আছে। যেমন- রেটিনার কোষে এমন জীনগুলো সক্রিয় আছে যারা রেটিনাকে অলোক সংবেদন করে তুলে, আর খাদ্য হজম করার জীনগুলো নিস্ক্রিয় অবস্থাই থাকে। আবার যকৃতের ক্ষেত্রে ঘটে এর বিপরীত ঘটনা। বিজ্ঞানীরা রেটিনার কোষে কোন কোন জীন সক্রিয় এবং নিস্ক্রিয় আছে তা বের করতে সক্ষম হয়ছে। কোষ সাধারণত নির্দিষ্ট জীনকে সক্রিয় অথবা নিস্ক্রিয় করার জন্য রাসায়নিক পদার্থ অথবা প্রোটিন ব্যবহার করে। রেটিনার জন্য নির্দিষ্ট জীনগুলোকে সক্রিয় এবং নিস্ক্রিয় করার জন্য যে রাসায়নিক পদার্থ বা প্রোটিন দরকার, কোন pluripotent স্টেম সেলকে যদি সেইসব পদার্থ বা প্রোটিনের সাথে মিশিয়ে উৎপাদন করা হয় তাহলে pluripotent স্টেম সেলকে রেটিনার কোষে পরিণত করা সম্ভব।



এই কাজটি করার জন্য বিজ্ঞানীদের কয়েক দশক গবেষণা করতে হয়েছে। ১৮৫৮ সালে জার্মান জীববিজ্ঞানী Ernst Haeckel জইগোটকে বর্ণনা করার জন্য প্রথম স্টেম সেল শব্দটি ব্যবহার করে। গবেষকরা ঈদুরের embryonic স্টেম সেল নিয়ে কাজ শুরু করে ১৯৮১ সাল থেকে, আর ১৯৯৮ সালে বিজ্ঞানীরা প্রথম মানুষের embryonic স্টেম সেল পৃথক করতে সমর্থ হয়। স্টেম সেল এর ক্ষেত্রে বড় সাফল্য আসে তখনি যখন University of Wisconsin–Madison এর James Thomson এবং তার দল এমন একটি কোষগুচ্ছ খুজে পায় যাকে বলা হয় blastocyst এর Inner cell mass, যে কোষগুচ্ছ স্টেম সেল এর প্রাকৃটিক উৎস হিসেবে কাজ করে। Blastocyst হচ্ছে ভ্রূণের প্রাথমিক অবস্থা যাকে গবেষণাগারে ক্রিতিম ভাবে ডিম্বাণু এবং শুক্রানুর মিলন ঘতিয়ে তৈরি করা হয়। Blastocyst হচ্ছে কোষ দ্বারা তৈরি একটি ফাকা বল যার মাঝখানে কিছু কোষের একটি পিণ্ড থাকে। প্রজনন ক্লিনিকের বিজ্ঞানীরা সাধারনত প্রয়োজনের থেকে বেশি ভ্রুন তৈরি করে, অব্যবহিত ভ্রূণগুলোকে খুব ঠাণ্ডা পরিবেশে রাখা হয় অথবা রুগীর ইচ্ছা অনুযায়ী ফেলে দেয়া হয়। এইসব ক্ষেত্রে রুগী তার ভ্রুন বিজ্ঞানীদেরকে গবেষণার জন্য দান করতে পারে। যদি blastocyst কে কোন জরায়ুতে স্থাপন করা হয় তাহলে Inner cell mass ফিটাসে এবং বাইরের কোষের আবরণটি placenta তে পরিণত হয়। জরায়ুতে স্থাপন না করে blastocyst কে cell culture এ পরিণত করা যেতে পারে।



এটা করার জন্য বিজ্ঞানীরা inner cell mass থেকে কিছু কোষ পৃথক করে এবং দরকারি খাদ্য দিয়ে কাচের পাত্রে বিভাজনের জন্য নির্দিষ্ট পরিবেশে রাখা হয়। এই স্টেম সেলগুলো একের পর এক বিভাজন হয়ে সংখ্যায় বাড়তে থাকে। অন্য কোষের সাথে স্টেম সেল এর পার্থক্য হচ্ছে এরা অসংখ্য বার বিভাজন হতে পারে, কিন্তু অন্য দেহ কোষ কয়েক বার বিভাজনের পর মারা যায়। দেহ কোষের এই মারা যওয়ার কারন হচ্ছে, টলোমেয়ার নামের ডিএনএ এর যে অংশ আছে তা বিভাজনের সাথে সাথে ছোট হতে থাকে। টলোমেয়ারের এই ছোট হওয়ার কারন হচ্ছে, ডিএনএ অনুলিপিকরনের সময় ডিএনএ পলিমারেজ এনজাইম টলোমেয়ার পর্যন্ত পৌছাতে পারে না। যার ফলে টলোমেয়ারের কপি তৈরি না হওয়ার কারনে টলোমেয়ারের দৈর্ঘ্য ছোট হতে থাকে যার ফলে কোষ তার বিভাজন ক্ষমতা হারায় এবং মারা যায়। স্টেম সেল এর মধ্যে টলোমারেজ নামক একটি এনজাইম থাকে যা ডিএনএ এর অনুলিপিকরনের সময় টলোমেয়ারের যে অংশের কপি তৈরি হয় না সে অংশ আলাদাভাবে তৈরি করে। যার ফলে টলোমেয়ারের দৈঘ্য ঠিক থাকে ফলে কোষগুলো মারা যায় না। স্টেম সেলের অমরত্ব ছাড়াও আর একটি বৈশিস্ট খূব গুরুত্বপূর্ণ, তা হল এই কোষগুলোর অন্য কোষে পরিণত হওয়ার ক্ষমতা থাকতে হবে। অর্থাৎ pluripotency থাকতে হবে। ভ্রুন থেকে একটি পূর্ণাঙ্গ প্রাণীতে পরিণত হওয়ার সময় দেহের সব অঙ্গগুলো ভ্রূণের তিনটি কোষস্তর থেকে তৈরি হয় যাদেরকে বলে endoderm, mesoderm and ectoderm. একটি pluripotent কোষ থেকে এই তিনটি germ layer তৈরি হইতে পারে। স্টেম সেলগুলো pluripontent কিনা তা পরীক্ষা করার জন্য মাঝে মাঝে কোষগুলোকে ইদুরের মধ্যে প্রবেশ করিয়ে দেখা হয় এই তিনটি কোষের স্তর তৈরি হয় কিনা। যদি তিনটি লেয়ার তৈরি হয় তা হলে স্টেম সেল অন্য কোষের পরিণত হওয়ার ক্ষমতা আছে। এইভাবে বিজ্ঞানীরা অনেক pluripotent স্টেম সেল তৈরি করা সামর্থ্য অর্জন করেছে। তারা জানে কীভাবে কোষ pluripotent স্টেম সেল তৈরি করতে হয় কীভাবে তাদের নিয়ে ল্যাব এ কাজ করতে হয়, কীভাবে কোষগুলোকে সুস্থ রাখার জন্য উপযুক্ত পরিবেশ বজায় রাখতে হয়। কিন্তু কেন তারা এখনও মানুষের রোগের প্রতিকারের জন্য যে কোষগুলোর দরকার তা তৈরি করতে পারছে না?



স্টেম সেল গবেষণার জন্য প্রধান বাধা হচ্ছে মানুষের সামাজিক এবং ধর্মীয় বাধা। কিছু ধর্মীয় গোষ্ঠী স্টেম সেল গবেষণা সমরথন করে না কারন তাদের মতে মানুষের জীবন শুরু হয়, ডিম্বাণু এবং শুক্রাণুর নিষেকের পর থেকেই, তাই জাইগোট, ভ্রুন অথবা ব্লাস্তছিস্ট যেকোনো কিছুই ধ্বংস করা অনৈতিক। কিন্তু Judaism, Islam and Hinduism, ভ্রুনকে অন্যভাবে দেখে তাই এই ধর্মগুলো স্টেম সেল গবেষণার ক্ষেত্রে তেমন কোন বাধার সৃষ্টি করে না। তাছারাও অনেক বিজ্ঞানী যারা স্টেম সেল নিয়ে গবেষণা করছে অথচ ধর্মে বিশ্বাস করে, তাই এমনটি মনে করার কোন কারন নেই যে বিজ্ঞান এবং ধর্ম দুই মেরুতে অবস্থিত। ২০০১ সাথে যুক্তরাষ্ট্রের প্রেসিডেন্ট George W. Bush কিছু সর্ত সাপেক্ষে স্টেম সেল গবেষণাকে অনুমদন প্রদান করেন। প্রধান দুটো সর্ত হচ্ছে, স্টেম সেল অবশ্যয় প্রজননের জন্য তৈরিকৃত ভ্রুন থেকে সংগ্রহ করতে হবে। অবশ্যয় যার কাছ থেকে স্টেম সেল নেয়া হচ্ছে তাকে জানাতে হবে স্টেম সেল দিয়ে কি করা হবে।



কয়েক বছর আগ পর্যন্তও বিজ্ঞানীদের বিশ্বাস ছিল, যদি কোন কোষ বিভক্তিকরনের মাধ্যমে শরীরের কোন এক ধনের কোষে পরিণত হয়, তাহলে তার pluripotency কখনই পুনরুদ্ধার করা সম্ভব নয় কারন ওই কোষগুলতে অনেক জীন অন অফ থাকে। কিন্তু ২০০৬ সালে, জাপানের টকিও বিশ্ববিদ্যালয়ের বিজ্ঞানী Kazutoshi Takahashi and Shinya Yamanaka প্রথম ইদুরের ত্বকের কোষকে স্টেম সেল এ পরিনত করতে সমর্থ হয়, আর এই ধরনের স্টেম সেল কে বলা হয় induced pluripotent stem (iPS) cells। তাহলে এখন চিন্তা করা যাক কিভাবে আমারা একটি কোষের ভাগ্য পরিবর্তন করতে পারি। গবষকরা ধারনা করেন যে, আমারা যদি কোন ভাবে স্টেম সেলে যে জীণগুলো প্রকাশিত অবস্তাই থাকে সেগুলোকে প্রকাশ করতে পারি আর বাকি জীনগুলোকে অপ্রকাশিত অবস্তাই রাখতে পারি তাহলে, যেকোনো কোষকে স্টেম সেল এ পরিণত করা সম্ভব। তাহলে আমাদের জানা দরকার স্টেম সেল এ কোন জীনগুলো প্রকাশিত অবস্তাই থাকে।



এখন পর্যন্ত বিজ্ঞানীরা ২৪ টা জীন আবিস্কার করতে সমর্থ হয়ছে যারা কিনা স্টেম সেলের pluripotent বিশিষ্টের জন্য দায়ী। তখন তারা ইদুরের ত্বকের কোষের বিভিন্ন বিন্যাসে এই জীনগুলোকে প্রকাশ করার মাধ্যমে দেখতে পান যে, ৪ টি জীন, যারা কিনা অন্য জীনের প্রকাশের জন্য যে ফ্যাক্টর দরকার, তা তৈরির মাধ্যমে ত্বকের কোষকে স্টেম সেলে পরিনত করে। এই জীনগুলো হচ্ছে Oct3/4, Sox2, c-Myc এবং Klf4. যদিও তারা স্টেম সেল তৈরি করেছে কিন্তু এটা প্রমান করা প্রয়োজন যে স্টেম সেলগুলো pluripotent, যার মানে হচ্ছে তাদেরকে এখনও প্রমান করতে হবে যে, ওই স্টেম সেল গুলো একটু পুরনাঙ্গ প্রাণীতে পরিণত হওয়ার ক্ষমতা রাখে। তারপর তারা ইদুরের ভ্রূণের কোষের সাথে iPS কোষগুলোকে মিশিয়ে দেয় এবং পরে দেখতে পারে যে ওই iPS কোষগুলো পরবরিতিতে ইদুরের দেহের বিভন্ন কোষে পরিণত হয়।



এরপর থেকে iPS নিয়ে গবেষণা অনেক দ্রুত এগিয়ে যেতে থাকে, এখন অনেকেই এই iPS কোষ নিয়ে গবেষণা করছে। ইতিমধ্যে হার্ভার্ড বিশ্ববিদ্যালয়সহ অনেক বিশ্ববিদ্যালয়ই এখন iPS গবেষণার বিশেষ গবেষণা কেন্দ্র স্থাপন করেছে। iPS এর প্রধান সুবিধা হচ্ছে, এই কোষগুলো কোন ভ্রুন থেকে নেয়া হয় না, যেকারনে ধর্মীয় দিক থেকে এবিষয়ে গবেষণায় কোন বাধা নেই।



এখন পরবর্তী প্রশ্ন হচ্ছে কীভাবে মানুষের কোষ থেকে iPS কোষ তৈরি করা যায়? ২০০৭ সালে মানব কোষের থেকে iPS কোষ তৈরি উপর পরপর তিনটি গবেষণা পত্র প্রকাশিত হয়। ইদুরের iPS কোষ তৈরির পর মানব iPS কোষ তৈরি করতে সময় লেগেছে মাত্র সময় লেগেছে ৬ মাস অন্য দিকে ইদুরের ভ্রিনিয় স্টেম সেল তৈরির পর মানব ভ্রুন থেকে স্টেম সেল তৈরি করতে সময় লেগেছিল ১৭ বছর। এখন আমরা জানি কীভাবে মানব iPS কোষ তৈরি করতে হয়, কিন্তু এই পক্রিয়ার কিছু সমস্যা আছে । যেমন iPS তৈরির জন্য যে জীনের প্রকাশ দরকার পরে সেই একই জীন আবার কান্সার সৃষ্টির জন্য দায়ী। যেকারনে, ইদূরে iPS কোষে বেশি পরিমানে cmyc জীনের প্রকাশ হওয়ায় তাদের মধ্যে টিউমার হওয়ার প্রবণতা অনেক বেড়ে যায়। কান্সার কোষ আর iPS এর মদ্ধ্যে মিল থাকায়, স্টেম সেল কান্সের কোষে পরিণত হতে পারে। কিন্তু আশার কথা হচ্ছে, Yamanaka এবং তার সহকর্মীরা প্রকাশ করেন যে, তারা যে জীন কানসার তৈরির জন্য দায়ী তা ব্যবহার না করেই iPS কোষ তইরিতে সমর্থ হয়েছেন। কিছু পরীক্ষার মাধ্যমে তারা প্রমান করেছেন যে Myc জীন iPS তৈরির জন্য অপরিহার্য না, এই জীনটি শুধু iPS কোষ তৈরিকে তরান্বিত করে।

প্রথম দিকে ভাইরাস ব্যবহার করে প্রয়োজনীয় জীনগুলোকে কোশে প্রবেশ করিয়ে iPS কোষ তৈরি করা হতো। এই ভাইরাস মানব কোষের জন্য ক্ষতির কারন হয়ে দাড়ায়, তাই কিছু বিজ্ঞানী ভাইরাস ব্যবহার না করে অন্য কোন উপায়ে প্রয়োজনীয় জীনগুলোকে মানব কোষে প্রবেশ করানোর চেষ্টা করেন, তার মধ্যে একটি হচ্ছে, প্লাসমিডের ব্যবহার, প্লাসমিড হচ্ছে বৃত্তাকার ডিএনএ যা এক কোষ থেকে অন্য কোষে জীন পরিবহন করতে সক্ষম। ভাইরাসের মত প্লাসমিডও জিনোমের ভুল জায়গায় ডিএনএ প্রবেশ করিয়ে কানসার তৈরির জীনগুলোকে সক্রিয় করে তুলতে পারে। এই সমস্যার সমাধান করার জন্য বিজ্ঞানীরা এমন প্লাসমিড ব্যবহার করেন যা কোষে জীন পরিবহন করবে কিন্তু কোষের জিনোমে ডিএনএকে সংযোগ করবে না, এবং কোষ তার pluripotency ফিরে পাওয়ার পর জীনগুলো ধংস হয়ে যাবে। কিন্তু সবথেকে ভাল হয় যদি কোন কোষে বাইরে থেকে জীন প্রবেশ করানো ছাড়াই iPS কোষে পরিণত করা যায়। এখনও বিজ্ঞানীরা এ নিয়ে গবেষণা করছে কীভাবে রাসায়নিক ফ্যাক্টর ব্যবহার করে, কোষ তার জিনোমের জীনগূলোকে সক্রিয় করে একটি নির্দিষ্ট কোষকে iPS কোষে পরিণত করতে পারে।

চলবে--

অনুবাদ- Nirupama Shevde (2012) Stem Cells: Flexible friends Nature, 483, S22–S26, doi:10.1038/483S22a

৭ টি +৫/-০