DNA Design That Anyone Can Do In Our Body

டி.என்.ஏ வடிவமைப்பு எவரும் செய்ய முடியும்

எம்.ஐ.டி மற்றும் அரிசோனா மாநில பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள் டி.என்.ஏ செய்யப்பட்ட இரு பரிமாண, நானோஸ்கேல் கட்டமைப்பில் எந்தவொரு ஃப்ரீஃபார்ம் டிராங்கிங்கையும் மொழிபெயர்ப்பதற்கு பயனர்களை அனுமதிக்கும் கணினி நிரலை வடிவமைத்துள்ளனர்.

இப்போது வரை, அத்தகைய கட்டமைப்புகளை வடிவமைத்தல் தொழில்நுட்ப நிபுணத்துவத்தை அவசியமாக்குகிறது, இது பெரும்பாலான மக்களை அணுகுவதைத் தவிர்க்கிறது. புதிய நிரலைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், உயிரணு, photonics மற்றும் குவாண்டம் உணர்திறன் மற்றும் கணிப்பொறி ஆகியவற்றில் பயன்பாடுகளுக்கு எந்தவொரு வடிவத்தின் டி.என்.ஏ.



"இந்த வேலையை எந்தவொரு 2-டி வடிவத்தையும் வரையறுக்க, தானாக டிஎன்ஏ ஓரிகமி ஆக மாற்றுவதற்கு அனுமதிக்கிறது," என்று MIT இன் உயிரியல் பொறியியலின் துணைப் பேராசிரியராகவும், இந்த ஆய்வின் மூத்த எழுத்தாளர் மார்க் பாத்தேயும் கூறுகிறார்.

ஆராய்ச்சியாளர்கள் அறிவியல் முன்னேற்றங்கள் ஜனவரி 2 தங்கள் கண்டுபிடிப்புகள் வெளியிடப்பட்டது, மற்றும் PERDIX என்று திட்டம், ஆன்லைனில் கிடைக்கும். இந்த ஆய்வின் முன்னணி ஆசிரியர்கள் ஹ்யுங்குமின் ஜூன், எம்ஐடி போஸ்டாக் மற்றும் அரிசோனா மாநில பல்கலைக்கழகத்தின் உதவி ஆராய்ச்சி பேராசிரியான ஃபை ஷாங் ஆகியோர். எம்ஐடி ஆராய்ச்சி ஆய்வாளர் டைசன் ஷெப்பர்ட், அண்மையில் எம்ஐடி பி.டி.டி பெறுநர் சாகுல் ரத்தநலட், ஏஎஸ்யு உதவி ஆராய்ச்சி விஞ்ஞானி சியாவோடொங் குய் மற்றும் ASU பேராசிரியர் ஹாவோ யான் ஆகியோர்.


தானியங்கு வடிவமைப்பு

டி.என்.ஏ ஓரிகமி, மடங்கு டி.என்.ஏ யின் சிறிய அமைப்புகளாக விஞ்ஞானத்தின் அறிவியலானது 1980 களின் தொடக்கத்தில் துவங்கியது, நியூ யார்க் பல்கலைக்கழகத்தின் நெட் சீமான் தன்னிச்சையான மூலக்கூறு ஏற்பாடுகளை உருவாக்க டி.என்.ஏ. 2006 இல், Caltech இன் பால் ரோட்டேமுண்ட், முதல் சாரக்கட்டு, இரு-பரிமாண DNA கட்டமைப்புகளை உருவாக்கியது. இது டி.என்.ஏ யின் நீண்ட ஒற்றை டிஎன்ஏ (தாவரம்) ஐ உருவாக்குவதன் மூலம் "ஸ்டேபிள்ஸ்" என்று அறியப்படும் டி.என்.ஏ. கட்டமைப்பு அதன் வடிவத்தை பராமரிக்கிறது.



மற்றவை பின்னர் சிக்கலான முப்பரிமாண டிஎன்ஏ கட்டமைப்புகளை உருவாக்க இதேபோன்ற அணுகுமுறையைப் பயன்படுத்தின. இருப்பினும், இந்த அனைத்து முயற்சிகளும் சிக்கலான கையேடு வடிவமைப்பை முழு கட்டமைப்பு மூலம் சேதப்படுத்தி மற்றும் பிரதான துறையினரின் வரிசைகளை உருவாக்குவதற்கு தேவைப்படும். 2016 ஆம் ஆண்டில், பாத்தேயும் அவரது சக ஊழியர்களும் ஒரு 3-D பல்ஹெரால்ட் டி.என்.ஏ அமைப்பை உருவாக்கும் செயல்முறையை உருவாக்க வழிவகுத்தனர், மேலும் இந்த புதிய ஆய்வில், தன்னிச்சையான 2-D டி.என்.ஏ. கட்டமைப்புகளை வடிவமைக்க அவர்கள் திட்டமிட்டனர்.

அதை அடைய, அவர்கள் முழு வடிவத்திலிருந்தும் சரியான வடிவத்தை உருவாக்க ஒற்றை-சாய்ந்த தாவணியைத் திசை திருப்பும் செயல்முறைக்கு ஒரு புதிய கணித அணுகுமுறையை உருவாக்கினர். இதன் விளைவாக கணினி நிரல் எந்த வடிவிலான வரைபடத்தையும் எடுத்து டி.என்.ஏ வரிசையில் மொழிபெயர்ப்பதுடன் அந்த வடிவத்தை உருவாக்கவும் மற்றும் பிரதான துறையின் தொடர்வரிசைகளில் உருவாக்கவும் முடியும்.

வடிவம் எந்த கணினி வரைதல் திட்டத்தில் வரைந்து பின்னர் டி.என்.ஏ வடிவமைப்பு திட்டத்தில் ஊட்டி இது ஒரு கணினி உதவி வடிவமைப்பு (கேட்) கோப்பு மாற்றப்படுகிறது. "நீங்கள் அந்தக் கோப்பை வைத்திருந்தால், எல்லாவற்றையும் தானாகவே அச்சிடலாம், ஆனால் இங்கே மை டிஎன்ஏ உள்ளது," என்று பாத்ஹே கூறுகிறார்.

காட்சிகளை உருவாக்கிய பிறகு, பயனர் குறிப்பிட்ட வடிவமைப்பை எளிதில் வடிவமைக்க முடியும். இந்தத் தாளில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் டிஎன்ஏவின் இரண்டு இரட்டைக் கருவிகளைக் கொண்டிருக்கும் வடிவங்களை உருவாக்கியிருக்கிறார்கள், ஆனால் அவை ஒரு வேலைத் திட்டத்தைக் கொண்டிருக்கின்றன, அவை ஒரு முனையில் ஆறு டூப்ளக்ஸ் பயன்படுத்துகின்றன, இவை இன்னும் கடுமையானவை. 3-D polyhedra க்கு தொடர்புடைய மென்பொருள் கருவி, TALOS எனப்படும், ஆன்லைனில் கிடைக்கிறது, இதழ் ஏசிஎஸ் நானோவில் விரைவில் வெளியிடப்படும். வடிவங்கள், 10 முதல் 100 நானோமீட்டர்கள் வரை இருக்கும், வாரங்கள் அல்லது மாதங்களுக்கு நிலையானதாக இருக்கும், ஒரு இடைநிலைத் தீர்வில் இடைநீக்கம் செய்யப்படும்.



"நாங்கள் மிகவும் எளிமையான முறையில் வடிவமைத்து வடிவமைக்க முடியும் என்பது எங்கள் துறையில் ஒரு பெரிய பிரச்சனையை தீர்க்க உதவுகிறது," என்று பாத்ஹே கூறுகிறார். "இப்போது துறையில் துறையில் பரந்த குழுக்கள் மற்றும் டி.என்.ஏ கட்டமைப்புகளை செயல்படுத்துவது மற்றும் பல்வேறு பயன்பாடுகளுக்கு அவற்றை வரிசைப்படுத்த முடியும் கல்வியாளர்கள் மாற்ற முடியும்."

நானோஸ்கேல் முறைகள்

ஆராய்ச்சியாளர்கள் செயற்கை டிஎன்ஏ துகள்கள் கட்டமைப்பை போன்ற துல்லியமான கட்டுப்பாடு ஏனெனில், அவர்கள் குறிப்பிட்ட இடங்களில் மற்ற மூலக்கூறுகள் இணைக்க முடியும். நோயெதிர்ப்பு உயிரணுக்கள் எவ்வாறு அடையாளம் காணப்படுவது மற்றும் வைரஸ்கள் மற்றும் பாக்டீரியாவிலுள்ள ஆன்டிஜென்களின் குறிப்பிட்ட ஏற்பாடுகளால் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பனவற்றை ஒளிரச் செய்வதற்காக நாளொன்றை மாதிரியில் உள்ள நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளுக்கு இது பயனுள்ளதாக இருக்கும்.

"ஆன்டிஜென்களின் நரம்பியல் முறைகள் நோயெதிர்ப்பு உயிரணுக்களால் எப்படி அடையாளம் காணப்படுகின்றன என்பது மிகவும் குறைவாகவே புலனுணர்வு சார்ந்த பகுதியாகும்," என்று பாத்ஹே கூறுகிறார். "கட்டமைக்கப்பட்ட டி.என்.ஏ பரப்புகளில் ஆன்டிஜென்களை இணைத்து அவற்றை ஒழுங்கமைக்க வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது, அது உயிரியல் ஆய்வுக்கு ஒரு சக்திவாய்ந்த வழியாகும்."

மற்றொரு முக்கிய பயன்பாடு தாவரங்களில் காணப்படும் ஒளிச்சேர்க்கை வளாகங்களைப் பிரதிபலிக்கும் ஒளி-அறுவடை சுற்றுகளை வடிவமைக்கிறது. இதை அடைவதற்கு, ஆராய்ச்சியாளர்கள் டிரான்ஸ் ஸ்காஃபோல்ட்ஸ்க்கு நிறமூர்த்தங்கள் என்று அழைக்கப்படும் ஒளி-உணர்திறன் சாயங்களை இணைக்கின்றனர். ஒளியின் அறுவடையும் கூடுதலாக, குவாண்டம் உணர்திறன் மற்றும் அடிப்படை கணிப்புகளைச் செய்ய இத்தகைய சுற்றுகள் பயன்படுத்தப்படலாம். வெற்றிகரமாக இருந்தால், இவை அறை வெப்பநிலையில் இயங்கக்கூடிய முதல் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் சுற்றுகள் ஆகும்.



பாத் மற்றும் மூன்று எம்ஐடி ஆசிரிய உறுப்பினர்கள் - காப்ரியலா ஸ்க்லூ-கோஹென், ஆடம் வில்லார்ட், மற்றும் டர்க் எங்ல்ட் - ஆகியோர் இந்த குவாண்டம் உணர்தல் மற்றும் கணினி திட்டத்தைத் தொடர தேசிய அறிவியல் அறக்கட்டளை மானியம் பெற்றனர்.

டி.என்.ஏ அமைப்பிற்கான மற்ற சாத்தியமான பயன்பாடுகள் செல்களைக் காணப்படும் மக்ரோமொலிகுலர் புரோட்டீன் அசெம்பிளிகளை ஒழுங்கமைக்க உதவுவதன் மூலம் அவற்றைப் பயன்படுத்துகின்றன, இதன்மூலம் அவை மிக உயர்ந்த படி-எலக்ட்ரோன்-நுண்ணோக்கியுடன் மிகவும் எளிதில் படம்பிடிக்கப்படுகின்றன. எம்ஐடியின் புதிய MIT.nano வசதி இரண்டு சிறிய நுண்ணோக்கிகளாகும், இது சிறிய கட்டமைப்புகளின் சிறந்த விவரங்களை வெளிப்படுத்த பயன்படுகிறது.

ஆராய்ச்சி தேசிய அறிவியல் அறக்கட்டளை, கடற்படை ஆராய்ச்சி அலுவலகம், இராணுவ ஆராய்ச்சி அலுவலகம், மற்றும் அலர்ஜி தேசிய நிறுவனம் மற்றும் தொற்று நோய்கள் நிதியுதவி.