হিউম্যান জিনোম প্রজেক্ট (Human Geneme Project)
DNA স্থিত বেস এর সজ্জাক্রম প্রদত্ত জীবের জিনগত বার্তা নির্ধারণ করে। অন্যভাবে বলতে গেলে কোনো জীবের বা একক জীবের জিনগত গঠন DNA সজ্জা ক্রমেই নিহিত থাকে। যদি দুটি একক জীবে পার্থক্য থাকে তবে এদের DNA সজ্জাক্রমের অন্তত কিছু স্থানে হলেও পার্থক্য / ভিন্নতা থাকবে। এই ধরাণাগুলোর ফলশ্রুতিতে মানুষের জিনোমের সম্পূর্ণ DNA সজ্জাক্রমটি খুঁজে বের করার কৌতূহল সৃষ্টি হয়েছিল। জিনগত প্রযুক্তি কৌশল সমূহের (genetic engineering techniques) বিকাশের ফলে DNA এর যেকোনো একটি খন্ডককে পৃথক করা ও এর ক্লোন সৃষ্টি করা সম্ভব হয়েছিল এবং DNA সজ্জাক্রম নির্ধারণের জন্য একটি সরল ও দ্রুত কাজ করার উপযোগী কৌশল সহজলভ্য হওয়ায় 1990 সালে হিউম্যান জিনোম সিকোয়েন্সিং এর জন্য একটি অতি উচ্চাকাঙ্ক্ষী প্রকল্প শুরু হয়েছিল।
হিউম্যান জিনোম প্রজেক্টটি (HGP) ছিল একটি বৃহৎ প্রকল্প। হিউম্যান জিনোমে প্রায় 3x10⁹ বেস যুগ্ম (bp) রয়েছে এবং যদি প্রতি বেস যুগ্মের সিকোয়েন্সির করার খরচ 3US $ বা 3 মার্কিন ডলার হয় (শুরুর দিকে আনুমানিক খরচ), তবে এই প্রকল্প সম্পন্ন করার জন্য আনুমানিক ৭ বিলিয়ন US ডলার খরচ হবে। উপরন্তু যদি প্রাপ্ত সজ্জাক্রম সমূহকে টাইপ করে বই হিসাবে প্রকাশ করা হয় এবং বইয়ের প্রতিটি পৃষ্ঠায় 1000 টি বর্ণ থাকে এবং প্রতিটি বইয়ে 1000 টি পৃষ্ঠা থাকে, তবে একটি একক মানব কোশ থেকে প্রাপ্ত DNAসজ্জাক্রমের তথ্য সঞ্চয় করতে এমন 3300টি বইয়ের প্রয়োজন হবে। এই বিশাল সংখ্যক প্রত্যাশিত তথ্য ( Data) সৃষ্টি, তথ্য সঞ্চয় ও পুনরুদ্ধার এবং তথ্যের বিশ্লেষণের জন্য উচ্চ গতিসম্পন্ন গনকযন্ত্র (Computational devices) ব্যবহার করা প্রয়োজন হবে। জীববিদ্যার একটি নতুন ক্ষেত্র অর্থাৎ বায়োইনফরমেটিক্স এর দ্রুত বিকাশের সঙ্গে HGP ঘনিষ্টভাবে সম্পর্কিত ছিল।
HGP এর উদ্দেশ্য (Goals of HGP):-
HGP এর কিছু গুরুত্বপূর্ণ উদ্দেশ্য নিম্নে দেওয়া হল -
i) মানব DNA স্থিত প্রায় 20000 25,000 জিনের সবগুলোর সনাক্তকরণ করা।
ii) মানব DNA গঠনকারী প্রায় 3 বিলিয়ন রাসায়নিক বেস যুগ্মের সজ্জাক্রম নির্ধারণ করা।
iii) Database এ এই তথ্য সঞ্চয় করা।
iv) তথ্য বিশ্লেষণের জন্য উন্নত ধরনের যন্ত্রপাতি ব্যবহার করা।
v) এ সম্পর্কিত প্রযুক্তি সমূহকে শিল্প কলকারখানার মতো অন্যান্য ক্ষেত্রে স্থানান্তরিত করা।
vi) এই প্রকল্প থেকে উঠে আসতে পারে এমন নৈতিক, আইনগত এবং সামাজিক বিষয়গুলোকে (ELSI) বিচার বিশ্লেষণ করা।
∆• হিউম্যান জিনোম প্রকল্পটি ছিল একটি 13 বছরের প্রকল্প যার সহযোগিতা করে :-
(১) Wellcome Trust (UK) [ HGP এর শুরুর দিকের বছরগুলোতে HGP - এর মুখ্য অংশীদার ছিল ]
(২) আমেরিকার শক্তি দপ্তর( US Department of Energy)
(৩) রাষ্ট্রীয় স্বাস্থ্য প্রতিষ্ঠান ( The National Institute of Health)
(৪) পরবর্তীতে জাপান, ফ্রান্স, জার্মানি, চীন ও অন্যান্য দেশের থেকেও বেশ কিছু সহযোগিতা পাওয়া গিয়েছিল।
2003 সালে এই প্রকল্পটির কাজ শেষ হয়েছিল। একক জীবের মধ্যে DNA প্রকরণের প্রভাব সম্পর্কিত জ্ঞান মানুষের দেহে ক্ষতি সাধনকারী হাজার রোগ ব্যাধির সনাক্তকরণ, নিরাময় এবং কিছুদিনের জন্য রোগগুলো প্রতিরোধ করতে নতুন পথ দেখাতে পারে।
মানব জীববিদ্যা উপলব্ধি করার ক্ষেত্রে সংকেত প্রদান করা ছাড়াও মানুষ ব্যতীত অন্যান্য জীবসমূহের DNA সজ্জাক্রম সম্পর্কে জ্ঞান তাদের স্বাভাবিক সক্ষমতা বোঝার ক্ষেত্রে সাহায্য করতে পারে এবং এই জ্ঞান স্বাস্থ্য পরিষেবা, কৃষিক্ষেত্র, শক্তি উৎপাদন, পরিবেশীয় সমস্যার উপসমে উদ্ভূত সমস্যাগুলোর মোকাবিলায় প্রয়োগ করা যেতে পারে। ইস্ট, Caenorhabditis elegans (একটি স্বাধীনজীবী রোগ সৃষ্টি করে না এমন নিমাটোড), ড্রসোফিলা, (ফলমাছি), উদ্ভিদ (ধান এবং Arabidopsis) ইত্যাদির মতো মানুষ নয় এমন বহু নমুনা জীবসমূহের DNA এর সিকোয়েন্সিং ও করা হয়েছে।
•∆পদ্ধতি সমূহ (Methodologies):-
∆ এই পদ্ধতির দুটি মুখ্য দিক রয়েছে :-
(১) সেইসব জিনগুলোর সনাক্তকরণের উপর আলোকপাত করেছে যেগুলো RNA হিসাবে প্রকাশিত হয়েছে [এগুলোকে Expressed Sequence Tags (ESTs) বলা হয়)
(২) সহজ উপায়ে সম্পূর্ণ জিনোম সেটের সজ্জাক্রম উদ্দেশ্যহীনভাবে বের করা হয়েছে ,যা সংকেত বহনকারী এবং সংকেত বহন করে না এমন সজ্জাক্রম সমন্বিত ছিল । পরবর্তী সময়ে এই সজ্জাক্রমের বিভিন্ন অঞ্চলকে কার্যানুসারে নির্দিষ্ট করা হয়েছে (যে পরিভাষাটিকে Sequence Annotation বলে)।
•∆ পদ্ধতি :-
(i) DNA সিকোয়েন্সিং এর জন্য একটিকোশ থেকে সম্পূর্ণ DNA কে পৃথক করা হয় ।
(ii) এই DNA কে যথেচ্ছভাবে Restriction Endonuclease উৎসেচকের দ্বারা অপেক্ষাকৃত ছোটো আকারের কিছু DNAখন্ডকে পরিণত করা হয় (মনে রেখো DNA একটি অত্যন্ত দীর্ঘ পলিমার এবং অত্যন্ত দীর্ঘ DNA খন্ডকের সিকোয়েন্সিং করার ক্ষেত্রে প্রযুক্তিগত সীমাবদ্ধতা রয়েছে)।
(iii) বিশেষ ভেক্টর[ BAC (Bacterial artificial chromosome) এবং YAC (Yeast artificial Charomosome)] ব্যবহার করে উপযুক্ত পোষকে এর ক্লোন করা হয়।
(iv) এই ক্লোনিং এর ফলে প্রতিটি DNA খন্ডকের বিবর্ধন ( amplification) ঘটে। এর ফলে পরবর্তীকালে খুব সহজে DNA খন্ডকের সিকোয়েন্সিং করা যেতে পারবে।
(v) অটোমেটেড DNA সিকোয়েন্সার (automated DNA Sequencer) ব্যবহার করে DNA খন্ডকগুলোকে সিকোয়েন্সিং করা হয়েছিল এবং এই অটোমেটেড DNA সিকোয়েন্সারটি Fredrick Sanger দ্বারা প্রবর্তিত একটি পদ্ধতির নীতির উপর কাজ করে ( মনে রেখো প্রোটিনে অ্যামাইনো অ্যাসিডের সজ্জাক্রম নির্ধারণের পদ্ধতি প্রবর্তনের কৃতিত্ব ও বিজ্ঞানী Sanger এর)।
এই সজ্জাক্রমগুলোকে এরপর DNA তে স্থিত কিছু অধিক্রমণযোগ্য (Overlapping) অঞ্চলের উপস্থিতির উপর ভিত্তি করে বিন্যাস করা হয়। এই বিন্যাসের ক্ষেত্রে সিকোয়েন্সিং এর জন্য অধিক্রমণযোগ্য খন্ডক সৃষ্টির প্রয়োজন। মানুষের পক্ষে এই সজ্জাক্রমগুলো সাজানো সম্ভব নয়। তাই বিশেষিত কম্পিউটার ভিত্তিক কর্মসূচির উদ্ভাবন করা হয়েছিল। এই সজ্জাক্রমগুলোকে পরবর্তী সময়ে ব্যাখ্যা করা হয়েছে এবং প্রতিটি ক্রোমোজোমে সজ্জাক্রম কীরূপ হবে তা ঠিক করা হয়েছিল। 2006 সালের May মাসের মধ্যে কেবলমাত্র ক্রোমোজোম এর সিকোয়েন্সিং এর কাজ শেষ হয়েছিল। (এটি ছিল মানুষের 24 টি ক্রোমোজোম অর্থাৎ 22 টি অটোজোম এবং X ও Y, যার সিকোয়েন্সিং এর কাজ চলছে।
অপর যে কাজটি সম্পূর্ণ করা চ্যালেঞ্জের ছিল সেটি হল জিনোমের উপর ভৌত ম্যাপ (Physical map) ও জিনগত ম্যাপ (Genetic map) তৈরি করা। এন্ডোনিউক্লিয়েজ উৎসেচকের সনাক্তকরণ স্থান বা recognition site এর বহুরূপতা এবং মাইক্রোস্যাটেলাইট (microsatellites) নামে পরিচিত কিছু পুনরাবৃত্তি মূলক DNA সজ্জাক্রমের উপর তথ্য ব্যবহার করে এটি তৈরি হয়েছিল।
∆• মানুষের জিনোমের গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্যসমূহ (Salient Features of Human Genome):-
হিউম্যান জিনোম প্রজেক্ট থেকে প্রাপ্ত গুরুত্বপূর্ণ পর্যবেক্ষণ সমূহের মধ্যে কিছু হল নিম্নরূপ :-
(i) হিউম্যান জিনোম 3164.7 মিলিয়ন(~3x10⁹) বেস যুগ্ম সমন্বিত হয়।
(ii) প্রতিটি জিন গড়ে 3000 বেস সমন্বিত হয় কিন্তু এদের আকারে ব্যাপক ভিন্নতা পরিলক্ষিত হয়। সবচেয়ে পরিচিত সর্ববৃহৎ মানব জিনটি হল ডিসট্রোফিন (dystrophin) যাতে 2.4 মিলিয়ন বেস রয়েছে।
(iii) মোট জিনসংখ্যা আনুমানিক 30,000 ধরা হয়েছে যা পূর্বে অনুমেয় 80,000 থেকে 1,40,000 জিনের তুলনায় অনেকটাই কম। সব মানুষের ক্ষেত্রে প্রায় সব (99.9%) নিউক্লিওটাইড বেসসমূহের সজ্জাক্রম একই হয়।
(iv) আবিষ্কৃত জিনসমূহের 50 শতাংশেরও বেশি জিনের কাজ এখনও জানা হয়নি।
(v) জিনোমের 2 শতাংশেরও কম অংশ প্রোটিনের সংকেত বহন করে।
(vi) পুনরাবৃত্তিমূলক সজ্জাক্রম (Repeated Sequences) সমূহ মানব জিনোমের অতিবৃহৎ অংশ গঠন করে।
(vii) পুনরাবৃত্তিমূলক সজ্জাক্রমগুলো হল DNA সজ্জাক্রমস্থিত সেই অংশসমূহ যেগুলোর বহুবার এবং কখনও কখনও একশ থেকে হাজার বারও পুনরাবৃত্তি ঘটে। এটা মনে করা হয় যে, এগুলো সরাসরি বার্তা পরিবহনের সাথে সম্পর্কিত কোনো কার্য করে না কিন্তু এরা ক্রোমোজোম গঠন, গতিশীলতা এবং বিবর্তনের উপর আলোকপাত করে।
(viii) ক্রোমোজোম-I এ সবচেয়ে বেশি জিন (2968 ) থাকে এবং Y ক্রোমোজোমে জিনসংখ্যা সবচেয়ে কম থাকে ( 231 ) ।
(ix) বিজ্ঞানীরা মানুষের জিনোমে প্রায় 1.4 মিলিয়ন অঞ্চল সনাক্ত করেছেন যেখানে DNA তে একক বেসের পার্থক্য দেখা যায়। [SNPs = Single nucleotide polymorphism ] এই তথ্য মানুষের ক্রোমোজোমস্থিত যে অঞ্চলসমূহ রোগ সৃষ্টির সাথে সজ্জাক্রম ও মানুষের বিবর্তনের ইতিহাস সন্ধানে সহায়ক সেই অঞ্চলগুলোকে খুঁজে বের করার প্রক্রিয়ায় আমূল পরিবর্তন নিশ্চিত করে।
∆• প্রয়োগ এবং ভবিষ্যতের চ্যালেঞ্জসমূহ (Application and Future challenges) :-
DNA সজ্জাক্রম থেকে প্রাপ্ত অর্থপূর্ণ জ্ঞান আগামী দশকগুলোতে গবেষণার কাজকে সমৃদ্ধ করবে যা আমাদের গঠনতন্ত্রকে বুঝতে সাহায্য করবে। এই বিশাল কাজে বিশ্বব্যাপী সরকারি এবং বেসরকারী উভয় ক্ষেত্রের বিভিন্ন শাখার হাজার হাজার বিজ্ঞানীদের দক্ষতা ও সৃজনশীলতার প্রয়োজন। হিউম্যান জিনোম সজ্জাক্রমের সবচেয়ে বড় প্রভাবটি হল এই যে, এটি জীববিদ্যার গবেষণার ক্ষেত্রে নতুন দিক উন্মোচন করতে সক্ষম হতে পারে। অতীতে গবেষকরা একই সময় একটি বা অল্প কিছু সংখ্যক জিনের অধ্যয়ন করতেন। সম্পূর্ণ জিনোম সজ্জাক্রম ও অত্যাধুনিক নতুন প্রযুক্তির সাহায্যে আমরা পদ্ধতিগতভাবে ও বিস্তৃত পরিসরে এই বিষয়ে প্রশ্নাবলী উত্থাপন করতে পারি এবং এগুলো একটি জিনোমস্থিত সব জিন অধ্যয়ন করতে পারে।
উদাহরণস্বরূপ একটি নির্দিষ্ট কলা অথবা অঙ্গ অথবা টিউমার এর সব ট্রান্সক্রিপ্ট অথবা জীবনের রসায়ন সুসংহত করার জন্য কীভাবে পরস্পর সম্পর্কিত নেটওয়ার্কে হাজার হাজার জিন ও প্রোটিন একসাথে কাজ করে।