ജീവന്റെ രഹസ്യങ്ങളെ തൊട്ടുനില്‍ക്കുന്ന രസതന്ത്ര നൊബേൽ

പരിണാമത്തിന്റെ പ്രവർത്തനരീതികളെ അനുകരിച്ച് തുണിയിലെ അഴുക്ക് ഇളക്കിക്കളയുന്നതുമുതൽ ക്യാൻസർചികിത്സയ‌്ക്കുവരെ സഹായകമാകുന്ന എൻസൈമുകളും ആന്റിബോഡികളും വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത മൂന്നു ശാസ്ത്രജ്ഞരാണ് ഈ വർഷത്തെ രസതന്ത്ര നൊബേൽപുരസ്കാരം പങ്കിട്ടത്. പരിണാമത്തിന്റെ തത്വങ്ങൾ ഉപയോഗപ്പെടുത്തി എൻസൈമുകൾ നിർമിക്കാമെന്ന് കണ്ടെത്തിയ കാലിഫോർണിയ സർവകലാശാലയിലെ കെമിക്കൽ എൻജിനിയറിങ‌് പ്രൊഫസറായ ഫ്രാൻസെസ് എച്ച്‌ അർനോൾഡിന് പുരസ്കാരത്തുകയുടെ പകുതി ലഭിക്കും.

ബാക്ടീരിയോഫേജുകളെ ഉപയോഗിച്ച് ആന്റിബോഡികൾ ​ നിർമിക്കുകയും അവ ഔഷധങ്ങളായി വികസിപ്പിക്കുകയുംചെയ്ത മിസൗറി സർവകലാശാലയിലെ പ്രൊഫസർ ജോർജ് പി സ്മിത്ത്, ബ്രിട്ടീഷ് ശാ​സ്‌​ത്ര​ജ്ഞൻ സർ ഗ്രിഗറി പി വിന്റർ എന്നിവർ ബാക്കിപകുതി പങ്കിടും.
സമുദ്രത്തിനടിയിൽ ഏകകോശരൂപത്തിൽ ഉടലെടുത്ത ജീവനെ ഇന്നുകാണുംവിധം ആനയും മയിലും മാനും കടുവയും നീലത്തിമിംഗലവുമായി, കരയിലും കടലിലും ആകാശത്തിലും പടർത്തിയെടുത്ത ഇന്ദ്രജാലമാണ് ജീവപരിണാമം.

ഒരു ബഹുകോശജീവിയുടെ ശരീരം വ്യത്യസ്തങ്ങളായ നിരവധി രാസികങ്ങൾകൊണ്ടാണ് രൂപപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത്. പ്രകൃതിയിൽനിന്ന് വസ്തുക്കളും ഊർജവും സ്വീകരിച്ചാണ് ഈ രാസവസ്തുക്കളെല്ലാം നിർമിക്കപ്പെടുന്നത്. എന്നാൽ, ജീവികൾ നിർമിക്കുന്ന അതേ രാസവസ്തുക്കൾതന്നെയാണ് അവയുടെ ശാരീരികപ്രവർത്തനങ്ങളെ നിയന്ത്രിക്കുന്നതെന്നതാണ് രസകരമായ വസ്തുത. അതിജീവനത്തിന് ആധാരമായ ഈ  സവിശേഷ രാസരഹസ്യങ്ങളെ ജീനുകൾവഴി ഒരുതലമുറയിൽനിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്ക് കൈമാറാനും കഴിയും. നിരവധി രസതന്ത്രസമസ്യകളെ നേരിട്ടും പരിഹരിച്ചുമാണ് കോടിക്കണക്കിന് വർഷംമുമ്പ‌് രൂപപ്പെട്ട ആദ്യ ഏകകോശജീവിയിൽനിന്ന് ഇന്നു കാണുന്ന സങ്കീർണരൂപത്തിലേക്ക് ഇവ എത്തിച്ചേർന്നത്. അഗ്നിപർവതലാവയിൽ ജീവിക്കുന്ന ബാക്ടീരിയയും തണുത്തുറഞ്ഞ സമുദ്രത്തിലെ മത്സ്യവും അതിജീവനം സാധ്യമാക്കിയത് അവയുടെ ജീവിതസാഹചര്യത്തിനനുകൂലമായ വിവിധ രാസപദാർഥങ്ങൾ നിർമിച്ചെടുത്തും അനന്തര തലമുറകളിലേക്കു കൈമാറിയുമാണ്.  കൈമാറിയുമാണ്.

ജീവപരിണാമവും ഡിസൈനർ എൻസൈമുകളും
ജീവശരീരത്തിലെ രാസപ്രവർത്തനങ്ങളെ നിയന്ത്രിക്കുന്ന രാസവസ്തുക്കളാണ് എൻസൈമുകൾ. നിരവധി അമിനോ ആസിഡുകൾ കൂടിച്ചേർന്നതാണ് ഇവയുടെ ഘടന. 20 അമിനോ ആസിഡുകൾമാത്രമാണ് ശരീരത്തിലുള്ളതെങ്കിലും അവയുടെ പലതരത്തിലുള്ള കൂടിച്ചേരൽവഴി നിർമിക്കാവുന്ന എൻസൈമുകളും പ്രോട്ടീനുകളും എണ്ണമറ്റതാണ്. എൻസൈമുകളിൽ ഘടനാമാറ്റം വരുത്തി പുതിയ ഗുണങ്ങൾ രൂപപ്പെടുത്താനായിരുന്നു ഫ്രാൻസെസ് എച്ച് ആർനോൾഡിന്റെ ആദ്യശ്രമം. എന്നാൽ, അമിനോ ആസിഡുകളുടെ കൂടിച്ചേരൽസാധ്യതകളുടെ സങ്കീർണത കാരണം അവർക്ക് ആ ശ്രമങ്ങൾ ഉപേക്ഷിക്കേണ്ടിവന്നു. ആയിരക്കണക്കിന് അമിനോ ആസിഡുകൾ കൂടിച്ചേർന്നും കെട്ടുപിണഞ്ഞും കിടക്കുന്ന അവയുടെ ഘടനയെ വഴക്കിയെടുക്കാനുള്ള സാങ്കേതികസംവിധാനങ്ങളും അന്നുണ്ടായിരുന്നില്ല. അപ്പോഴാണ് പരിണാമത്തിന്റെ രീതിശാസ്ത്രത്തെ ഉപയോഗപ്പെടുത്താനുള്ള സാധ്യതയെക്കുറിച്ച് അവർ ചിന്തിക്കുന്നത്. പ്രതികൂലമായ സാഹചര്യങ്ങളിൽ ജീവിവർഗങ്ങളുടെ അതിജീവനം സാധ്യമാകുന്നത് പ്രധാനമായും രണ്ടു വഴികളിലൂടെയാണ്‌, ജനിതക വ്യതിയാനവും പ്രകൃതിനിർദ്ധാരണവും. ജീനുകളിൽ സംഭവിക്കുന്ന വ്യതിയാനങ്ങൾ പുതിയ സ്വഭാവങ്ങൾക്കു കാരണമാകുകയും ഇവയിൽ ഏറ്റവും അതിജീവനശേഷിയുള്ളവ നിലനിൽക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

സ്വാഭാവികമായി നടക്കുന്ന ഈ പ്രക്രിയയെ പരീക്ഷണശാലയിലേക്ക് കൊണ്ടുവരികയാണ് ഫ്രാൻസെസ് ചെയ്തത്. നിയന്ത്രിതപരിണാമം എന്ന ഈ പ്രക്രിയയിൽ ഒരു പ്രത്യേക എൻസൈമിനെ നിർമിക്കുന്ന ജീനുകളിൽ ക്രമരഹിതമാംവിധം ജനിതകമാറ്റം വരുത്തി ബാക്ടീരിയയിൽ സന്നിവേശിപ്പിക്കുകയും ഈ ബാക്ടീരിയകൾ ജീനിന്റെ അനുബന്ധ എൻസൈം നിർമിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. പിന്നീട് പ്രകൃതിനിർദ്ധാരണത്തിൽ സംഭവിക്കുന്നതുപോലെ ഏറ്റവും മികച്ചതിനെമാത്രം വേർതിരിച്ചെടുത്ത് ആവശ്യമെങ്കിൽ വീണ്ടും ജനിതകമാറ്റങ്ങൾ വരുത്തി തുടക്കത്തിലുള്ളതിൽനിന്ന് തീർത്തും വിഭിന്നമായ  രാസസ്വഭാവമുള്ള എൻസൈമുകൾ നിർമിച്ചെടുക്കുന്നു. അങ്ങനെ വെള്ളത്തിൽമാത്രം രാസത്വരകമായി പ്രവർത്തിക്കുന്ന സബ്റ്റിലിസിൻ എന്ന എൻസൈമിനെ ഓർഗാനിക് ലായകത്തിൽ രാസപ്രവർത്തനശേഷിയുള്ളതായി മാറ്റാൻ ഇവർക്കു കഴിഞ്ഞു. സങ്കീർണമായ ഘടനമൂലം സുനിശ്ചിതമായ മാറ്റങ്ങൾ  അസാധ്യമായതിനാൽ പകരം ക്രമരഹിതമായ മ്യൂട്ടേഷന്റെ അനിശ്ചിതത്വത്തിന്റെ സാധ്യത ഉപയോഗപ്പെടുത്തുകയാണ് ഫ്രാൻസെസ് ചെയ്തത്. നിയന്ത്രിതപരിണാമത്തിന്റെ സാധ്യതകളെ കൂടുതൽ വിപുലമാക്കിയ മറ്റൊരാൾ ഡച്ച് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ വില്ലെം പി സി സ്റ്റെമ്മർ ആയിരുന്നു. പ്രത്യുല്പാദന പ്രക്രിയക്ക് സമാനമായി ജീനുകളുടെ പുനഃസംയോജനംവഴി കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെട്ട എൻസൈമുകൾ രൂപപ്പെടുത്താമെന്ന് അദ്ദേഹം കണ്ടെത്തി. ഡിഎൻഎ ഭാഗങ്ങളെ പലതായി മുറിച്ച് കൂട്ടിക്കലർത്തിയാണ് ഇത് സാധ്യമാക്കിയത്. 2013ൽ അന്തരിച്ചതിനാലാണ് നൊബേൽപട്ടികയിൽ അദ്ദേഹത്തിന് ഇടംലഭിക്കാതെ പോയത്. ഇന്ന് അസാധ്യമായ രാസപ്രവർത്തനങ്ങളെ സാധ്യമാക്കുംവിധം നിയന്ത്രിതപരിണാമം വളർന്നുകഴിഞ്ഞു. ഗ്ലൂക്കോസിനെ ജൈവഇന്ധനമായ ഐസോബ്യൂട്ടനോൾ ആക്കിമാറ്റാനുള്ള ശ്രമങ്ങൾ ഫ്രാൻസെസ് എച്ച് ആർനോൾഡിന്റെ പരീക്ഷണശാലയിൽതന്നെ നടന്നുവരുന്നു.

ആന്റിബോഡികളുടെ  പ്രോട്ടീൻപിടിത്തം
ഒരു പ്രത്യേക എൻസൈം അഥവാ പ്രോട്ടീൻ നിർമിക്കുന്ന ജീനിനെ തിരിച്ചറിഞ്ഞാൽമാത്രമേ നിയന്ത്രിതപരിണാമംവഴി പുതിയ ജൈവതന്മാത്രകൾ നിർമിക്കാനാകൂ. എൺപതുകളിൽ വിവിധ ജീനുകൾ നിർമിക്കുന്ന പ്രോട്ടീനുകൾ ഏതെല്ലാമെന്ന് പരിമിതമായ അറിവേ ഉണ്ടായിരുന്നുള്ളൂ. അജ്ഞാത ജീനുകളേയും അവ നിർമിക്കുന്ന പ്രോട്ടീനുകളേയും തമ്മിൽ ബന്ധിപ്പിക്കാനുള്ള കണ്ണി കണ്ടെത്തുകയാണ് ജോർജ് പി സ്മിത്ത് ചെയ്തത്.

ബാക്ടീരിയകളെ ആക്രമിക്കുന്ന വൈറസായ ബാക്ടീരിയോ ഫേജിനെയും ആന്റിബോഡികളേയുമാണ് ഇതിനായി ഉപയോഗിച്ചത്. അജ്ഞാതജീൻ കഷണങ്ങളെ ബാക്ടീരിയോഫേജിലേക്ക് പ്രവേശിപ്പിക്കുകയാണ് ആദ്യപടി. ഫേജിന്റെ പുറംതോടിലെ പ്രോട്ടീനിലേക്ക് പുതിയ ജീൻ നിർമിച്ച പ്രോട്ടീനും കൂട്ടിച്ചേർക്കപ്പെടുന്നു. പലതരം പ്രോട്ടീനുകളടങ്ങിയ മിശ്രിതത്തിൽനിന്ന് ഓരോന്നായി വേർതിരിച്ചെടുക്കാൻ ആന്റിബോഡികളെ ഉപയോഗിക്കുകയാണ് അടുത്ത ഘട്ടം. ശരീരത്തിലെത്തുന്ന അന്യവസ്തുക്കളേയും രോഗാണുക്കളേയും നിർവീര്യമാക്കുന്ന പ്രത്യേകതരം പ്രോട്ടീനുകളാണ് ആന്റിബോഡികൾ. ശരീരത്തിലെത്തുന്ന രോഗാണുക്കളിലെ പ്രോട്ടീൻ തന്മാത്രകളുമായി ഇവ ബന്ധിക്കപ്പെടുമ്പോൾ ശരീരത്തിന്റെ പ്രതിരോധവ്യവസ്ഥയ‌്ക്ക് അപായസൂചന ലഭിക്കുകയും  ഊർജിതപ്രവർത്തനത്തിലൂടെ നുഴഞ്ഞുകയറ്റക്കാരനെ നശിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഒരു ആന്റിബോഡിക്ക് ഒരു പ്രത്യേക പ്രോട്ടീനുമായിമാത്രമേ ബന്ധനം സാധ്യമാകൂ. ആയിരക്കണക്കിന് പ്രോട്ടീനുകൾക്കിടയിൽനിന്ന് ആ പ്രത്യേക പ്രോട്ടീനെ തിരിച്ചറിഞ്ഞു കൂടിച്ചേരാൻ ഇവയ‌്ക്കു കഴിയും. ഈ തത്വം ഉപയോഗപ്പെടുത്തി പ്രോട്ടീനുകളെ വേർതിരിക്കാനും ജീനും പ്രോട്ടീനും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം കണ്ടെത്താനും സ്മിത്തിന് കഴിഞ്ഞു. ഫേജ് ഡിസ‌്‌പ്ലേ എന്നാണ് ഈ വിദ്യ അറിയപ്പെടുന്നത്.

സോറിയാസിസ് മുതൽ ക്യാൻസർവരെ മാറ്റാം
ശരീരത്തിന്റെ രാസായുധങ്ങളായി പ്രവർത്തിക്കുന്ന ആന്റിബോഡികളെ ഔഷധമായി ഉപയോഗിക്കാനാകുമോ എന്ന അന്വേഷണം സജീവമാകുന്നത് ഇക്കാലത്താണ്. ആദ്യകാലത്ത് എലികളിൽ രോഗബാധിതമായ കോശങ്ങളിൽനിന്നുള്ള പ്രോട്ടീൻ കുത്തിവച്ചാണ് ആന്റിബോഡികൾ ഉൽപ്പാദിപ്പിച്ചിരുന്നത്. എന്നാൽ, ഇത് പലപ്പോഴും വിജയിച്ചില്ലെന്ന് മാത്രമല്ല, മനുഷ്യശരീരം ഈ അന്യപദാർത്ഥത്തെ തിരസ്കരിക്കാൻ സാധ്യത കൂടുതലുമാണ്. ഫേജ് ഡിസ‌്‌പ്ലേ ഉപയോഗിച്ച് മനുഷ്യനിൽക്കാണുന്ന അതേ ആന്റിബോഡികൾ നിർമിക്കാൻ സാധിക്കുമോ എന്നായിരുന്നു ഗ്രിഗറി പി വിന്ററിന്റെ അന്വേഷണം. ബാക്ടീരിയോഫേജുകളെ ഉപയോഗിച്ച് ആന്റിബോഡികളിൽ മാറ്റംവരുത്തി കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമായി പ്രോട്ടീനുകളോട് ബന്ധിപ്പിക്കാവുന്ന പുതിയ ആന്റിബോഡികളുടെ കൂട്ടത്തെ നിർമിച്ചെടുത്തു. ക്യാൻസർകോശങ്ങളെ കൃത്യമായി തിരിച്ചറിഞ്ഞു പിടികൂടുന്ന ആന്റിബോഡി 1994ൽ അദ്ദേഹത്തിന്റെ നേതൃത്വത്തിൽ വികസിപ്പിച്ചു. തുടർന്ന് അദ്ദേഹവും കൂട്ടുകാരും ഒരു കമ്പനി രൂപീകരിക്കുകയും ശരീരംതന്നെ കോശങ്ങളെ നശിപ്പിക്കുന്ന ഓട്ടോ ഇമ്യൂൺ രോഗങ്ങൾക്ക് പ്രതിവിധിയായി അഡാലിമുമാബ് എന്ന ആദ്യത്തെ ആന്റിബോഡി മരുന്ന് വിപണിയിലെത്തിക്കുകയും ചെയ്തു. ഇന്ന് സന്ധിവാതവും സോറിയാസിസും പോലുള്ള രോഗങ്ങൾക്ക് ഔഷധമായി ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു. പിന്നീട് ഈ രംഗത്ത് ഊർജിതഗവേഷണങ്ങൾ നടക്കുകയും ശരീരമാസകലം പടർന്ന ക്യാൻസറിനെപ്പോലും ഭേദമാക്കാവുന്ന ആന്റിബോഡി ഔഷധങ്ങൾ നിർമിക്കുകയുംചെയ്തു. ഓട്ടോ ഇമ്യൂൺ രോഗമായ ല്യൂപസ്, മാരകമായ ആന്ത്രാക്സ് എന്നിവയ്ക്കൊക്കെ ആന്റിബോഡി മരുന്നുകൾ ഇപ്പോൾ ലഭ്യമാണ്. അൽഷിമേഴ്സിനുള്ള മറുമരുന്നും ഉടനെ വിപണിയിലെത്തുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കാം.

sangeethachenampulli @gmail.com