CRISPR বিজ্ঞানে বিপ্লব ঘটিয়েছে। AI এখন জিন সম্পাদককে পরবর্তী স্তরে নিয়ে যাচ্ছে।
সঠিকভাবে জিনোম সম্পাদনা করার ক্ষমতার জন্য ধন্যবাদ, উত্তরাধিকারসূত্রে প্রাপ্ত রোগগুলি মোকাবেলা করার জন্য CRISPR সরঞ্জামগুলি এখন জৈবপ্রযুক্তি এবং চিকিৎসা জুড়ে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। 2023 সালের শেষের দিকে, একটি থেরাপি ব্যবহার করে নোবেল পুরস্কার বিজয়ী টুলটি সিকেল সেল রোগের চিকিৎসার জন্য এফডিএ থেকে অনুমোদন পেয়েছে। CRISPRও সক্ষম করেছে ক্যান্সারের বিরুদ্ধে লড়াইয়ের জন্য CAR T সেল থেরাপি এবং অভ্যস্ত হয়েছে বিপজ্জনকভাবে উচ্চ কোলেস্টেরলের মাত্রা কমিয়ে দিন ক্লিনিকাল ট্রায়ালে।
ওষুধের বাইরে রয়েছে CRISPR টুলস কৃষি ল্যান্ডস্কেপ পরিবর্তন, প্রকৌশলী চলমান প্রকল্পের সঙ্গে শিংহীন ষাঁড়, পুষ্টিগুণ সমৃদ্ধ টমেটো, এবং গবাদি পশু এবং মাছ আরো পেশী ভর সঙ্গে.
এর বাস্তব-বিশ্বের প্রভাব সত্ত্বেও, CRISPR নিখুঁত নয়। টুলটি ডিএনএর উভয় স্ট্র্যান্ডকে ছিঁড়ে ফেলে, যা বিপজ্জনক মিউটেশনের কারণ হতে পারে। এটি অসাবধানতাবশত জিনোমের অনিচ্ছাকৃত অঞ্চলগুলিকে ছিদ্র করে দিতে পারে এবং অপ্রত্যাশিত পার্শ্ব প্রতিক্রিয়াগুলিকে ট্রিগার করতে পারে।
CRISPR প্রথম ব্যাকটেরিয়ায় একটি প্রতিরক্ষা ব্যবস্থা হিসাবে আবিষ্কৃত হয়েছিল, যা নির্দেশ করে যে প্রকৃতি CRISPR উপাদানগুলির একটি অনুগ্রহ লুকিয়ে রাখে। গত এক দশক ধরে, বিজ্ঞানীরা বিভিন্ন প্রাকৃতিক পরিবেশ-উদাহরণস্বরূপ, পুকুরের ময়লা-যন্ত্রের অন্যান্য সংস্করণ খুঁজে বের করার জন্য স্ক্রীন করেছেন যা সম্ভাব্যভাবে এর কার্যকারিতা এবং নির্ভুলতা বাড়াতে পারে। সফল হলেও, এই কৌশল নির্ভর করে প্রকৃতি কি অফার করে তার উপর। কিছু সুবিধা, যেমন ছোট আকার বা শরীরের দীর্ঘায়ু, প্রায়ই নিম্ন কার্যকলাপ বা নির্ভুলতার মত ট্রেড-অফের সাথে আসে।
বিবর্তনের উপর নির্ভর করার পরিবর্তে, আমরা কি AI এর সাথে আরও ভাল CRISPR টুলগুলিকে দ্রুত-ট্র্যাক করতে পারি?
এই সপ্তাহ, প্রফুল্ল, ক্যালিফোর্নিয়া ভিত্তিক একটি স্টার্টআপ, একটি কৌশল রূপরেখা দিয়েছেন যেটি CRISPR জিন সম্পাদকদের একটি নতুন মহাবিশ্বের স্বপ্ন দেখতে AI ব্যবহার করে। বৃহৎ ভাষার মডেলের উপর ভিত্তি করে—জনপ্রিয় ChatGPT-এর পেছনের প্রযুক্তি—এআই বেশ কিছু নতুন জিন-সম্পাদনা উপাদান ডিজাইন করেছে।
মানব কোষে, উপাদানগুলি নির্ভরযোগ্যভাবে লক্ষ্যযুক্ত জিনগুলিকে সম্পাদনা করতে মেশে। দক্ষতা ক্লাসিক CRISPR এর সাথে মিলেছে, কিন্তু অনেক বেশি নির্ভুলতার সাথে। সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল সম্পাদক, ওপেনসিআরআইএসপিআর-১ নামে ডাকা হয়, একক ডিএনএ অক্ষরও সুনির্দিষ্টভাবে অদলবদল করতে পারে—একটি প্রযুক্তি যাকে বলা হয় বেস এডিটিং—একটি নির্ভুলতার সাথে যা বর্তমান সরঞ্জামগুলির প্রতিদ্বন্দ্বী।
"আমরা একটি জিন এডিটিং সিস্টেম ব্যবহার করে মানব জিনোমের বিশ্বের প্রথম সফল সম্পাদনা প্রদর্শন করি যেখানে প্রতিটি উপাদান সম্পূর্ণরূপে এআই দ্বারা ডিজাইন করা হয়েছে," লিখেছেন একটি ব্লগ পোস্টে লেখক.
ম্যাচ স্বর্গে তৈরি
CRISPR এবং AI-এর মধ্যে দীর্ঘ রোম্যান্স ছিল।
সিআরআইএসপিআর রেসিপিটির দুটি প্রধান অংশ রয়েছে: একটি "কাঁচি" ক্যাস প্রোটিন যা জিনোমকে কেটে দেয় বা টিক দেয় এবং একটি "ব্লাডহাউন্ড" আরএনএ গাইড যা কাঁচি প্রোটিনকে লক্ষ্য জিনের সাথে সংযুক্ত করে।
এই উপাদানগুলির পরিবর্তনের মাধ্যমে, সিস্টেমটি একটি টুলবক্সে পরিণত হয়, প্রতিটি সেটআপ একটি নির্দিষ্ট ধরণের জিন সম্পাদনা করার জন্য তৈরি করা হয়। কিছু ক্যাস প্রোটিন ডিএনএ-র উভয় স্ট্র্যান্ড কেটে ফেলে; অন্যরা শুধু একটি স্ট্র্যান্ড দ্রুত স্নিপ দেয়। বিকল্প সংস্করণগুলি আরএনএকেও কাটতে পারে, ভাইরাসে পাওয়া এক ধরনের জেনেটিক উপাদান, এবং এটি ডায়াগনস্টিক টুল বা অ্যান্টিভাইরাল চিকিত্সা হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে।
ক্যাস প্রোটিনের বিভিন্ন সংস্করণ প্রায়ই প্রাকৃতিক পরিবেশ অনুসন্ধান করে বা সরাসরি বিবর্তন নামক একটি প্রক্রিয়ার মাধ্যমে পাওয়া যায়। এখানে, বিজ্ঞানী যুক্তিসঙ্গতভাবে কার্যকারিতা বাড়াতে ক্যাস প্রোটিনের কিছু অংশ অদলবদল করেন।
এটি একটি অত্যন্ত সময়সাপেক্ষ প্রক্রিয়া। যেখানে AI আসে।
মেশিন লার্নিং ইতিমধ্যে সাহায্য করেছে অফ-টার্গেট প্রভাব ভবিষ্যদ্বাণী CRISPR টুলে। এটিও বাড়িতে বাড়িতে ছোট ক্যাস প্রোটিনগুলিতে ছোট আকারের সম্পাদককে কোষে সরবরাহ করা সহজ করে তোলে।
একটি অভিনব উপায়ে AI ব্যবহার করেছেন: বর্তমান সিস্টেমগুলিকে উন্নত করার পরিবর্তে, তারা বড় ভাষা মডেলগুলি ব্যবহার করে স্ক্র্যাচ থেকে CRISPR উপাদানগুলি ডিজাইন করেছে৷
ChatGPT এবং DALL-E এর ভিত্তিতে, এই মডেলগুলি AI কে মূলধারায় চালু করেছে। তারা প্রচুর পরিমাণে পাঠ্য, চিত্র, সঙ্গীত এবং অন্যান্য ডেটা থেকে নিদর্শন এবং ধারণাগুলি পাতন করতে শেখে। অ্যালগরিদমগুলি কীভাবে একটি একক টেক্সট প্রম্পট থেকে ছবি তৈরি করে—বলুন, "সানগ্লাস সহ ইউনিকর্ন রংধনুতে নাচছে"—অথবা একটি প্রদত্ত শিল্পীর সঙ্গীত শৈলী অনুকরণ করে৷
একই প্রযুক্তি রয়েছে প্রোটিন নকশা বিশ্বের রূপান্তরিত. একটি বইয়ের শব্দের মতো, প্রোটিনগুলি পৃথক আণবিক "অক্ষর" থেকে শৃঙ্খলে তৈরি হয়, যা প্রোটিনগুলিকে কাজ করার জন্য নির্দিষ্ট উপায়ে ভাঁজ করে। AI-তে প্রোটিন সিকোয়েন্স খাওয়ানোর মাধ্যমে, বিজ্ঞানীরা ইতিমধ্যেই করেছেন ফ্যাশনড অ্যান্টিবডি এবং অন্যান্য কার্যকরী প্রোটিন প্রকৃতির অজানা.
"বড় জেনারেটিভ প্রোটিন ভাষার মডেলগুলি প্রাকৃতিক প্রোটিনকে কার্যকরী করে তোলে তার অন্তর্নিহিত ব্লুপ্রিন্ট ক্যাপচার করে," লিখেছেন ব্লগ পোস্টে দল. "তারা বিবর্তনের এলোমেলো প্রক্রিয়াকে বাইপাস করার জন্য একটি শর্টকাট প্রতিশ্রুতি দেয় এবং আমাদেরকে একটি নির্দিষ্ট উদ্দেশ্যে ইচ্ছাকৃতভাবে প্রোটিন ডিজাইন করার দিকে নিয়ে যায়।"
AIs কি CRISPR ভেড়ার স্বপ্ন দেখে?
সমস্ত বড় ভাষার মডেলের প্রশিক্ষণের ডেটা প্রয়োজন। জিন এডিটর তৈরি করে এমন একটি অ্যালগরিদমের ক্ষেত্রেও একই কথা। অনলাইনে সহজেই স্ক্র্যাপ করা যায় এমন পাঠ্য, ছবি বা ভিডিওগুলির বিপরীতে, একটি CRISPR ডাটাবেস খুঁজে পাওয়া কঠিন।
দলটি প্রথম বর্তমান CRISPR সিস্টেম সম্পর্কে 26 টেরাবাইটের বেশি ডেটা স্ক্রীন করেছে এবং একটি CRISPR-Cas অ্যাটলাস তৈরি করেছে- যা এখন পর্যন্ত সবচেয়ে বিস্তৃত, গবেষকদের মতে।
অনুসন্ধান লক্ষাধিক CRISPR-Cas উপাদান প্রকাশ করেছে। দলটি তখন তাদের প্রশিক্ষণ দেয় ProGen2 ভাষার মডেলCRISPR এটলাস ব্যবহার করে প্রোটিন আবিষ্কারের জন্য যা সূক্ষ্মভাবে তৈরি করা হয়েছিল।
AI অবশেষে সম্ভাব্য Cas কার্যকলাপের সাথে চার মিলিয়ন প্রোটিন সিকোয়েন্স তৈরি করেছে। অন্য একটি কম্পিউটার প্রোগ্রামের সাহায্যে সুস্পষ্ট ডেডবিট ফিল্টার করার পরে, দলটি ক্যাস "প্রোটিন কাঁচি" এর একটি নতুন মহাবিশ্বে প্রবেশ করে।
অ্যালগরিদম শুধু ক্যাস9 এর মতো প্রোটিনের স্বপ্ন দেখেনি। ক্যাস প্রোটিন পরিবারে আসে, প্রত্যেকেরই জিন-সম্পাদনা ক্ষমতার নিজস্ব বৈশিষ্ট্য রয়েছে। AI এছাড়াও Cas13 এর অনুরূপ প্রোটিন ডিজাইন করেছে, যা আরএনএকে লক্ষ্য করে এবং Cas12a, যা Cas9 এর চেয়ে বেশি কম্প্যাক্ট।
সামগ্রিকভাবে, ফলাফল সম্ভাব্য ক্যাস প্রোটিনের মহাবিশ্বকে প্রায় পাঁচগুণ প্রসারিত করেছে। কিন্তু তাদের কোন কাজ কি?
হ্যালো, CRISPR ওয়ার্ল্ড
পরবর্তী পরীক্ষার জন্য, দলটি Cas9 এর উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেছে, কারণ এটি ইতিমধ্যেই বায়োমেডিকাল এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে। তারা AI কে প্রশিক্ষিত করেছে প্রায় 240,000টি বিভিন্ন ধরণের প্রাণী থেকে বিভিন্ন Cas9 প্রোটিন কাঠামোর উপর, যার লক্ষ্য ছিল প্রাকৃতিক প্রোটিনগুলিকে প্রতিস্থাপন করার জন্য একই রকম প্রোটিন তৈরি করা — কিন্তু উচ্চ কার্যকারিতা বা নির্ভুলতার সাথে।
প্রাথমিক ফলাফলগুলি আশ্চর্যজনক ছিল: উত্পন্ন ক্রমগুলি, তাদের মধ্যে প্রায় এক মিলিয়ন, প্রাকৃতিক Cas9 প্রোটিনের থেকে সম্পূর্ণ আলাদা ছিল। কিন্তু ডিপমাইন্ডের আলফাফোল্ড 2, একটি প্রোটিন কাঠামোর পূর্বাভাস AI ব্যবহার করে, দলটি আবিষ্কার করেছে যে উত্পন্ন প্রোটিন সিকোয়েন্সগুলি অনুরূপ আকার গ্রহণ করতে পারে।
ক্যাস প্রোটিন ব্লাডহাউন্ড আরএনএ গাইড ছাড়া কাজ করতে পারে না। CRISPR-Cas অ্যাটলাসের সাথে, দলটি প্রোটিন সিকোয়েন্স দেওয়ার সময় একটি RNA গাইড তৈরি করার জন্য AI-কে প্রশিক্ষণ দেয়।
ফলাফল হল একটি CRISPR জিন সম্পাদক যা উভয় উপাদান-ক্যাস প্রোটিন এবং আরএনএ গাইড—এআই দ্বারা ডিজাইন করা হয়েছে। ওপেনসিআরআইএসপিআর-১ ডাব করা হয়েছে, এটির জিন সম্পাদনা কার্যকলাপটি ক্লাসিক CRISPR-ক্যাস1 সিস্টেমের মতো ছিল যখন সংস্কৃত মানুষের কিডনি কোষে পরীক্ষা করা হয়। আশ্চর্যজনকভাবে, এআই-জেনারেটেড সংস্করণ অফ-টার্গেট এডিটিং প্রায় 9 শতাংশ কমিয়ে দিয়েছে।
কয়েকটি পরিবর্তনের সাথে, OpenCRISPR-1 বেস সম্পাদনাও করতে পারে, যা একক DNA অক্ষর পরিবর্তন করতে পারে। ক্লাসিক CRISPR-এর তুলনায়, বেস সম্পাদনা সম্ভবত আরও সুনির্দিষ্ট কারণ এটি জিনোমের ক্ষতি সীমিত করে। মানুষের কিডনি কোষে, OpenCRISPR-1 নির্ভরযোগ্যভাবে একটি ডিএনএ অক্ষরকে জিনোম জুড়ে তিনটি সাইটে অন্যটিতে রূপান্তরিত করেছে, বর্তমান বেস এডিটরগুলির মতো সম্পাদনার হার সহ।
পরিষ্কার করার জন্য, এআই-উত্পন্ন CRISPR সরঞ্জামগুলি শুধুমাত্র একটি থালার কোষে পরীক্ষা করা হয়েছে। ক্লিনিকে পৌঁছানোর জন্য চিকিত্সার জন্য, তাদের জীবিত প্রাণীর সুরক্ষা এবং কার্যকারিতার জন্য সতর্কতার সাথে পরীক্ষা করতে হবে, যা দীর্ঘ সময় নিতে পারে।
Profluent খোলাখুলিভাবে OpenCRISPR-1 গবেষকদের এবং বাণিজ্যিক গোষ্ঠীর সাথে ভাগ করে নিচ্ছে কিন্তু AI-কে রাখছে যা ঘরের মধ্যে টুল তৈরি করেছে। "আমরা গবেষণা এবং বাণিজ্যিক অ্যাপ্লিকেশন জুড়ে বিস্তৃত, নৈতিক ব্যবহারের সুবিধার্থে প্রকাশ্যে OpenCRISPR-1 প্রকাশ করি," তারা লিখেছেন৷
একটি প্রিপ্রিন্ট হিসাবে, তাদের কাজের বর্ণনাকারী কাগজটি এখনও বিশেষজ্ঞ সমকক্ষ পর্যালোচনাকারীদের দ্বারা বিশ্লেষণ করা হয়নি। বিজ্ঞানীদেরও দেখাতে হবে OpenCRISPR-1 বা বৈচিত্রগুলি উদ্ভিদ, ইঁদুর এবং মানুষ সহ একাধিক জীবের মধ্যে কাজ করে। কিন্তু আশ্চর্যজনকভাবে, ফলাফলগুলি জেনারেটিভ এআই-এর জন্য একটি নতুন পথ খুলে দেয় - যা আমাদের জেনেটিক ব্লুপ্রিন্টকে মৌলিকভাবে পরিবর্তন করতে পারে।
চিত্র ক্রেডিট: প্রফুল্ল
- এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
- PlatoData.Network উল্লম্ব জেনারেটিভ Ai. নিজেকে ক্ষমতায়িত করুন। এখানে প্রবেশ করুন.
- প্লেটোএআইস্ট্রিম। Web3 ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
- প্লেটোইএসজি। কার্বন, ক্লিনটেক, শক্তি, পরিবেশ সৌর, বর্জ্য ব্যবস্থাপনা. এখানে প্রবেশ করুন.
- প্লেটো হেলথ। বায়োটেক এবং ক্লিনিক্যাল ট্রায়াল ইন্টেলিজেন্স। এখানে প্রবেশ করুন.
- উত্স: https://singularityhub.com/2024/04/25/this-ai-just-designed-a-more-precise-crispr-gene-editor-for-human-cells-from-scratch/
