'নিয়ান্ডারথাল অ্যান্টিবায়োটিক' ফিরিয়ে আনতে এআই ব্যবহার

[বিজ্ঞাপন_১]

অ্যান্টিবায়োটিক-প্রতিরোধী ব্যাকটেরিয়ার হুমকি

বিশ্ব স্বাস্থ্য সংস্থার মতে, অ্যান্টিবায়োটিক-প্রতিরোধী ব্যাকটেরিয়ার কারণে বিশ্বে প্রতি বছর প্রায় ৫০ লক্ষ মানুষের মৃত্যু হওয়ায়, এই পরিস্থিতি মোকাবেলার জন্য কার্যকর ওষুধ খুঁজে বের করার প্রয়োজনীয়তা অত্যন্ত জরুরি।

সম্প্রতি, জৈবপ্রযুক্তির পথিকৃৎ সিজার দে লা ফুয়েন্তের নেতৃত্বে একটি গবেষক দল, নিয়ান্ডারথালের মতো বিলুপ্ত মানব পূর্বপুরুষদের জিনগত বৈশিষ্ট্য কাজে লাগাতে কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা (এআই)-ভিত্তিক গণনা পদ্ধতি ব্যবহার করছে, যার লক্ষ্য হলো ৪০,০০০ বছর আগের তাদের অ্যান্টিবায়োটিক ক্ষমতা ফিরিয়ে আনা।

অ্যান্টিবায়োটিক প্রতিরোধ ক্ষমতা, যা মানুষ এবং বিলুপ্ত নিয়ান্ডারথালদের ধারণার অনুরূপ (চিত্র ১)। — বিলুপ্ত নিয়ান্ডারথাল মানব প্রজাতির মডেল। ছবি: গেটি

তাদের গবেষণার মাধ্যমে বিজ্ঞানীরা এমন কিছু ক্ষুদ্র প্রোটিন বা পেপটাইড অণু আবিষ্কার করেছেন, যেগুলোর ব্যাকটেরিয়া প্রতিরোধের ক্ষমতা রয়েছে, যা মানুষের সংক্রমণ মোকাবেলার জন্য নতুন ওষুধ তৈরির পথ প্রশস্ত করতে পারে।

অ্যান্টিবায়োটিক (যেমন পেনিসিলিন) প্রাকৃতিকভাবে উৎপাদিত হয় (একটি অণুজীবের অন্যটির বিরুদ্ধে লড়াইয়ের মাধ্যমে), অন্যদিকে নন-অ্যান্টিবায়োটিক অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল (যেমন সালফোনামাইড এবং অ্যান্টিসেপটিক) সম্পূর্ণরূপে কৃত্রিমভাবে তৈরি।
তবে, উভয় প্রকারেরই সাধারণ লক্ষ্য হলো অণুজীবকে মেরে ফেলা বা তাদের বৃদ্ধি রোধ করা, এবং উভয়ই অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল কেমোথেরাপির শ্রেণীতে পড়ে। অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল এজেন্টগুলোর মধ্যে রয়েছে অ্যান্টিসেপটিক, অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল সাবান এবং রাসায়নিক ডিটারজেন্ট; অন্যদিকে অ্যান্টিবায়োটিক হলো এক বিশেষ ধরনের অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল এজেন্ট যা চিকিৎসাক্ষেত্রে এবং কখনও কখনও পশুখাদ্যে ব্যবহৃত হয়।
সাধারণ সর্দি বা ফ্লুর মতো অসুস্থতা সৃষ্টিকারী ভাইরাসের বিরুদ্ধে অ্যান্টিবায়োটিক অকার্যকর; যে ওষুধগুলো ভাইরাসকে দমন করে, সেগুলোকে অ্যান্টিভাইরাল বা অ্যান্টিভাইরাল ড্রাগ বলা হয়, অ্যান্টিবায়োটিক নয়।

“এটি আমাদের নতুন অনুক্রম, জীবন্ত প্রাণীর মধ্যে আগে কখনও না পাওয়া নতুন ধরণের অণু আবিষ্কার করতে সাহায্য করে, যা আণবিক বৈচিত্র্য নিয়ে ভাবার জন্য আরও ব্যাপক সম্ভাবনার দ্বার উন্মোচন করে,” বলেছেন গবেষণা দলটির নেতৃত্বদানকারী যুক্তরাষ্ট্রের পেনসিলভানিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের ডঃ সিজার দে লা ফুয়েন্তে। “বর্তমান ব্যাকটেরিয়াগুলো কখনও এই নতুন অণুগুলোর সংস্পর্শে আসেনি, তাই এটি আজকের দিনে চিকিৎসা করা কঠিন এমন রোগজীবাণুগুলোর বিরুদ্ধে লড়াই করার একটি ভালো সুযোগ হতে পারে।”

বিশেষজ্ঞরা মনে করেন যে অ্যান্টিবায়োটিক-প্রতিরোধী ব্যাকটেরিয়া সম্পর্কে নতুন তথ্য অত্যন্ত প্রয়োজনীয়। যুক্তরাষ্ট্রের ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের আণবিক, কোষ ও বিকাশমূলক জীববিজ্ঞানের অধ্যাপক মাইকেল মাহান বলেন, “বিশ্ব একটি অ্যান্টিবায়োটিক প্রতিরোধ সংকটের মুখোমুখি… ভবিষ্যতের সম্ভাব্য সমাধান খুঁজতে যদি আমাদের অতীতে ফিরে যেতে হয়, তবে আমি তা পুরোপুরি সমর্থন করি।”

"জুরাসিক পার্ক" থেকে ধারণা

বেশিরভাগ অ্যান্টিবায়োটিক অণুজীব এবং ছত্রাক থেকে উদ্ভূত হয়, যা মাটিতে বসবাসকারী অণুজীব পরীক্ষা করে আবিষ্কৃত হয়েছে। কিন্তু সাম্প্রতিক দশকগুলোতে অ্যান্টিবায়োটিকের অতিরিক্ত ব্যবহারের ফলে রোগ সৃষ্টিকারী জীবাণুগুলো এগুলোর বিরুদ্ধে প্রতিরোধ ক্ষমতা গড়ে তুলেছে।

গত এক দশক ধরে, দে লা ফুয়েন্তে অ্যান্টিবায়োটিকের বিকল্প হিসেবে বিভিন্ন পেপটাইডের সম্ভাবনা মূল্যায়নের জন্য কম্পিউটেশনাল পদ্ধতি ব্যবহার করে আসছেন। একদিন ল্যাবে, অপ্রত্যাশিতভাবে ব্লকবাস্টার চলচ্চিত্র “জুরাসিক পার্ক”-এর কথা তাঁর মনে আসে, যা দলটিকে বিলুপ্ত অণু নিয়ে গবেষণা করার ধারণা দেয়। তিনি বললেন, “অতীতের অণুগুলোকে ফিরিয়ে আনলে কেমন হয়?”

পূর্বে অজানা পেপটাইড আবিষ্কার করার জন্য, গবেষক দলটি একটি এআই অ্যালগরিদমকে প্রশিক্ষণ দেয়, যা মানব প্রোটিনের এমন খণ্ডিত স্থান শনাক্ত করতে সক্ষম যেখানে জীবাণুনাশক কার্যকলাপ থাকতে পারে। এরপর বিজ্ঞানীরা এটিকে আধুনিক মানুষ (হোমো সেপিয়েন্স), নিয়ান্ডারথাল (হোমো নিয়ান্ডারথালেনসিস) এবং ডেনিসোভানদের—নিয়ান্ডারথালদের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত আরেকটি প্রাচীন মানব প্রজাতি—সর্বজনীনভাবে উপলব্ধ প্রোটিন সিকোয়েন্সের উপর প্রয়োগ করেন।

গবেষক দলটি এরপর পূর্বে অধ্যয়ন করা জীবাণুনাশক পেপটাইডগুলোর বৈশিষ্ট্য ব্যবহার করে ভবিষ্যদ্বাণী করেছিল যে কোন প্রাচীন পেপটাইডটি ব্যাকটেরিয়া মারতে সবচেয়ে বেশি সক্ষম।

এরপর, দলটি সবচেয়ে সম্ভাবনাময় ৬৯টি পেপটাইড সংশ্লেষণ করে পরীক্ষা করে দেখে যে সেগুলো ব্যাকটেরিয়া মারতে পারে কি না। গবেষক দলটি সবচেয়ে শক্তিশালী ছয়টি পেপটাইড নির্বাচন করে, যার মধ্যে চারটি আধুনিক মানুষের, একটি নিয়ান্ডারথালদের এবং একটি ডেনিসোভানদের থেকে সংগ্রহ করা হয়েছিল।

দলটি তাদেরকে Acinetobacter baumannii দ্বারা সংক্রামিত ইঁদুরের সংস্পর্শে এনেছিল, যা মানুষের মধ্যে হাসপাতালে অর্জিত সংক্রমণের একটি সাধারণ কারণ। (হাসপাতালে অর্জিত সংক্রমণ হলো এমন একটি সংক্রমণ যা কোনো ব্যক্তি হাসপাতালে চিকিৎসাধীন থাকাকালীন সময়ে আক্রান্ত হন, এবং ভর্তির সময় যা তার ছিল না।)

অ্যান্টিবায়োটিক প্রতিরোধ ক্ষমতা, যা মানুষ এবং বিলুপ্ত নিয়ান্ডারথালদের ধারণার অনুরূপ (চিত্র ২)। — পেনসিলভানিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের জৈবপ্রযুক্তি অগ্রদূত সিজার দে লা ফুয়েন্তে বলেছেন যে, অ্যালগরিদম দ্বারা নির্বাচিত ছয়টি পেপটাইডের মধ্যে, ব্যাকটেরিয়া দ্বারা সংক্রমিত ইঁদুরের দেহে রোগজীবাণু মোকাবেলায় নিয়ান্ডারথালদের থেকে প্রাপ্ত একটি পেপটাইড সবচেয়ে কার্যকর ছিল। (ছবি: পেনসিলভানিয়া বিশ্ববিদ্যালয়)

“আমার মনে হয়, সবচেয়ে উত্তেজনাপূর্ণ মুহূর্তগুলোর মধ্যে একটি ছিল যখন আমরা পরীক্ষাগারে রাসায়নিকভাবে অণু পুনরুদ্ধার করেছিলাম এবং তারপর প্রথমবারের মতো সেগুলোকে পুনরুজ্জীবিত করেছিলাম। বৈজ্ঞানিক দৃষ্টিকোণ থেকে সেই মুহূর্তটির সাক্ষী হওয়াটা ছিল অসাধারণ,” দে লা ফুয়েন্তে বলেন।

পরীক্ষামূলক ফলাফলে দেখা গেছে যে, ত্বকে ফোঁড়া হওয়া সংক্রমিত ইঁদুরদের ক্ষেত্রে পেপটাইডগুলো সক্রিয়ভাবে ব্যাকটেরিয়া ধ্বংস করে; উরুতে সংক্রমণ থাকা ইঁদুরদের ক্ষেত্রে পেপটাইডগুলো ততটা কার্যকর না হলেও ব্যাকটেরিয়ার বৃদ্ধি রোধ করতে সক্ষম হয়।

"সেরা পেপটাইডটি হলো নিয়ান্ডারথালদের থেকে প্রাপ্ত ‘নিয়ান্ডারথালিয়েন ১’, এবং ইঁদুরের ওপর পরীক্ষা করে দেখা গেছে এটিই সবচেয়ে কার্যকর," বলেছেন দে লা ফুয়েন্তে।

আরও গবেষণা প্রয়োজন।

তবে, দে লা ফুয়েন্তে জোর দিয়ে বলেছেন যে, পেপটাইডগুলোর কোনোটিই ‘অ্যান্টিবায়োটিক হিসেবে ব্যবহারের জন্য প্রস্তুত’ নয় এবং এর পরিবর্তে সেগুলোতে উল্লেখযোগ্য পরিবর্তনের প্রয়োজন হবে। আগামী বছর প্রকাশিতব্য এক গবেষণায়, তিনি ও তাঁর সহকর্মীরা বিস্তারিত জিনগত তথ্যসহ ২০৮টি বিলুপ্ত জীবের প্রোটিন অনুক্রম অন্বেষণের জন্য একটি নতুন ডিপ লার্নিং মডেল তৈরি করেছেন।

গবেষক দলটি ১১,০০০-এরও বেশি সম্ভাব্য জীবাণু-প্রতিরোধী পেপটাইড খুঁজে পেয়েছে, যা আগে কখনও আবিষ্কৃত হয়নি এবং কেবল বিলুপ্ত প্রাণীদের মধ্যেই পাওয়া যেত। তারা সাইবেরিয়ার লোমশ ম্যামথ, স্টেলার্স সি কাউ (আর্কটিক অঞ্চলে শিকারের কারণে অষ্টাদশ শতাব্দীতে বিলুপ্ত হয়ে যাওয়া একটি সামুদ্রিক স্তন্যপায়ী প্রাণী), দৈত্যাকার স্লথ এবং দৈত্যাকার আইরিশ এল্ক (মেগালোসেরোস জাইগান্টিয়াস) থেকে সবচেয়ে সম্ভাবনাময় পেপটাইডগুলো সংশ্লেষণ করেছে। তিনি বলেন, নতুন আবিষ্কৃত পেপটাইডগুলো ইঁদুরের উপর “চমৎকার সংক্রমণ-রোধী কার্যকারিতা” দেখিয়েছে।

যুক্তরাজ্যের জন ইনস সেন্টারের প্রধান গবেষক ড. দিমিত্রি ঘিলারভ বলেছেন, নতুন অ্যান্টিবায়োটিক আবিষ্কারের ক্ষেত্রে প্রধান প্রতিবন্ধকতা হলো এগুলো অস্থিতিশীল হতে পারে এবং এদের সংশ্লেষণ করা কঠিন। ঘিলারভ বলেন, “বিষাক্ততার মতো নানা সমস্যার কারণে এই ধরনের অনেক পেপটাইড অ্যান্টিবায়োটিক শিল্পক্ষেত্রে বিকশিত হচ্ছে না বা এগুলোর ওপর কাজ করছে না।”

২০২১ সালের মে মাসে প্রকাশিত একটি নিবন্ধ অনুসারে, গবেষকদের দ্বারা চিহ্নিত ১০,০০০ সম্ভাবনাময় যৌগের মধ্যে মাত্র এক বা দুটি অ্যান্টিবায়োটিক মার্কিন খাদ্য ও ঔষধ প্রশাসন (ইউএস ফুড অ্যান্ড ড্রাগ অ্যাডমিনিস্ট্রেশন) থেকে অনুমোদন পেয়েছিল।

যুক্তরাষ্ট্রের জর্জ মেসন ইউনিভার্সিটি স্কুল অফ সিস্টেমস বায়োলজির অধ্যাপক এবং গবেষণার সহযোগী পরিচালক ড. মনিক ভ্যান হোক বলেছেন, প্রাকৃতিকভাবে সৃষ্ট কোনো পেপটাইড থেকে সরাসরি নতুন ওষুধ বা অ্যান্টিবায়োটিক তৈরি হওয়া অত্যন্ত বিরল।

ভ্যান হোকের মতে, একটি নতুন পেপটাইডের আবিষ্কার গবেষকদের জন্য কম্পিউটেশনাল কৌশল ব্যবহার করে একটি নতুন অ্যান্টিবায়োটিক হিসেবে এর সম্ভাবনা অন্বেষণ ও উন্নত করার ভিত্তি প্রদান করবে।

বর্তমানে, ডঃ ভ্যান হোক আমেরিকান অ্যালিগেটরের দেহে প্রাকৃতিকভাবে প্রাপ্ত একটি পেপটাইড থেকে উদ্ভূত একটি কৃত্রিম পেপটাইডের উপর তাঁর গবেষণা কেন্দ্রীভূত করেছেন। পেপটাইডটি বর্তমানে প্রাক-ক্লিনিক্যাল পরীক্ষার অধীনে রয়েছে।

মিস ভ্যান হোক বলেছেন যে, বিলুপ্ত কুমির বা মানুষের কাছ থেকে নতুন অ্যান্টিবায়োটিকের উৎস খোঁজাটা অদ্ভুত মনে হলেও, অ্যান্টিবায়োটিক-প্রতিরোধী ব্যাকটেরিয়ার তীব্রতা এই গবেষণাগুলোকে সার্থক করে তোলে।

Hoai Phuong (সিএনএন অনুযায়ী)

[বিজ্ঞাপন_২]
উৎস