মানুষের অন্ত্রের মাইক্রোবায়োম থেকে নতুন অ্যান্টিবায়োটিক আবিষ্কার করা

গড় মানুষের অন্ত্রে আনুমানিক 100 ট্রিলিয়ন অণুজীব রয়েছে, যার মধ্যে অনেকগুলি সীমিত সম্পদের জন্য ক্রমাগত প্রতিযোগিতা করছে। “এটি একটি খুব প্রতিকূল পরিবেশ,” সিজার দে লা ফুয়েন্তে, কলেজ অফ ইঞ্জিনিয়ারিং অ্যান্ড অ্যাপ্লাইড সায়েন্সের বায়োইঞ্জিনিয়ারিং এবং রাসায়নিক এবং বায়োমোলিকুলার ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের চ্যান্সেলরের সহকারী অধ্যাপক বলেছেন। মনোরোগবিদ্যা পেরেলম্যান স্কুল অফ মেডিসিনে মাইক্রোবায়োলজি এবং মাইক্রোবায়োলজি এবং কলেজ অফ আর্টস অ্যান্ড সায়েন্সেস-এ রসায়ন। “এই সমস্ত ব্যাকটেরিয়া সহাবস্থান করে, কিন্তু একে অপরের সাথে লড়াই করে। এই ধরনের পরিবেশ নতুনত্বকে উৎসাহিত করতে পারে।”

সেই দ্বন্দ্বের মধ্যে, দে লা ফুয়েন্তের ল্যাব নতুন অ্যান্টিবায়োটিকের সম্ভাব্যতা দেখেছিল যা একদিন অ্যান্টিবায়োটিক-প্রতিরোধী ব্যাকটেরিয়ার বিরুদ্ধে মানবতার নিজস্ব প্রতিরক্ষায় অবদান রাখতে পারে। সর্বোপরি, যদি মানুষের অন্ত্রের ব্যাকটেরিয়াগুলিকে বেঁচে থাকার জন্য একে অপরের সাথে লড়াই করার জন্য নতুন সরঞ্জাম তৈরি করতে হয়, তবে কেন তাদের বিরুদ্ধে তাদের নিজস্ব অস্ত্র ব্যবহার করবেন না?

একটি নতুন কাগজে কোষস্ট্যানফোর্ড ইউনিভার্সিটির মেডিসিন (হেমাটোলজি) এবং জেনেটিক্সের অধ্যাপক দে লা ফুয়েন্তে এবং অ্যামি এস ভাটের ল্যাবগুলি প্রায় 2,000 মানুষের অন্ত্রের মাইক্রোবায়োম জরিপ করেছে এবং কয়েক ডজন সম্ভাব্য নতুন অ্যান্টিবায়োটিক আবিষ্কার করেছে। “আমরা জীববিজ্ঞানকে তথ্যের উত্স হিসাবে মনে করি,” ডে লা ফুয়েন্তে বলেছেন। “সবকিছুই শুধু কোড। আমরা যদি অ্যালগরিদম নিয়ে আসতে পারি যা এই কোডগুলোকে ক্রমানুসারে সাজাতে পারে, তাহলে আমরা নাটকীয়ভাবে অ্যান্টিবায়োটিক আবিষ্কারের গতি বাড়াতে পারব।”

De la Fuente-এর ল্যাব সাম্প্রতিক বছরগুলিতে নিয়ান্ডারথাল এবং উললি ম্যামথের মতো বিলুপ্তপ্রায় প্রাণীর জেনেটিক তথ্য থেকে শুরু করে তাদের বিপুল সংখ্যক ব্যাকটেরিয়ার জিনগত উপাদান বিশ্লেষণ করার জন্য ল্যাবের কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তার ব্যবহারে অ্যান্টিবায়োটিক প্রার্থীদের অনুসন্ধানের জন্য শিরোনাম করেছে৷ “আমাদের প্রধান লক্ষ্যগুলির মধ্যে একটি হল অ্যান্টিবায়োটিক এবং অন্যান্য দরকারী অণুর উত্স হিসাবে বিশ্বের জৈবিক তথ্য খনি করা,” দে লা ফুয়েন্তে বলেছেন। “মাটি বা জলের নমুনা সংগ্রহ এবং সক্রিয় যৌগগুলিকে বিশুদ্ধ করার ঐতিহ্যগত শ্রমসাধ্য পদ্ধতির উপর নির্ভর করার পরিবর্তে, আমরা জিনোম, মেটাজেনোম এবং প্রোটিওমে পাওয়া বিপুল পরিমাণ জৈবিক তথ্যের সুবিধা গ্রহণ করি। এটি আমাদের ডিজিটাল গতিতে নতুন অ্যান্টিবায়োটিক আবিষ্কার করতে দেয়।”

ব্যাকটেরিয়া দ্রুত বিকশিত হওয়ার কারণে, দে লা ফুয়েন্তে এবং তার সহ-লেখকরা অনুমান করেছিলেন যে একটি পরিবেশ যা প্রতিযোগিতাকে উত্সাহিত করে – যেমন মানুষের অন্ত্র – অনেক অনাবিষ্কৃত অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল যৌগের আবাস হতে পারে। দে লা ফুয়েন্তে উল্লেখ করেন, “যখন সম্পদের অভাব হয়, তখনই জীববিজ্ঞান সত্যিই উদ্ভাবনী সমাধান নিয়ে আসে।”

দলটি পেপটাইড, অ্যামিনো অ্যাসিডের সংক্ষিপ্ত চেইনগুলির উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেছিল, যা আগে নতুন অ্যান্টিবায়োটিক হিসাবে প্রতিশ্রুতি দেখিয়েছিল। “আমরা গণনামূলকভাবে 400,000 প্রোটিন খনন করেছি,” ডে লা ফুয়েন্তে বলেন, যে প্রক্রিয়াটির মাধ্যমে কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা জেনেটিক কোডের অক্ষরগুলি পড়ে এবং পরিচিত অ্যান্টিবায়োটিকের একটি সেটে প্রশিক্ষিত হওয়ার পরে, ভবিষ্যদ্বাণী করে যে কোন জিনটিতে অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল বৈশিষ্ট্য থাকতে পারে .

মজার বিষয় হল, এই অণুর গঠন ঐতিহ্যগতভাবে অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল প্রভাব আছে বলে মনে করা থেকে আলাদা। আমরা যে যৌগগুলি আবিষ্কার করেছি তা একটি নতুন শ্রেণী গঠন করে এবং তাদের অনন্য বৈশিষ্ট্যগুলি আমাদেরকে অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল এজেন্টের ক্রম স্থান বুঝতে এবং প্রসারিত করতে সহায়তা করবে।

মার্সেলো ডিটি টরেস, দে লা ফুয়েন্তে গবেষণাগারের গবেষক, কাগজটির প্রথম লেখক

অবশ্যই, এই ভবিষ্যদ্বাণী পরীক্ষামূলকভাবে যাচাই করা আবশ্যক। শত শত প্রার্থী অ্যান্টিবায়োটিক খুঁজে পাওয়ার পর, গবেষকরা প্রকৃত ব্যাকটেরিয়ার বিরুদ্ধে পরীক্ষা করার জন্য 78টি নির্বাচন করেছেন। পেপটাইড সংশ্লেষিত করার পরে, গবেষকরা প্রতিটি পেপটাইডের সাথে ব্যাকটেরিয়া সংস্কৃতি প্রকাশ করেন এবং কোন পেপটাইডগুলি সফলভাবে ব্যাকটেরিয়ার বৃদ্ধিকে বাধা দেয় তা দেখার জন্য 20 ঘন্টা অপেক্ষা করেছিলেন। অতিরিক্তভাবে, দলটি তখন প্রাণীর মডেলগুলিতে প্রার্থী অ্যান্টিবায়োটিক পরীক্ষা করে।

পরীক্ষিত অর্ধেকেরও বেশি পেপটাইড কার্যকর ছিল—অর্থাৎ, তারা বন্ধুত্বপূর্ণ বা প্যাথোজেনিক ব্যাকটেরিয়া বৃদ্ধিতে বাধা দেয়, প্রিভোটেলিন-২, পলিমাইক্সিন বি-এর সাথে তুলনামূলক সংক্রমণ-লড়াই শক্তি দেখিয়েছে যা বর্তমানে ব্যবহৃত একটি এফডিএ-অনুমোদিত অ্যান্টিবায়োটিক; মাল্টিড্রাগ-প্রতিরোধী সংক্রমণের চিকিত্সা, যে পরামর্শ দেয় মানুষের অন্ত্রের ট্র্যাক্ট মাইক্রোবায়োম অ্যান্টিবায়োটিক থাকতে পারে যা একদিন ক্লিনিক্যালি ব্যবহার করা যেতে পারে।

“আমি খুব অবাক হয়েছিলাম যে প্রিভোটেলিন -2 এর কার্যকলাপ আমাদের ব্যবহৃত শেষ অ্যান্টিবায়োটিকগুলির একটি, পলিমিক্সিন বি এর সাথে তুলনীয়,” ভাট বলেন, “এটি মানব মাইক্রোবায়োম থেকে নতুন এবং উত্তেজনাপূর্ণ এজেন্টগুলিকে খননের সম্ভাবনা প্রদর্শন করে৷ অ্যান্টিমাইক্রোবিয়াল পেপটাইড ক্লাস গবেষক এবং চিকিত্সকদের জন্য একটি প্রতিশ্রুতিবদ্ধ উপায় প্রতিনিধিত্ব করে, তবে বিশেষত রোগীদের জন্য।”