বয়স বাড়লে কোষেরা আর একসুরে সাড়া দেয় না

বার্ধক্যের জীববিজ্ঞানে একটি প্রধান ধারণা হলো, এলোমেলো আণবিক ক্ষতি — আমাদের কোষের DNA-তে মিউটেশন এবং পথভ্রষ্ট রাসায়নিক চিহ্ন — সারা জীবন ধরে জমতে থাকে এবং ধীরে ধীরে জিন চালু ও বন্ধ হওয়ার প্রক্রিয়াকে এলোমেলো করে দেয়। জীববিজ্ঞানীরা একে বলেন ট্রান্সক্রিপশনাল ডিরেগুলেশন (প্রতিলিপির নিয়ন্ত্রণহীনতা)। ধাঁধাটা হলো, এই ক্ষতি এলোমেলো: প্রতিটি কোষ নিজের আলাদা ধরনের ক্ষতি জমায়। এমন ছড়ানো-ছিটানো ক্ষতি কীভাবে যোগ হয়ে বার্ধক্যের চেনা অবক্ষয়ে পরিণত হয়?

সঠিক সংকেতের খোঁজে

জিনগুলো নিয়ন্ত্রিত হয় অন্য জিনের নেটওয়ার্ক দিয়ে, যা তাদের কাজের সমন্বয় করে এবং বিঘ্ন সামলায়। বার্ধক্য যদি এই নেটওয়ার্কগুলোকে ক্ষইয়ে দেয়, তাহলে স্থানীয়ভাবে শুরু হওয়া ক্ষতি ছড়িয়ে পড়তে পারে। কিন্তু এই ক্ষয় মাপা কঠিন। আলাদা আলাদা জিন এক কোষ থেকে আরেক কোষে কতটা বদলায় তা দেখলে মিশ্র ফল পাওয়া যায়: একটি পদ্ধতিগত তুলনায় এমনকি দেখা গেছে যে এই “ট্রান্সক্রিপশনাল নয়েজ” বয়সের সঙ্গে ধারাবাহিকভাবে বাড়ে না। একই দল আগে দেখিয়েছিল যে জিনগুলোর মধ্যে সমন্বয় সামগ্রিকভাবে বয়সের সঙ্গে কমে, কিন্তু সেই সামগ্রিক মাপ বলতে পারত না কোন জিন বা কোন কোষ সরে যাচ্ছে।

ইসরায়েলের বার-ইলান বিশ্ববিদ্যালয়ের Yongjian He, Orr Levy ও Julia Hanna Haddad Guez, ব্রিগহাম অ্যান্ড উইমেনস হসপিটাল ও হার্ভার্ড মেডিক্যাল স্কুলের Xu-Wen Wang-এর সঙ্গে মিলে, একটি ভিন্ন প্রশ্ন করেছেন। বুড়ো কোষগুলোর নিয়ন্ত্রক নেটওয়ার্ক যদি একে অপরের থেকে আরও আলাদা হয়ে যায়, তাহলে একই জিন বন্ধ করলে এক কোষ থেকে আরেক কোষে ক্রমশ আরও আলাদা প্রভাব দেখা দেওয়ার কথা। বাস্তবে এটা করা — অনেক জিন এবং হাজার হাজার তরুণ ও বুড়ো কোষে — বড় পরিসরে সম্ভব নয়।

কম্পিউটারের ভেতরে নকআউট

তাই তাঁরা নিজেদের তৈরি একটি ডিপ-লার্নিং টুল DKO ব্যবহার করেছেন। একটি নির্দিষ্ট কোষ-ধরনের জন্য, একটি নিউরাল নেটওয়ার্ক সাধারণ একক-কোষ তথ্য থেকে শেখে, কোষটি যে জিনগুলো প্রকাশ করে তা তার পূর্ণ সক্রিয়তা-প্রোফাইলের সঙ্গে কীভাবে সম্পর্কিত। প্রশিক্ষণের পর, এটি একটি কোষ থেকে একটি জিন সরিয়ে নতুন প্রোফাইল অনুমান করতে পারে। আগে আর পরের পার্থক্যই সেই কোষে ওই জিনের প্রভাব মাপে। অনেক কোষে পুনরাবৃত্তি করলে বোঝা যায় প্রভাবটি কতটা সামঞ্জস্যপূর্ণ।

প্রথমে একটি যাচাই, ইচ্ছাকৃতভাবে এলোমেলোভাবে ক্ষতিগ্রস্ত করা সিমুলেটেড জিন নেটওয়ার্কে। ক্ষতি যত বাড়ল, নিখুঁত নকআউটের প্রকৃত প্রভাব কোষগুলোর মধ্যে তত বেশি পরিবর্তনশীল হলো — এবং DKO, কেবল আপাতদৃষ্টিতে অক্ষত তথ্য দেখেও, একই বৃদ্ধির অনুমান করেছে।

বুড়ো কোষেরা দূরে সরে যায়

তারপর আসল তথ্য: মানুষের ডিম্বাশয় (23–29 বছর বয়সী নারী বনাম 49–54), মানুষের কঙ্কাল পেশি (15–20 বনাম 70–75 বছর), ইঁদুরের অস্থিমজ্জা ও হৃৎপিণ্ড (3 বনাম 24 মাস), C. elegans কৃমি (দিন 3 বনাম দিন 11) এবং ফলের মাছির মস্তিষ্ক (দিন 0 বনাম দিন 30)।

টিস্যু ও কোষ-ধরনের 45টি তুলনার মধ্যে 41টিতে, একই জিন নকআউট করার প্রভাব বুড়ো কোষগুলোর মধ্যে বেশি ভিন্ন ছিল, যার 40টিতে তা পরিসংখ্যানগতভাবে তাৎপর্যপূর্ণ। চারটিতে তা কম ভিন্ন ছিল। লেখকরা উল্লেখ করেছেন, দিকটি সর্বজনীন ছিল না, কিন্তু প্রধান ধরনটি স্পষ্ট। নেটওয়ার্ককে কেবল তরুণ কোষে, বা কেবল বুড়ো কোষে প্রশিক্ষণ দিলেও এটি বজায় ছিল।

বার্ধক্যের দুটি বৈশিষ্ট্যসূচক লক্ষণও একই দিকে গেছে। পাঁচজন মানুষের অগ্ন্যাশয়ের কোষে, পাঁচজনের মধ্যে চারজনের ক্ষেত্রে, বয়স-সংক্রান্ত একটি মিউটেশন-স্বাক্ষর যেসব কোষে সবচেয়ে বেশি ছিল, তাদের সাড়াই ছিল সবচেয়ে ভিন্নমুখী; পঞ্চমজনের ক্ষেত্রে মিউটেশনের মাত্রা এতটাই একরকম ছিল যে কিছু বলা যায়নি। বুড়ো ইঁদুরের হৃৎপিণ্ডের কোষ থেকেও একই রকম ফল এসেছে। আর কোষীয় সেনেসেন্সের (যে অবস্থায় কোষ বিভাজন বন্ধ করে দেয়) দুটি মডেলে, কোষগুলো বিভাজনশীল অবস্থা থেকে সেনেসেন্ট অবস্থায় যাওয়ার সঙ্গে সঙ্গে সাড়াগুলো আরও ছড়িয়ে পড়েছে, এবং একই দলের মধ্যে সবচেয়ে সেনেসেন্ট কোষগুলোই সবচেয়ে বেশি বিচ্যুত হয়েছে।

খুলে পড়া এক নিয়মের বই

লেখকরা এটিকে দেখছেন নিয়ন্ত্রণগত দৃঢ়তার ক্রমিক ক্ষয় হিসেবে, একক জিন ও একক কোষের স্তরে, যা মানুষ আর কৃমির মতো দূরবর্তী প্রজাতিতেও একইভাবে দেখা যায়। তাঁদের প্রস্তাবিত চিত্র: মিউটেশন জমে কোষগুলোকে একে অপরের থেকে দূরে ঠেলে দেয়, আর সেনেসেন্স হতে পারে এই হারানো স্থিতিশীলতারই একটি পরিণতি।

এটি কী নয়, সে বিষয়ে তাঁরা সতর্ক। নকআউটগুলো মডেলের অনুমান, ওই কোষগুলোতে করা পরিমাপ নয়। মিউটেশন ও সেনেসেন্সের সঙ্গে যোগসূত্রগুলো সম্পর্ক মাত্র; কোনটি কোনটির কারণ তা প্রমাণ করে না। তাঁদের মতে, যদি এলোমেলো ক্ষতিই সত্যিই এই বিচ্যুতি ঘটায়, তাহলে বার্ধক্যের একটিমাত্র প্রক্রিয়াকে লক্ষ্য করা চিকিৎসা যথেষ্ট না-ও হতে পারে, এবং জিন নিয়ন্ত্রণের দৃঢ়তা রক্ষা করাটাই গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে। পরের ধাপ ল্যাবরেটরির: জিন ধরে ধরে পরীক্ষা করা, বুড়ো কোষেরা সত্যিই বেসুরে সাড়া দেয় কি না।