පර්යේෂකයන් විසින් එළිදක්වනු ලබන ක්‍රියෝ-ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂයක්  දැනට පවතින මෝස්තරවලට වඩා බෙහෙවින් අඩුවෙන් ප්‍රෝටීන් ව්‍යුහයන් තීරණය කළ හැකිය

අඩු මිල ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂයක් භාවිතා කරමින්, පර්යේෂකයෝ angstroms 2.6 ක විභේදනයකින් යකඩ ගබඩා කරන ප්‍රෝටීන් අපොෆෙර්රිටින් සිතියම් ගත කළහ.CJ Russo/Medical Research Council’s Laboratory of Molecular Biology

මිල අඩු අන්වීක්ෂයක් මගින් ප්‍රෝටීන සිතියම්කරණ තාක්ෂණය ජනතාව වෙත ගෙන යා හැකිය

ඕනෑම ව්‍යුහාත්මක ජීව විද්‍යාඥයෙකු සමඟ කතා කර බලන්න, එවිට ඔවුන්,  නව ක්‍රමයක් සිය ක්ෂේත්‍රය පුරා ප්‍රචලිත වන ආකාරය පවසනු ඇත. ප්‍රෝටීන ක්ෂණ හිමායනය(flash freezing) කිරීමෙන් සහ ඒවා ඉලෙක්ට්‍රෝනවලින් විවර්ෂණය කිරීමෙන් ක්‍රියෝ-ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂණයට (cryo-EM) ප්‍රෝටීන් හැඩතල  පරමාණුක ආසන්න විභේදනයකින් සිතියම්ගත කළ හැකි අතර, ඒවායේ ක්‍රියාකාරිත්වය පිළිබඳ ඉඟි ලබා දීම සහ ඖෂධ සංවර්ධකයින්ට ඉලක්ක කළ හැකි උච්චාවචනයන් හෙළිදරව් කළ හැකිය. මෙම තාක්‍ෂණයට  ස්ඵටිකීකරණයට මුරණ්ඩු ලෙස ප්‍රතිරෝධය දක්වන බැවින් සම්ප්‍රදායික X-කිරණවලට  පවා ග්‍රහණය කර ගත නොහැකි බහුවිධ වින්‍යාසයන්හි රැලි සහිත ප්‍රෝටීන හසු කර ගත හැකිය. බොහෝ පර්යේෂකයන් බලාපොරොත්තු වන්නේ සංඛ්‍යාවෙන් ගතහොත් ලබන වසරේ විසඳන ලද නව ප්‍රෝටීන් ව්‍යුහයන් අතින් cryo-EM එක්ස් කිරණ ස්ඵටික විද්‍යාව  අභිබවා යනු ඇත යනුවෙනි.

එහෙත් කොපමණ චමත්කාර ජනක අංශ තිබුණත් ක්‍රියෝ-ඊඑම් හි අඩුපාඩු නැත්තේ නොවේ: හිමායනය කිරීමේ ක්‍රියාවලිය සියුම් ය; එමෙන්ම අන්වීක්ෂ මිල අධික වේ.

අධි මිල යන්ත්‍ර මිලදී ගැනීමට ඩොලර් මිලියන 5 කට වඩා වැඩි මුදලක් වැය විය හැකි අතර, එම ප්‍රමාණයේම මුදලක්ස්ථාපනය කිරීමට වැයවෙයි; තවද, ක්‍රියාත්මක කිරීමට සහ නඩත්තු කිරීමට වසරකට සිය දහස් ගණනක් වැය වේ. බොහෝ එක්සත් ජනපදවල සහ ප්‍රාන්තවල එක් ක්‍රියෝ-ඊඑම් අන්වීක්ෂයක්වත් නොමැත. “දැනට ඇත්තේ සමහරුනට තිබෙන, සමහරුනට නොමැති තත්ත්වයක්”, දැනට ඉන් එකක් නොමැති ඔක්ලහෝමා විශ්ව විද්‍යාලයේ ව්‍යුහාත්මක ජීව විද්‍යාඥයෙකු වන රකී රාජන් පවසයි.

වෛද්‍ය පර්යේෂණ කවුන්සිලයේ අණුක ජීව විද්‍යාගාරයේ (Laboratory of Molecular Biology – LMB) පර්යේෂකයන් ක්ෂේත්‍රය ප්‍රජාතන්ත්‍රවාදී කිරීමට වෙහෙසෙමින් ක්‍රියා  කර ඇත. , එක්සත් රාජධානියේ කණ්ඩායම, එහි පළමු ව්යුහයන් විසඳන ලද.ක්‍රියෝ-ඊඑම් අන්වීක්ෂයක මූලාකෘතියක් එකට එකතු කිරීම ගැන Proceedings of the National Academy of Sciences හී විස්තර කරයි. මෙම යන්ත්‍රයට — LMBහී භෞතික විද්‍යාඥ Chris Russo විසින් ” මිල අදික Ferrari රථයක්” වෙනුවට “ලාභ කුඩා හැච්බැක් රථයක්” වැනි යයි හඳුන්වනු  ලබන යන්ත්‍රයට – පිරිවැයෙන් දහයෙන් පංගුවක් පමන  හැකියාවන්ගෙන් ඉහළ මට්ටමේ යන්ත්‍ර සමඟ තරඟ කළ හැකිය.

තනනු ලැබ ඩොලර් 500,000 කට අලෙවි කළ හැකි බව විශ්වාස කරන තම කණ්ඩායමේ සැලසුම වන යන්ත්‍රය නිෂ්පාදකයෙකු ලවා  වාණිජකරණය කිරීමට රූසෝට අවශ්‍යය . එම මිල ගණන්, නව ආයතනයක ආරම්භක පැකේජයකට හෝ ජාතික සෞඛ්‍ය ආයතන (ණ්IH) හෝ ජාතික විද්‍යා පදනම විසින් පිරිනමනු ලබන නිත්‍ය උපකරණ ප්‍රදානයන්ගෙන් එකක් සමග සැසඳිය හැකි බව Chan Zuckerberg Imaging Institute හි ආරම්භක තාක්ෂණික අධ්‍යක්ෂ Bridget Carragher පවසන්නීය. “එය පුදුම යන්ත්රයක් වනු ඇත,” ඇය කියාසිටියි, “ව්‍යුහාත්මක ජීව විද්‍යාව ප්‍රායොගීව කිරීමට කැමති සෑම කෙනෙකුටම එය යොදා ගත හැකිය.”

කෘත්‍රිම බුද්ධියේ (AI) මෑත කාලීන දියුණුව, ව්‍යුහාත්මක ජීව විද්‍යාවේ නිරත වීමට ඊටත් වඩා ලාභදායී ක්‍රමයක් ලබා දෙන බව පෙනේ. AI ඇල්ගොරිතම වලට ප්‍රෝටීනයක ව්‍යුහය එහි සරල ඇමයිනෝ අම්ල අනුපිළිවෙලින් නිවැරදිව පුරෝකථනය කළ හැක. එසේනමුත්  දන්නා ව්‍යුහයන් මත AI පුහුණු කරනු ලැබ ඇති නිසා,  AIවල අනාවැකි සමහර විට අසාමාන්‍ය ප්‍රෝටීන් වින්‍යාසයන් සමඟ නොගැලපෙන බව රුසෝ පවසන අතර ඒවා තවමත් ක්‍රියෝ-ඊඑම් සඳහා ආදේශක ලෙස යොදා ගැනීමට නොහැකි බව පෙන්වාදෙයි.

දැනට ඇති ඉහළ මට්ටමේ ක්‍රියෝ-ඊඑම් අන්වීක්ෂ වෙත ප්‍රවේශවීමේ හැකියාව ඉහළ නැංවීම සඳහා, NIH විසින් ජාතික මධ්‍යස්ථාන තුනක් නිර්මාණය කර ඇති අතර  මිල මුදල් යහමින් නැති පර්යේෂකයන්ට විශ්ලේෂණය සඳහා ඒවාට සාම්පල යැවිය හැක.එහෙත් එම පද්ධතියේ  ගැටළු නැත්තේ නොවේ. රාජන්  ජාතික මධ්‍යස්ථානවලින් ප්‍රතිඵල එනතුරු මාස ගණන් බලා සිටිමට සිදුවුවත්, බොහෝ විට ඇයට සිදුවන්නේ ඇගේ සාම්පල ප්ජලක් නැති ඒවා බව දැන ගැනීමට පමණි. ඇයගේ ප්‍රෝටීන් හිමායනය කිරීමේ දී ඇය වඩා හොඳ මට්ටමක දක්ෂත දැක්වුව ද, හොඳ දත්ත ලැබී ඇත්තේ, ඇයගේ සාම්පලවලින් 10%කට වඩා අඩු ප්‍රමාණයකින්  බව රාජන් කියා සිටියි.

පර්යේෂකයන්ට ඉහළම මට්ටමේ ක්‍රියෝ-ඊඑම් අන්වීක්ෂයක් මිලට ගත නොහැකි වුවද, වැඩි විභේදනයකින් යුතු අනුරූප සඳහා ජාතික මධ්‍යස්ථාන වෙත යැවීමට පෙර අවම වශයෙන් සාම්පලවල ගුණාත්මක භාවය පරීක්ෂා කළ හැකි පිරික්සුම් යන්ත්‍රයක් බොහෝ දෙනෙකුට අවශ්‍ය වන්නේ එබැවිනි. ක්‍රියෝ-ඊඑම් හි පුරෝගාමී වූ LMB හි නොබෙල් ත්‍යාගලාභී රිචඩ් හෙන්ඩර්සන් ඇතුළු රුසෝ සහ ඔහුගේ සගයන් සඳහා එය මූලික පෙළඹවීමක් විය. කණ්ඩායමේ ප්‍රධාන අන්තර් ඥනයන්ගෙන් එකක් වූයේ ඉලෙක්ට්‍රෝන කදම්භයට සාමාන්‍යයෙන් අධි-අන්ත ක්‍රියෝ-ඊඑම් අන්වීක්ෂවල භාවිතා කරන ශක්ති ප්‍රමාණයක් අවශ්‍ය නොවන බවයි. අණුක ව්‍යුහය හෙළි කිරීමට, තුනෙන් එකක මට්ටමක් — ඒ කියන්නේ කිලෝ ඉලෙක්ට්‍රෝන වෝල්ට් 100 (KeV) මට්ටම් –  ප්‍රමාණවත් වන අතර, ඒවා  නියාමනය කරන ලද වායුවක් වන සල්ෆර් හෙක්සාෆ්ලෝරයිඩ්(sulfur hexafluoride) අවශ්‍යතාවය ඉවත් කිරීමෙන් පිරිවැය අඩු කරයි. නියැදිය පරීක්ෂා කිරීමෙන් පසු ඉලෙක්ට්‍රෝන නාභිගත කරන කාච පද්ධතිය සහ ඒවා ග්‍රහණය කර ගන්නා අනාවරකය වැඩිදියුණු කිරීමට ද කණ්ඩායමට ඉඩක් ලැබුණි.

අණුක ජීව විද්‍යා රසායනාගාරයේ පර්යේෂකයන් විශ්වාස කරන්නේ ඔවුන්ගේ ඉලෙක්ට්‍රෝන අන්වීක්ෂය නිර්මාණය කර ඩොලර් 500,000 කට අලෙවි කළ හැකි බවයි.CJ Russo/ Medical Research Council’s Laboratory of Molecular Biology

එහි ප්‍රතිඵලය වූ මූලාකෘතිය සමඟින්, ළ්ඹ්භ් කාණ්ඩය විවිධ ප්‍රෝටීන 11ක ව්‍යුහය තීරණය කළේය. ඉන් එකක් වූයේ,  cryo-EM විභේදන වාර්තා සඳහා මිණුම් ලකුණ වන, යකඩ ගබඩා කරන ප්‍රෝටීන් ඇපොෆෙරිටින්ය(apoferritin). LMB පර්යේෂකයෝ එය angstroms 2.6 ලෙස එනම්  හයිඩ්‍රජන් පරමාණුවක විෂ්කම්භය මෙන් 2.6 ගුණයකින් සිතියම්ගත කළහ.  එය,  angstroms 1.2 ක ක්‍රියෝ-EM විභේදනය තරම් ඉහළ අගයක් නොලබන නමුත් පරමාණුක ආකෘතියක් සෑදීමට ඕනෑ තරම් ප්‍රමාණවත් බව රුසෝ පවසයි. එපමණක් නොව, ක්රියාවලිය වේගවත් විය. අන්වීක්ෂයත්,  හිමායනකිරීමේ අවධියත් එකම රසායනාගාරයේ ස්ථාන ගත වී තිබීම නිසා, ඉහළ මට්ටමේ යන්ත්‍රයකින් ලබාගන්නා ප්‍රතිඵල සඳහා සති ගණන් බලා සිටිනවාට වඩා, එහි සාම්පල ප්‍රමාණවත්දැයි කණ්ඩායමට ඉක්මනින් පරීක්ෂා කළ හැකිය. “සෑම ව්‍යුහයක්ම දිනකට අඩු කාලයක් තුළ තීරණය කරන ලදී,” රූසෝ පවසයි.

මිලෙන් ඉහළ අන්තයක යන්ත්‍රයක් නිපදවන Thermo Fisher Scientific සමාගම පවසන්නේ තමන් දැනටමත් cryo-EM  වෙළඳපොළ පුළුල් කරමින් සිටින බවයි. 2020 දී, සමාගම, 100 KeV හි ක්‍රියාත්මක වන Tundra නමින් අඩු වියදම් විකල්පයක් විකිණීමට පටන් ගත්තේය. සමාගමේ ක්‍රියෝ-ඊඑම් ව්‍යාපාරයේ ප්‍රධානියා ද උප සභාපතිනියක ද වන ට්‍රිෂා රයිස් පවසන්නේ, “කිසිවිටෙක තමන්ට ක්‍රියෝ-ඊඑම් අයිති කර ගත හැකි යැයි විශ්වාස නොකළ විශ්ව විද්‍යාල ඇති බව” තමා දන්නා බවයි. ඇත්ත වශයෙන්ම, රාජන්ගේ විශ්ව විද්‍යාලය දැන් ඩොලර් මිලියන 1.5 කට එකක් ඇණවුම් කළේය.

රුසෝ පවසන්නේ Tundra නිවැරදි දිශාවට තැබූ පියවරක් වන නමුත් ඔහුගේ කණ්ඩායමේ නවෝත්පාදනයන් ක්‍රියෝ-ඊඑම් වඩාත් ලාභදායී කළ හැකි බවයි. උදාහරණයක් ලෙස, ඔහු පවසන පරිදි, Tundra විසින් ඉහළ මිල අන්තයේ අන්වීක්ෂවල භාවිතා කරන මිල අධික ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රභවයේ සරල අනුවාදයක් මත ශක්තිය ආපසු ලබා දෙයි, එහෙත් LMB මූලාකෘතියේ ඉලෙක්ට්‍රෝන විදිනය මුල සිටම 100 KeV සඳහා නිර්මාණය කර ඇත.කෙසේවෙතත්,  ඔහුගේ කණ්ඩායමේ සැලසුම වාණිජකරණය කිරීම සඳහා විභව නිෂ්පාදකයින් විසින් විශාල ආයෝජනයක් කිරීම අවශ්ය වනු ඇති බව ඔහු අවබෝධ කරගෙන සිටියි. “අපි ඔවුන් සියල්ලන්ගෙන්ම විමසීම් කරනවා,” රුසෝ පවසයි, “නමුත් අවසානයේදී එය ඉ‍ටු කිරීම භාරවන්නේ ඔවුන්ටයි.”

AAAS Science (November 27th, 2023)හී පළවී ඇති Researchers unveil cryo–electron microscope that could solve protein structures for much less than existing designs යන ලිපිය ඇසුරෙනි.