വാർത്തകളിൽ ഇടംനേടിയത് എന്തുകൊണ്ട്?
ബെംഗളൂരുവിലെ ജവഹർലാൽ നെഹ്റു സെന്റർ ഫോർ അഡ്വാൻസ്ഡ് സയന്റിഫിക് റിസർച്ചിലെ (JNCASR) ശാസ്ത്രജ്ഞർ, ഇന്ത്യൻ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് സയൻസുമായി (Indian Institute of Science) സഹകരിച്ച് Cleavable Light-Erased Antibody Reporter (CLEAR) എന്ന നൂതന ഇമേജിംഗ് പ്ലാറ്റ്ഫോം (imaging platform) വികസിപ്പിച്ചു. മായ്ച്ചുകളയാനും വീണ്ടും ഉപയോഗിക്കാനും കഴിയുന്ന ഒരൊറ്റ ഫ്ലൂറസെന്റ് ടാഗ് (fluorescent tag) ഉപയോഗിച്ച് ഒരേ ബയോളജിക്കൽ സാമ്പിളിലെ (biological sample) ഡസൻ കണക്കിന് വ്യത്യസ്ത പ്രോട്ടീനുകൾ ദൃശ്യവൽക്കരിക്കാൻ (visualise) ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ ഗവേഷകരെ അനുവദിക്കുന്നു. ഈ മുന്നേറ്റം ബയോമെഡിക്കൽ ഗവേഷണത്തെയും (biomedical research) പ്രിസിഷൻ മെഡിസിനെയും (precision medicine) മാറ്റിമറിക്കുമെന്ന് വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.
പശ്ചാത്തലം
കോശങ്ങളിലെയും ടിഷ്യുകളിലെയും പ്രോട്ടീനുകളുടെ സ്പേഷ്യൽ വിതരണം (spatial distribution) മാപ്പ് ചെയ്യുന്നത് രോഗങ്ങൾ എങ്ങനെ പുരോഗമിക്കുന്നു എന്നതിനെക്കുറിച്ചുള്ള സുപ്രധാന സൂചനകൾ നൽകുന്നു. പരമ്പരാഗത ഇമ്മ്യൂണോഫ്ലൂറസെൻസ് (immunofluorescence) രീതികൾ ഓരോ പ്രോട്ടീനിനെയും വ്യത്യസ്തമായ ഒരു ഡൈ (dye) ഉപയോഗിച്ച് ലേബൽ ചെയ്യുന്നു, വ്യത്യസ്ത ഡൈകൾ ഓവർലാപ്പിംഗ് (overlapping) പ്രകാശം പുറപ്പെടുവിക്കുന്നതിനാൽ ചിത്രീകരിക്കാൻ കഴിയുന്ന മാർക്കറുകളുടെ (markers) എണ്ണം പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു. ആന്റിബോഡികളിൽ (antibodies) പ്രകാശത്താൽ വിഭജിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒരു "ഇറേസർ" (light-cleavable "eraser") ഘടിപ്പിച്ചുകൊണ്ട് CLEAR ഈ തടസ്സം മറികടക്കുന്നു. ഒരു കൂട്ടം പ്രോട്ടീനുകളെ ചിത്രീകരിച്ചു കഴിഞ്ഞാൽ, അൾട്രാവയലറ്റ് പ്രകാശത്തിന്റെ (ultraviolet light) ഒരു ചെറിയ സ്ഫോടനത്തിലൂടെ ഫ്ലൂറസെന്റ് ടാഗ് (fluorescent tag) നീക്കം ചെയ്യാൻ കഴിയും, ഇത് അടുത്ത കൂട്ടം പ്രോട്ടീനുകളിൽ അതേ ഡൈ (dye) വീണ്ടും ഉപയോഗിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു. ലേബലിംഗ് (labelling), ഇമേജിംഗ് (imaging), മായ്ക്കൽ (erasing) എന്നിവയുടെ ഈ ചക്രം പലതവണ ആവർത്തിക്കാം, സാമ്പിളിന് കുറഞ്ഞ കേടുപാടുകൾ മാത്രം വരുത്തി പ്രോട്ടീനുകളുടെ ഹൈ-പ്ലെക്സ് മാപ്പ് (high-plex map) ഇത് സൃഷ്ടിക്കുന്നു.
CLEAR എങ്ങനെ പ്രവർത്തിക്കുന്നു
- ലൈറ്റ്-ക്ലീവബിൾ പ്രോബുകൾ (Light-cleavable probes): 365 nm UV പ്രകാശത്തിന് വിധേയമാകുമ്പോൾ തകരുന്ന ഒരു പ്രത്യേക രാസ ഗ്രൂപ്പിലൂടെ ആന്റിബോഡികളെ (Antibodies) ഒരു ഫ്ലൂറോഫോറുമായി (fluorophore) ബന്ധിപ്പിക്കുന്നു. സാമ്പിൾ ചിത്രീകരിച്ച ശേഷം, ഫ്ലൂറസെന്റ് ടാഗ് വിഭജിക്കപ്പെടുന്നു, പ്രോട്ടീനുകളെ ലേബൽ ചെയ്യാതെ അടുത്ത ചക്രത്തിനായി സജ്ജമാക്കുന്നു.
- സിംഗിൾ ഡൈ സ്ട്രാറ്റജി (Single dye strategy): ഒരേ ഫ്ലൂറോഫോർ (fluorophore) തന്നെ വീണ്ടും ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയുന്നതിനാൽ, CLEAR സ്പെക്ട്രൽ ഓവർലാപ്പ് (spectral overlap) ഒഴിവാക്കുകയും മൈക്രോസ്കോപ്പ് ഡിസൈൻ (microscope design) ലളിതമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. അടിസ്ഥാന ഉപകരണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് ഗവേഷകർക്ക് പത്തിലധികം പ്രോട്ടീനുകൾ മാപ്പ് ചെയ്യാൻ കഴിയും.
- ഉയർന്ന സ്പേഷ്യൽ റെസല്യൂഷൻ (High spatial resolution): ഈ രീതി കോശങ്ങളുടെയും ടിഷ്യുകളുടെയും സൂക്ഷ്മ ഘടന (fine structure) സംരക്ഷിക്കുന്നു, ഉപ-സെല്ലുലാർ കമ്പാർട്ടുമെന്റുകൾക്കുള്ളിൽ (sub-cellular compartments) പ്രോട്ടീനുകൾ എവിടെയാണ് സ്ഥിതിചെയ്യുന്നതെന്ന് തിരിച്ചറിയാൻ ഇത് ശാസ്ത്രജ്ഞരെ പ്രാപ്തരാക്കുന്നു.
- വേഗതയും അനുയോജ്യതയും (Speed and compatibility): ലേബലിംഗ്, മായ്ക്കൽ ചക്രങ്ങൾക്ക് ഏതാനും മിനിറ്റുകൾ മാത്രമേ എടുക്കൂ, കൂടാതെ ഒറ്റ കോശങ്ങൾ (single cells) മുതൽ സങ്കീർണ്ണമായ ടിഷ്യു സ്ലൈസുകൾ (complex tissue slices) വരെ വിവിധ സാമ്പിളുകളിൽ ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ പ്രവർത്തിക്കുന്നു. സൂക്ഷ്മമായ സാമ്പിളുകൾക്ക് ഇത് തികച്ചും അനുയോജ്യമാണ്, കൂടാതെ ഭാവിയിൽ ലൈവ്-സെൽ ഇമേജിംഗിനായി (live-cell imaging) ഇത് പൊരുത്തപ്പെടുത്തിയേക്കാം.
സാധ്യമായ പ്രയോഗങ്ങൾ
- രോഗം നേരത്തെ കണ്ടെത്തൽ (Early disease detection): കാൻസർ അല്ലെങ്കിൽ ന്യൂറോഡിജനറേറ്റീവ് (neurodegenerative) രോഗങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഒന്നിലധികം പ്രോട്ടീനുകളെ മാപ്പ് ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് പ്രാരംഭ ഘട്ടത്തിൽ രോഗലക്ഷണങ്ങൾ (disease signatures) തിരിച്ചറിയാനും കാലക്രമേണ അവ എങ്ങനെ മാറുന്നുവെന്ന് ട്രാക്കുചെയ്യാനും കഴിയും.
- പ്രിസിഷൻ മെഡിസിൻ (Precision medicine): ഓരോ രോഗിയുടെയും കോശങ്ങളുടെ സവിശേഷമായ പ്രോട്ടീൻ പ്രൊഫൈൽ അടിസ്ഥാനമാക്കി ട്യൂമറുകളുടെ (tumours) സ്വഭാവം നിർണ്ണയിക്കാനും ചികിത്സകൾ ക്രമീകരിക്കാനും CLEAR ഡോക്ടർമാരെ സഹായിക്കും.
- അടിസ്ഥാന ഗവേഷണം (Fundamental research): കോശങ്ങൾക്കുള്ളിൽ പ്രോട്ടീനുകൾ എങ്ങനെ ഇടപഴകുന്നുവെന്ന് മനസ്സിലാക്കുന്നത് വികസനം, പ്രതിരോധശേഷി (immunity), വാർദ്ധക്യം (ageing) എന്നിവയുടെ സംവിധാനങ്ങൾ അനാവരണം ചെയ്യുന്നതിന് അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്. അത്തരം പഠനങ്ങൾക്ക് CLEAR ശക്തമായ ഒരു ഉപകരണം നൽകുന്നു.
ഉപസംഹാരം
ലളിതമായ ഒരു രാസവിദ്യയ്ക്ക് (chemical trick) ഫ്ലൂറസെൻസ് ഇമേജിംഗിന്റെ (fluorescence imaging) വ്യാപ്തി എങ്ങനെ വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് CLEAR പ്ലാറ്റ്ഫോം കാണിക്കുന്നു. ലേബലിംഗിന്റെയും മായ്ക്കലിന്റെയും ആവർത്തിച്ചുള്ള ചക്രങ്ങൾ പ്രവർത്തനക്ഷമമാക്കുന്നതിലൂടെ, നിരവധി പ്രോട്ടീനുകളെ ദൃശ്യവൽക്കരിക്കുന്നതിനുള്ള ചെലവ് കുറഞ്ഞതും ലളിതവുമായ ഒരു രീതി ഇത് ഗവേഷകർക്ക് വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു. ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ പക്വത പ്രാപിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, ഡയഗ്നോസ്റ്റിക്സിനും (diagnostics) വ്യക്തിഗതമാക്കിയ ചികിത്സകൾക്കും (personalised therapies) പുതിയ സാധ്യതകൾ ഇത് തുറന്നേക്കാം.