Genetic Engineering, Recombinant DNA Technology & Gene Cloning
জেনেটিক ইঞ্জিনিয়ারিং ও রিকম্বিনেন্ট DNA প্রযুক্তি (Genetic Engineering and Recombinant DNA Technology)
কোনো জীবকোষ থেকে কোনো সুনির্দিষ্ট জিন নিয়ে অন্যকোনো জীবকোষে স্থাপন ও কর্মক্ষম করা বা নতুন বৈশিষ্ট্য সৃষ্টির জন্য কোনো জীবের DNA-তে পরিবর্তন ঘটানোকে জেনেটিক ইঞ্জিনিয়ারিং বা জিন প্রকৌশল বলা হয়।
GMO: Genetically Modified Organism
GEO: Genetically Engineered Organism
Transgenic Organism (TO)
একটি জীবের কোষ থেকে কোনো কাঙ্খিত DNA-অংশ রেস্ট্রিকশন এনজাইমের সাহায্যে কেটে নিয়ে অন্য জীবের কোষের DNA এর সাথে সংযুক্ত করার ফলে যে নতুন (মিশ্রিত) DNA উৎপন্ন হয় তাকে Recombinant DNA বলে।
জেনেটিক ইঞ্জিনিয়ারিং-এর জন্য যে পদ্ধতি বা টেকনোলজি প্রয়োগ করা হয় তাকে বলা হয় রিকম্বিনেন্ট DNA টেকনোলজি (recombinant DNA technology)।
রিকম্বিনেন্ট DNA প্রস্তুত করার প্রধান ধাপসমূহ নিম্নরূপ (Recombinant DNA technology steps):
(ক) কাঙ্ক্ষিত DNA (টার্গেট DNA) নির্বাচন।
(খ) একটি বাহক নির্বাচন, যার মধ্যে কাঙ্ক্ষিত DNA খণ্ডটি প্রতিস্থাপন করা যাবে। এক্ষেত্রে প্লাসমিড DNA কে ব্যবহার করা হয়।
(গ) টার্গেট এবং বাহকের DNA অণুর নির্দিষ্ট স্থানে (specific site) ছেদন করার জন্য প্রয়োজনীয় রেস্ট্রিকশন এনজাইম নির্বাচন। উভয় ক্ষেত্রে একই এনজাইম ববহার করা হয়।
(ঘ) ছেদনকৃত DNA খণ্ডসমূহ (কাঙ্ক্ষিত DNA ও বাহক) DNA লাইগেজ এনজাইম দ্বারা সংযুক্ত করা হয়।
(ঙ) কাঙ্ক্ষিত DNA সহ বাহক DNA-এর অনুলিপনের জন্য একটি পোষক (host) নির্বাচন (যেমন- E.coli )।
(চ) কাঙ্ক্ষিত DNA খণ্ড সমন্বয়ে প্রস্তুতকৃত রিকম্বিনেন্ট DNA -এর বহিঃপ্রকাশ মূল্যায়ন।
(ছ) রিকম্বিনেন্ট DNA তৈরির সময় বাহক হিসেবে Ti প্লাসমিড ব্যবহার করা হয়ে থাকলে, রিকম্বিনেন্ট DNA কে Agrobacterium–এ স্থানান্তর করানো।
নিচে একটি উদাহরণ দিয়ে রিকম্বিনেন্ট DNA তৈরির প্রযুক্তি বর্ণনা করা হলো:
জিন ক্লোনিং (Gene Cloning)
ক্লোন (clone) শব্দের অর্থ- হুবহু প্রতিরূপ। একই জিনোটাইপ বিশিষ্ট একাধিক জীব বা জীবাংশকে ক্লোন বলা হয়। একটি জিনের বহু সংখ্যক হুবহু কপি তৈরি করাই হলো জিন ক্লোনিং।
জিন ক্লোনিং-এর জন্য জিন-এর উৎস : তিনটি উৎস থেকে তা পাওয়া যায়—
- বিনা ক্রাইটেরিয়ায় (random) তৈরি ক্রোমোসোমের খণ্ড যা ভেক্টর-এ অন্তর্ভুক্ত করা। এগুলো জিন-লাইব্রেরিতে রক্ষিত আছে।
- সুনির্দিষ্ট mRNA থেকে রিভার্স ট্রান্সক্রিপশনে করা কমপ্লিমেন্টারি DNA।
- গবেষণাগারে অর্গানিক কেমিস্টগণ কর্তৃক বিশেষ প্রক্রিয়ায় তৈরিকৃত DNA খণ্ড।
বিভিন্ন প্রকার ক্লোনিং (Different types of Cloning):
(i) DNA ক্লোনিং (DNA Cloning): কোনো জীবের কাঙ্ক্ষিত DNA খণ্ড কেটে উপযুক্ত ব্যাকটেরিয়ামের প্লাসমিড DNA – তে প্রতিস্থাপন করা হয়, ফলে প্লাসমিড DNA টি একটি রিকম্বিনেন্ট DNA – তে পরিণত হয়।
(ii) রিপ্রোডাকটিভ ক্লোনিং (Reproductive cloning): একটি ভেড়ার স্তন গ্রন্থি থেকে কোষ নিয়ে (একটি দাতা কোষ বা দাতা ভেড়া) তাকে আবাদ মাধ্যমে সংখ্যা বৃদ্ধি করা হয়। পরে একটি ভেড়ার ডিম্বাণু কোষ (গ্রহীতা কোষ) নিয়ে তা থেকে নিউক্লিয়াস সরিয়ে তদস্থলে দাতা কোষের নিউক্লিয়াস প্রবেশ করানো হয়। ডিম্বাণুটি দাতা কোষের নিউক্লিয়াস নিয়ে বিভাজিত হয়ে ভ্রূণ সৃষ্টির পর্যায়ে পৌছায়। এ ভ্রূণ তৃতীয় একটি ভেড়ার জরায়ুতে স্থাপন করা হয়। তৃতীয় ভেড়াটি নির্দিষ্ট সময় পর দাতা ভেড়ার চেহারা সম্পন্ন একটি বাচ্চার জন্ম দেয়।
ক্রপ জেনেটিক মডিফিকেশনের উদ্দেশ্য (The purpose of crop genetic modification)
১। উপকারি দ্রব্য উৎপাদন (Novel products) : ফসল উদ্ভিদে এমন জিন সংযুক্তকরণ যাতে ঐ উদ্ভিদ উপকারি নতুন কোনো দ্রব্য (যা ঐ উদ্ভিদ আগে উৎপাদন করতে পারতো না) উৎপাদন করতে পারে। যেমন— তামাক গাছে হেপাটাইটিস-B ভ্যাকসিন উৎপাদন।
২। পরিবেশীয় প্রতিকূলতা উত্তরণ (Overcoming environmental resistance): এমন জিন সংযুক্তকরণ যাতে করে লবণাক্ততা, ঠাণ্ডা (frost), খরা বা ফসলের বৃদ্ধি সীমাবদ্ধকারী অন্য যেকোনো নিয়ামকের বিরুদ্ধে অধিক সহিষ্ণু হয়। যেমন- লবণাক্ততা সহিষ্ণু ‘পীনাট’ উদ্ভাবন।
৩। ক্ষতিকর পোকা প্রতিরোধী জাত উদ্ভাবন (Pest resistance) : এমন জিন সংযুক্তকরণ যাতে করে ফসলের জন্য ক্ষতিকারক পোকা-মাকড়ের মৃত্যু ঘটাতে পারে তেমন বিষাক্ত দ্রব্য উৎপাদন করতে সক্ষম হয়। যেমন- Bt.cotton.
৪। আগাছানাশক প্রতিরোধী জাত উদ্ভাবন (Herbicide resistance) : এমন জিন সংযুক্তকরণ যাতে করে আগাছানাশক প্রয়োগ করলে আগাছা মরে যাবে কিন্তু ফসলের কোনো ক্ষতি হবে না। যেমন—গ্লাইফসেট প্রতিরোধী সয়াবিন উদ্ভিদ উদ্ভাবন।
রিকম্বিনেন্ট DNA প্রযুক্তির ব্যবহার ও প্রয়োগ (Use and application of recombinant DNA technology):
(A) কৃষিক্ষেত্রে (In agriculture) –
(ক) ট্রান্সজেনিক উদ্ভিদ
(খ) গুণগত মান উন্নয়নে
(গ) সুপার রাইস (Super rice) বা গোল্ডেন রাইস (Golden rice)
(ঘ) রোগ প্রতিরোধক্ষম জাত উদ্ভাবনে
(ঙ) নাইট্রোজেন সংবন্ধনে
(চ) দ্যুতিময় উদ্ভিদ সৃষ্টিতে
(ছ) বীজহীন ফল সৃষ্টিতে
(জ) Bacillus subtilis থেকে csp B জিন ভুট্টা উদ্ভিদে প্রবেশ করিয়ে ভুট্টাকে খরা প্রতিরোধী করা সম্ভব হয়েছে।
(ঝ) Arabidopsis থেকে At NHXI জিন প্রবেশ করিয়ে ‘পীনাট’ উদ্ভিদকে লবণাক্ততা সহিষ্ণু করা সম্ভব হয়েছে।
(B) চিকিৎসা বিজ্ঞানে (In medical science)
(ii) ইন্টারফেরনস তৈরি
(i) ইনসুলিন তৈরি
(iii) টিস্যু প্লাসমিনোজেন অ্যাকটিভেটর (Tissue Plasminogen Activetor-TPA)
(iv) ইরিথ্রোপোইটিন (Erythropoietin-EPO) তৈরি
(v) জিন থেরাপি (Gene therapy)
(vi) Hepatitis-B ভাইরাস-এর অ্যান্টিজেন তৈরি জিন TMV-এর মাধ্যমে তামাক গাছে প্রবেশ করিয়ে তামাককেহেপাটাইটিস-B ভ্যাকসিন উপযোগী করা হয়েছে।
(vii) ভূট্টাতে ওরাল ভ্যাকসিন উৎপাদন করা হচ্ছে। এটিও বাজারে উন্মুক্ত করা হয়নি।
(C) মলিকুলার ফার্মিং (Molecular farming)
(D) বায়োফার্মিং (Biopharming)
(E) পরিবেশ ব্যবস্থাপনা (Environmental Management)
ক) কলকারখানা ও খনি থেকে নির্গত বর্জ্য
খ) সমুদ্রে নির্গত তেল পরিশোধন
গ) পয়ঃবর্জ্য বা সিউয়েজ আত্তীকরণ
জিনোম সিকোয়েন্সিং (Genome sequencing)
DNA অণুর অনুদৈর্ঘ্যে ATGC বেসগুলো কোন অনুক্রমে (কোনটির পর কোনটি) সজ্জিত থাকে তা হলো জিনোম সিকোয়েন্স, আর এই সিকোয়েন্সটি (সাজানো পদ্ধতিটি) উদঘাটন করাই হলো জিনোম সিকোয়েন্সিং বা DNA সিকোয়েন্সিং।
কোনো একটি প্রজাতির একটি নিউক্লিয়াসে সাধারণত ক্রোমোসোমের একটি সেটকে বলা হয় জিনোম (genome)।
জিনোম সিকোয়েন্সিং বা DNA সিকোয়েন্সিং এর প্রয়োগ (Application of genome sequencing or DNA sequencing):
(১) অপরাধী শনাক্তকরণে
(২) পিতৃত্ব নির্ধারণে
(৩) স্বজন নির্ধারণে
(৪) শ্রেণিবিন্যাসে স্তর নির্ধারণ
(৫) শ্রেণিবিন্যাস প্রক্রিয়ায় বৈশিষ্ট্যের মিল নির্ধারণে
জীবপ্রযুক্তির প্রয়োগে জীবনিরাপত্তার (Biosafety) বিধানসমূহ (Biosafety provisions in the application of biotechnology)
যে বিষয়ের মাধ্যমে গবেষণালব্ধ বিভিন্ন সংক্রামক ও GMOs (Genetically Modified Organisms) এর ক্ষতিকারক প্রভাব থেকে মানুষের স্বাস্থ্য ও পরিবেশকে সংরক্ষিত করা হয় তাকে জীবনিরাপত্তা (biosafety) বলে।
Biosafety Guidelines এর আওতাভুক্ত বিষয়সমূহ নিম্নে সংক্ষেপে উল্লেখ করা হলো:
১। জীবনিরাপত্তা সংক্রান্ত প্রাতিষ্ঠানিক কাঠামো গড়ে তোলা।
২। GMO প্রয়োগের / ব্যবহারের ফলে সম্ভাব্য সব ধরনের ঝুঁকি নিরূপণ ও ঝুঁকি ব্যবস্থাপনা।
৪। GMO ক্ষতিকারক নয় প্রমাণিত হলে তবেই প্রবর্তন করা।