હ્યુમન સેલ એટલાસ : મનુષ્ય કોષના આંતરિક ભાગમાં ઉતરવાની કવાયત

જા ન્યુઆરી ૨૦૧૮માં સાન ફ્રાન્સિસ્કોમાં અંદાજે ૪૬૦ જેટલા આંતરરાષ્ટ્રીય સ્તરે કામ કરતા વૈજ્ઞાાનિકો ભેગા થયા હતા. કોમ્પયુટેશનલ બાયોલોજીસ્ટ તેમણે ભેગો કરેલો ડેટા સ્ક્રીન ઉપર દર્શાવી રહ્યા હતા.  માઇક્રોફોન ઉપર ડૉ.અવિવ રિગેવ નામની મહિલા  વૈજ્ઞાાનિક, શ્રોતાઓને પ્રશ્નો પૂછી રહી હતી.  'રોગનું જોખમ ઊભુ કરનાર જનીન ક્યાં સક્રિય બને છે?  તેના કારણે કયા પ્રકારનો મોલેક્યુલર સંદેશા વ્યવહાર ખોરવાઇ જાય છે? કોષનો કયો આંતરિક પ્રોગ્રામ ખોરવાઈ જાય છે?  આ બધા સવાલ આવનારી પેઢીઓ પૂછે તેવા છે. પરંતુ તેના જવાબ અત્યારે જ શોધી કાઢવા પડશે.' આ કાર્યક્રમમાં સામેલ થયેલા લોકો જાણતા હતા કે આ સવાલોના જવાબ, મનુષ્ય શરીરના પ્રાથમિક અને પ્રારંભિક  ગણાતા એકમ કોષ/સેલમાં સચવાયેલા છે. 

તાજેતરમાં  બોસ્ટન યુનિવસટીના વૈજ્ઞાાનિકોએ  કોરોનાવાયરસ ઉપર સંશોધન કરેલ છે.  તેમણે શોધી  કાઢયું છે કે નાક, ગળા  અને શ્વસનતંત્રના કેવા પ્રકારના કોષ ઉપર  કોરોનાવાયરસ સહેલાઇથી પ્રવેશ મેળવી શકે છે.  સંશોધન બતાવે છે કે  જે  કોષમાં  ACE2 રિસેપ્ટર પ્રોટીન અને TMPRSS2 પ્રોટીનના બનેલા એન્જાઈમ હોય છે.  તેવા કોષોમાં કોરોનાવાયરસ સહેલાઈથી પ્રવેશ કરી શકે છે. નાકના કોષમાં આ પ્રકારના પ્રોટીનની  પેદા કરવાની શક્યતાઓ રહેલી છે.  ટૂંકમાં જો તમે દરેક કોષ અને તે કયા પ્રકારના પ્રોટીન પેદા કરે છે તે જાણતા હોવ તો,  બીમારીનો ઈલાજ કરવા માટે સરળતા થઈ શકે છે.  જે માટે  હ્યુમન સેલ એટલાસ પ્રોજેક્ટ મહત્વનો સાબિત થાય તેમ છે.

હ્યુમન જેનોમ પ્રોજેક્ટ : એક  નવો પાવર અને નવા ઓજાર

માનવ શરીરનો અભ્યાસ કરી તેનો નકશો બનાવવો એ સદીઓ જૂનું લોકોનુ સ્વપ્ન હતું. બીજી સદીમાં ફિલોસોફર અને સર્જન ગણાતા ગેલેન ઑફ પેર્ગામોન નામના વ્યક્તિએ, તબીબી જગત ને ઉપયોગી થાય  તેવું એક પુસ્તક લખ્યું હતું. ૧૦૦૦ વર્ષ સુધી લોકો, આ પુસ્તકને  આધાર માની,  તેમાં દર્શાવેલ શરીરશાસ્ત્ર અનુસરતા હતા. ત્યારબાદ આન્દ્રે વાસેલીયસ નામના વૈજ્ઞાાનિકે વધારે સચોટ કામ કર્યું અને શરીરશાસ્ત્રને લગતી વધારે માહિતી  મેળવવી. ૧૬મી સદીના મધ્યભાગમાં જીવ વિજ્ઞાાન અને તબીબી જગત માટે  સુવર્ણકાળ શરૂ થયો.  જ્યારે જીવ વિજ્ઞાાનના અભ્યાસ માટે, પ્રથમવાર માઈક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ થવા લાગ્યો.  મનુષ્ય શરીરના પાયાના એકમ, કોષને પહેલીવાર વૈજ્ઞાાનિકોએ નિહાળ્યો. આ કોષ વડે જ વિવિધ પ્રકારની કોશિકાઓ અને અંગ બનતા હતા.

જે રીતે અવથપરમાણ્વીય કણ/સબ એટમિક પાર્ટીકલનો અભ્યાસ કરીને ભૌતિકશાસ્ત્રીએ બ્રહ્માંડ કઈ રીતે ચાલે છે? તેનો રૂપરેખા મેળવી.  એજ રીતે જે વિજ્ઞાાનીઓએ કોષને ઝૂમ કરીને જોયું કે મનુષ્ય કોષની અંદર શું છે? તેની જૈવિક પ્રક્રિયાઓ કઈ રીતે ચાલે છે.  શરૂઆતમાં આ ક્ષેત્ર પેથોલોજીસ્ટ એટલે કે રોગાણુ વિશેષજ્ઞા માટે અભ્યાસનું કેન્દ્ર બની ગયું.  મનુષ્ય શરીરમાં આવેલ બધા જનીનનોને જાણવા માટે, હ્યુમન જેનોમ પ્રોજેક્ટ શરૂ કરવામાં આવ્યો. 

પ્રોજેક્ટ શરૂ થયો ત્યારે માનવામાં આવતું હતું કે મનુષ્ય શરીરમાં અંદાજે ૩ કરોડ જેટલા વિવિધ પ્રકારના જનીનો હશે. આ પ્રોજેક્ટની પૂર્ણાહુતિ થઈ ત્યારે ખબર પડીકે, મનુષ્ય શરીરમાં  ખરેખર ક્રિયાશીલ અને ઉપયોગી જનીનોની સંખ્યા ૨૫ હજારની આસપાસ જ છે.  હ્યુમન જેનોમનો બાકીનો ભાગ કચરો એટલે કે જંક ડિએનએ વડે બનેલો છે. હ્યુમન જેનોમ પ્રોજેક્ટથી મનુષ્ય શરીરમાં કેટલા જનીનો આવેલા છે? રંગસૂત્રમાં તેઓ ક્યાં ગોઠવાયેલા છે? તેઓ કયા અંગ કે રોગ સાથે સંકળાયેલાછે? તેની માહિતી વૈજ્ઞાાનિકોને મળી ગઈ. હવે વૈજ્ઞાાનિકો કોષમાં જનીન કઈ રીતે સક્રિય બને છે?  મનુષ્ય શરીરમાં કેટલા પ્રકારના કોષ છે?  કોષની અંદર  કેવી જૈવિક પ્રક્રિયા થાય છે? તે જાણવા માટે કેટલાક વૈજ્ઞાાનિકોએ ભેગા થઈને એક નવો મહાન પ્રોજેક્ટ શરૂ કર્યો છે.

'હ્યુમન સેલ એટલાસ' : મનુષ્ય કોષના આંતરિક ભાગમાં ઉતરવાની કવાયત

છેલ્લા કેટલાક સમયથી વૈજ્ઞાાનિકો જાણી ચૂક્યા છે કે મનુષ્યના દરેક કોષમાં મનુષ્યનો સંપૂર્ણ જેનોમ આવેલ હોવા છતાં, અલગ અલગ અંગોમાં આવેલ દરેક કોષ અલગ પ્રકારે કામ કરે છે. જેમ કે રોગ-પ્રતિકારક પ્રતિરક્ષા પ્રણાલીમાં આવેલ ગોળાકાર પ્રતિરક્ષા કોષ, મનુષ્ય શરીરમાં આવતા ઇન્ફેક્શન એટલે કે ચેપને ઓળખવાનું કામ કરે છે.  મનુષ્ય શરીરના ચેતાતંત્ર સાથે સંકળાયેલા કરોળિયા જેવા દેખાતા ચેતાકોષ, સેંકડો ચેતાકોષના કનેક્શનમાં ઉપયોગી બને છે.  દરેક કોષમાં એકસરખો જેનો હોવા છતાં અલગ રીતે કામ કરે છે, આમ થવાનું કારણ એ છે કે દરેક કોષમાં ચોક્કસ પ્રકારના જનીનનો સેટ સક્રિય થયેલો હોય છે. જે કોષ માટે જરૂરી મોલેક્યુલર મેસેજ તૈયાર કરે છે.   જૈવિક સંદેશો જે  અણુંઓમાં સમાયેલો હોય છે તેને  વૈજ્ઞાાનિકો 'આરએનએ' કહે છે. 'આરએનએ' દરેક કોષ માટે ખૂબ જ ચોક્કસ પ્રકારના રેણુથી બનેલ હોય છે.  આ કારણે વૈજ્ઞાાનિકો 'આરએનએ' કોષની મોલેક્યુલર ફિંગર પ્રિન્ટ કહે છે.

ટેકનોલોજીના નવા જમાનામાં વૈજ્ઞાાનિકોને હવે એક નવો પાવર અને ઓજાર મળ્યા છે. જેના ઉપયોગથી એક સિંગલ કોષમાં કેવા પ્રકારની જીન એક્ટિવિટી થઈ રહી છે? તેને વૈજ્ઞાાનિક ઝૂમ કરીને જોઈ શકે છે.  મનુષ્ય શરીર અંદાજે ૩૭ ટ્રિલિયન (૩૭ની પાછળ બાર  મીંડા લાગે તેટલી મોટી સંખ્યા) કોષનું બનેલ છે.  અત્યાર સુધી નિષ્ણાતો કહેતા હતા કે મનુષ્ય શરીરમાં અંદાજે ૨૦૦ જેટલા અલગ-અલગ પ્રકારના કોષ આવેલા છે.  આ વિધાન 'હ્યુમન સેલ એટલાસ'નું કાર્ય શરૂ થતાં ખોટું સાબિત થઇ રહ્યું છે. દરેક કોષમાં ચાલતી જીન એકસપ્રેશન પેટર્ન તૈયાર કરીને વૈજ્ઞાાનિકો એક એટલાસ તૈયાર કરવા માંગે છે. મનુષ્ય શરીરમાં રહેલ દરેક કોષ અને દરેક પ્રકારના કોષનો અભ્યાસ કરી એક નકશો,  અને ત્યારબાદ વિવિધ નકશાઓ ભેગા કરીને, નકશાકોષ એટલે કે એટલાસ તૈયાર થઈ શકે છે.  સરળ ભાષામાં કહેવું હોય તો એમ કહી શકાય કે જ્યાંથી હ્યુમન જેનોમ પ્રોજેક્ટ પૂર્ણાહુતિ થઈ ત્યાંથી એક નવો પ્રોજેક્ટ શરૂ થયો છે. જેને  'હ્યુમન સેલ એટલાસ' કહે છે.

ડૉ. સારાહ ટેકમાન અને  ડૉ. અવીવ  રીગેવ :   પ્રોજેક્ટની કરોડરજ્જુ બની ગયા છે

'હ્યુમન સેલ એટલાસ', આ નવીન વિચારબીજ / આઈડિયા, ૨૦૧૨માં જનીન વિજ્ઞાાનની ડૉ. સારાહ ટેકમાનને આવ્યો હતો.  કેમ્બ્રિજમાં આવેલ વેલકમ ટ્રસ્ટની સેંગર ઇન્સ્ટીટયુટમાં તેઓ કામ કરે છે.  હ્યુમન જેનોમ પ્રોજેક્ટમાં વેલકમ ટ્રસ્ટને સેંગર ઇન્સ્ટિટયૂટે ખૂબ જ મહત્વની ભૂમિકા ભજવી હતી. માઇક્રોસ્કોપની શોધને સદીઓ વીતવા છતાં હજી આપણે અલગ-અલગ કોષોને સંપૂર્ણ રીતે સમજી શક્યા નથી. ડૉ. સારાહ કહે છે 'વેલકમ ટ્રસ્ટમાં આવ્યા પછી મને ખ્યાલ આવ્યો કે મનુષ્ય શરીરના દરેક કોષ અલગ રીતે વર્તે છે.  વિવિધ વંશના લોકોના શરીરમાંથી એકજ પ્રકારના કોષ અલગ તારવી,  એમાં ચાલતી જીન એક્સપ્રેશન શોધી,  એક યુનિવર્સલ એટલાસ તૈયાર થઈ શકે તેમ છે.' મનુષ્ય શરીરમાં એટલા બધા કોષ આવેલા છે કે તેનો અભ્યાસ કોઈ એક વ્યક્તિ એક લેબોરેટરી કે એક ઇન્સ્ટિટયૂટ કરી શકે નહીં.  આ કારણે આ કાર્યમાં રસ ધરાવતા અન્ય વૈજ્ઞાાનિકોને પણ સામેલ કરવાનો ડૉ. સારાહે નિર્ણય લીધો. તેમને અન્ય મહિલા તબીબ ડૉ. અવીવ રીગેવનો સહયોગ મળ્યો, અને એક આંતરરાષ્ટ્રીય  કોન્સોટયમની શરૂઆત થઈ. હાલમાં  ડૉ. સારાહ ટેકમાન અને  ડૉ. અવીવ   રીગેવ  પ્રોજેક્ટની કરોડરજ્જુ બની ગયા છે.

પ્રારંભિક તબક્કે તેમના દ્વારા પાંચ પ્રકારના કોષ,  જેવા કે મગજના કોષ,  રોગ પ્રતિરક્ષા પ્રણાલીના કોષ,  અંગ અને રક્તવાહિનીની સપાટી ઉપર રહેતા એપિથેલીઅલ સેલ, વિકસતા ગર્ભ, ગર્ભનાળ, ઑર સાથે સંકળાયેલ કોષ ઉપર સંશોધન કરવાનું શરૂ કરવામાં આવ્યું છે. ઉપરાંત કેન્સરને લગતા કોષ ઉપર ભાર મૂકીને સર્વગ્રાહી સંશોધન થઈ રહ્યું છે. આ એવું વિશાળ કાર્ય છે કે તેમાં માહિતીની ચોકસાઈ ખૂબ જ જરૂરી છે.  જેથી આ કાર્ય માત્ર વૈજ્ઞાાનિકના હાથ દ્વારા થઈ શકે તેમ નથી. તેથી કોમ્પ્યુટર અને રોબોટનો ઉપયોગ કરવાનું નક્કી થયું, જેથી સંશોધન કાર્યમાં કોઇ ત્રુટિ ન રહે અને ઝડપથી ડેટા એનાલિસિસ તૈયાર થઈ શકે. વૈજ્ઞાાનિકોએ કોમ્પ્યુટર અને નાના રોબોટની મદદથી 'ડ્રોપસિક' નામની નવી ટેકનીક/પદ્ધતિ પણ વિકસાવી. જેના કારણે ટૂંકા ગાળામાં સસ્તા દરે વધારે કોષ ઉપર સંશોધન થઇ શકે છે.  તેથી આ ટેકનિકને કોસ્ટ ઈફેક્ટિવ ટેકનીક માની શકાય.

જીન એક્સપ્રેશન : પ્રોજેક્ટનો આધારસ્તંભ..

કોષમાં એકટીવ થતાં અને પ્રક્રિયા દર્શાવતા ચોક્કસ પ્રકારના જનીનને 'જીન એક્સપ્રેશન' તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.  કોષમાં પેદા થયેલા  'આરએનએ' ઉપરથી નક્કી થઈ શકે છે કે કોષમા કયું જનીન ઓન અથવા ઓફ થયું છે. આ વર્ણન વાંચવામાં જેટલું સહેલું છે એટલું કોષ લેવલે તેનું પૃથક્કરણ કરવું ખૂબ જ અઘરું છે. એક ઉદાહરણ આપીએ તો, આ કામ એક કિલોમીટર દૂરથી, મેળામાં ભેગી થયેલી જનમેદનીના પહેરવેશના રંગોની ઝલક મેળવવા જેવું કામ છે.  રંગો દૂરથી ઓળખાઈ જાય છે. પરંતુ કઈ વ્યક્તિએ કેવા પ્રકારનો પહેરવેશ પહેર્યો છે? તે જાણવું મુશ્કેલ થઈ જાય છે.  કંઈક આવી જ પરિસ્થિતિ, મનુષ્ય અંગોના કોષોને તપાસતા જોવા મળે છે.

જીન એક્સપ્રેશનની પ્રક્રિયામાં પેદા થયેલા આર.એન.એ માત્ર કોષની ઓળખ જ નથી આપતું, પરંતુ કોષમાં ચોક્કસ પ્રકારના પ્રોટીન બનાવવાની માહિતી તેમાં સમાયેલી હોય છે. જેનો ઉપયોગ કરી તે એક  મોલ્ડ એટલે કે મૂત બનાવવા માટેના બીબા જેવું કામ કરે છે. આર.એન.એ બીબાઢાળ પ્રમાણમાં પ્રોટીન બનાવે છે. મનુષ્ય શરીરમાં પ્રોટીન કોષની અંદર ભૌતિક બંધારણ તૈયાર કરે છે અને કોષની જૈવિક પ્રક્રિયા પણ કરે છે.

ઉદાહરણ તરીકે કેરાટીન નામનું પ્રોટીન આપણી ચામડી અને વાળની રચના કરે છે જ્યારે પેટમાં આવેલ પ્રોટીન, ખોરાક હજમ કરવા માટેના ખાસ પ્રકારના ડાયજેસ્ટીવ એન્ઝાઇમ્સ/પ્રકીણ્વો  તૈયાર કરે છે. એક કોષમાં અંદાજે આર.એન.એ દ્વારા લગભગ સાડા આઠ લાખ મેસેજ સિકવન્સ તૈયાર થાય છે. આ ઉપરથી નક્કી થઈ શકે કે 'હ્યુમન સેલ એટલાસ'માં કેટલું ઝીણું કાંતવું પડે તેમ છે.  કારણ કે મનુષ્ય શરીર અંદાજે ૩૭ ટ્રિલિયન (૩૭ની પાછળ બાર મીંડા લાગે તેટલી મોટી સંખ્યા)કોષનું બનેલ છે. હ્યુમન સેલ એટલાસ પ્રોજેક્ટને માર્ક ઝુકરબર્ગ દ્વારા મોટુ દાન આપવામાં આવ્યું છે અને આ પ્રોજેક્ટ ચલાવવા માટે આથક ભંડોળ પણ તેઓ પૂરું પાડે છે.