ব্যাকটেরিয়া কোষে ব্যাকটেরিওফাজের আক্রমণ প্রতিহত করার একটি প্রাচীন প্রাকৃতিক রোগপ্রতিরোধ ব্যবস্থা হিসেবে শুরু হলেও, ক্রিসপার-ক্যাস৯ (CRISPR-Cas9) একবিংশ শতাব্দীর জীববিজ্ঞানের সবচেয়ে বৈপ্লবিক প্রযুক্তিতে রূপান্তরিত হয়েছে: একটি প্রোগ্রামযোগ্য আণবিক স্ক্যাল্পেল যা একক নিউক্লিওটাইড রেজোলিউশনে যেকোনো জীবকোষের জিনোম সম্পাদনা করতে পারে।

১. ব্যাকটেরিয়ার অভিযোজিত রোগপ্রতিরোধ ব্যবস্থা

ব্যাকটেরিয়ায় ক্রিসপার ব্যবস্থা তিনটি ধাপে কাজ করে:

  1. অভিযোজন (Adaptation): Cas1-Cas2 এনজাইম আক্রমণকারী ভাইরাসের ডিএনএ-এর একটি ৩০-বেস টুকরো কেটে ব্যাকটেরিয়ার নিজস্ব ক্রিসপার রেকর্ডে সংরক্ষণ করে।
  2. আরএনএ তৈরি (Biogenesis): পরবর্তীতে এই রেকর্ড থেকে গাইড আরএনএ (crRNA) তৈরি করা হয়।
  3. প্রতিহতকরণ (Interference): গাইড আরএনএ Cas9 প্রোটিনকে দিকনির্দেশনা দিয়ে ভাইরাসের পরিপূরক ডিএনএ শনাক্ত করে তা কেটে ধ্বংস করে দেয়।

২. ক্যাস৯ বায়োফিজিক্স: পিএএম (PAM) ও আর-লুপ গঠন

ক্যাস৯ প্রোটিন কীভাবে কাজ করে?

  • PAM ইন্টারোগেশন: ক্যাস৯ যেকোনো ডিএনএ কাটতে পারে না। এটি প্রথমে ডিএনএ স্ক্যান করে নির্দিষ্ট PAM সিকোয়েন্স ($5’text{-NGG-3′}$) খুঁজে বের করে। আর্জিনিন অ্যামিনো অ্যাসিড গয়ানিন বেসের সাথে হাইড্রোজেন বন্ধন তৈরি করে ডিএনএ-কে প্রায় ৩০ ডিগ্রি বাঁকিয়ে দেয়।
  • আর-লুপ (R-loop) বিস্তার: পিএএম পাওয়ার সাথে সাথে ক্যাস৯ ডিএনএ-এর দুই স্ট্র্যান্ড খুলে ফেলে গাইড আরএনএ-এর সাথে মেলানো শুরু করে। ২০টি বেসের মিল পাওয়া গেলে একটি স্থিতিশীল আর-লুপ গঠিত হয়।

৩. দ্বৈত নিউক্লিজ অনুঘটন

আর-লুপ সফলভাবে তৈরি হলে ক্যাস৯-এর দুটি নিউক্লিজ ডোমেন সক্রিয় হয়:

  • HNH ডোমেন: টার্গেট স্ট্র্যান্ডটিকে কেটে দেয়।
  • RuvC ডোমেন: নন-টার্গেট স্ট্র্যান্ডটিকে কেটে দেয়।

ফলে পিএএম-এর ঠিক ৩ বেস উজানে ডিএনএ-এর দুই স্ট্র্যান্ডেই একটি নিখুঁত ব্রোকেন এন্ড তৈরি হয়।

৪. বেস এডিটিং ও প্রাইম এডিটিং: দ্বিতীয় প্রজন্মের জিনোম সার্জারি

ডিএনএ না ভেঙে আরও নিখুঁতভাবে রোগ নিরাময়ে উদ্ভাবিত হয়েছে আধুনিক কৌশল:

  • বেস এডিটর (Base Editors): ক্যাস৯ নিকাসে-এর সাথে অ্যামিনেস এনজাইম যুক্ত করে ডিএনএ না কেটেই সরাসরি $text{C} to text{T}$ কিংবা $text{A} to text{G}$ রূপান্তর ঘটায়।
  • প্রাইম এডিটিং (Prime Editing): রিভার্স ট্রান্সক্রিপ্টেজ সংযুক্ত ক্যাস৯ ব্যবহার করে যেকোনো ধরনের প্রতিস্থাপন, ক্ষারক সংযোজন বা কর্তন নিখুঁতভাবে সম্পন্ন করা যায়।
শাকিল মাহমুদ সজল

শাকিল মাহমুদ সজল

সফটওয়্যার প্রকৌশলী ও লেখক, ঢাকা, বাংলাদেশ। কম্পিউটার বিজ্ঞান, পদার্থবিজ্ঞান, ইতিহাস ও ভাবনার সমন্বয়ে ব্যক্তিগত নোট ও প্রবন্ধ সংকলন।