বায়োটেকনোলজি হলো জীবজন্যুদ্ধ অথবা অঙ্গবিশিষ্ট জীবাণু বা জীবাণুর এনজাইমগুলি ব্যবহার করে মানুষের জন্য উপকারী পণ্য ও প্রক্রিয়া তৈরি করার প্রযুক্তি। এই অর্থে, মাইক্রোব দ্বারা প্রসঙ্গযুক্ত প্রক্রিয়াগুলি যেমন দুধ গুঁড়ানো, রুটি তৈরি করা বা মদ বানানো এবং এসবকেও এক রূপে বায়োটেকনোলজি হিসাব করা যেতে পারে। তবে আজকে, এটি এমন প্রক্রিয়াগুলির প্রতিফলন করে যা জেনেটিক পরিবর্তিত জীবাণু ব্যবহার করে একই কাজটি বড় পরিমাণে সম্পাদন করা হয়। এছাড়াও বায়োটেকনোলজির অধীনে অনেক অন্যান্য প্রক্রিয়া বা প্রযুক্তি অন্তর্ভুক্ত থাকে। উদাহরণস্বরূপ, আইভিট্রো গঠনমূলক প্রজনন যা ‘টেস্ট-টিউব’ শিশু তৈরি করে, একটি জেনে সংশ্লিষ্ট করা এবং ব্যবহার করা, একটি DNA টিকিন বা একটি ত্রুটিযুক্ত জেনে সংশোধন করা এই সবই বায়োটেকনোলজির অংশ।

ইউরোপীয় বায়োটেকনোলজি সংঘ (EFB) বায়োটেকনোলজির একটি সংজ্ঞা দিয়েছে যা প্রাচীন দৃষ্টিভঙ্গি এবং আধুনিক আন্তঃকোষীয় বায়োটেকনোলজি উভয়ই অন্তর্ভুক্ত করে। EFB দ্বারা প্রদত্ত সংজ্ঞাটি হলো:
‘প্রাকৃতিক বিজ্ঞান এবং জীবাণু, কোষ, তাদের অংশ এবং আন্তঃকোষীয় অনুরূপগুলির সমন্বয় পণ্য ও সেবার জন্য’।

১১.১ বায়োটেকনোলজির প্রধানপদ্ধতি

বহুল হলেও, আধুনিক বায়োটেকনোলজির জন্মদানে কর্মক্ষমতা প্রদান করে এমন দুটি প্রধান প্রযুক্তি হলো:

(i) জেনেটিক প্রকৌশল: জেনেটিক সামগ্রীর (DNA এবং RNA) রসায়নবিদ্যা পরিবর্তন করার প্রযুক্তি, এইগুলিকে হোস্ট জীবাণুতে প্রবেশ করানো এবং তাদের জন্য হোস্ট জীবাণুর পটভূমিকা পরিবর্তন করা।

(ii) জীবপ্রক্রিয়া প্রকৌশল: বায়োটেকনোলজিক্যাল পণ্য যেমন এনজাইম, টিকিন, এন্ডোক্রাইন ইত্যাদি উৎপাদনের জন্য বড় পরিমাণে কেবল প্রত্যাশিত মাইক্রোব/ইউক্যারিয়টিক কোষ বৃদ্ধি করার জন্য চিকিৎসা প্রকৌশলের প্রক্রিয়াগুলিতে শুদ্ধ (মাইক্রোবিয়াল আক্রান্ততা-মুক্ত) পরিবেশ বজায় রাখা।

এখন আমরা জেনেটিক প্রকৌশলের প্রধানপদ্ধতির ধারণাগত বিকাশকে বুঝব। আপনি স্বাভাবিক প্রজননের বদলে যৌন প্রজননের সুবিধা বোঝার ক্ষেত্রে সম্ভবত সতর্ক থাকবেন। প্রথন প্রজনন পরিবর্তন এবং জেনেটিক সেটআপের অনন্য সমন্বয়ের সুযোগ প্রদান করে, যার মধ্যে কিছু জীবাণু ও জনসংখ্যার জন্য উপকারী হতে পারে। অস্বাভাবিক প্রজনন জেনেটিক তথ্য সংরক্ষণ করে, যেখানে যৌন প্রজনন পরিবর্তন অনুমতি দেয়। গাছ ও প্রাণী উদ্ভিবনে ব্যবহৃত প্রচলিত হাইব্রিড পদ্ধতি অনেক সময় প্রত্যাশিত জেনে সহযোগিতা করে অপ্রত্যাশিত জেনেগুলি অন্তর্ভুক্ত করে। জেনেটিক প্রকৌশলের প্রযুক্তি যেমন রিকম্বিন্যান্ট DNA তৈরি, জেন ক্লোনিং এবং জেন ট্রান্সফার অন্তর্ভুক্ত করে এই সীমাবদ্ধতা দূর করে এবং আমরা শুধুমাত্র একটি বা একটি সেট প্রত্যাশিত জেনে অন্তর্ভুক্ত করতে পারি অপ্রত্যাশিত জেনে ছাড়াই লক্ষ্য জীবাণুতে।

আপনি কি জানেন যে কোনো জীবাণুতে কোনো পক্ষে স্থানান্তরিত DNA একটি অজানা জীবাণুতে কী হওয়ার সম্ভাবনা রয়েছে? সম্ভবত এই DNA টুকরা জীবাণুর সন্তানকৃত কোষগুলিতে নিজেকে বৃদ্ধি করতে পারবে না। কিন্তু যখন এটি গ্রহণকারী জীবাণুর জেনোমে একীভূত হয়, তখন এটি বৃদ্ধি পায় এবং হোস্ট DNA এর সাথে উত্তরাধিকার সূত্রে প্রসারিত হয়। কারণ এই অজানা DNA টুকরা একটি ক্রোমোসোমের অংশে হয়ে গেছে, যা পুনরাবৃত্তির ক্ষমতা সম্পন্ন। একটি ক্রোমোসোমে একটি নির্দিষ্ট DNA ক্রম থাকে যাকে পুনরাবৃত্তির উৎস বলা হয়, যা পুনরাবৃত্তি শুরু করার দায়িত্ব পালন করে। অতএব, কোনো অজানা DNA টুকরা একটি জীবাণুতে বৃদ্ধি পাওয়ার জন্য এটি ক্রোমোসোম(গুলি)র অংশ হতে হবে যার একটি নির্দিষ্ট ক্রম থাকে যাকে ‘পুনরাবৃত্তির উৎস’ বলা হয়। এভাবে, একটি অজানা DNA টুকরা পুনরাবৃত্তির উৎসের সাথে সংযুক্ত হয়, যাতে এই অজানা DNA টুকরা হোস্ট জীবাণুতে পুনরাবৃত্তি ও বৃদ্ধি পায়। এটিকে ক্লোনিং বা কোনো টেমপ্লেট DNA-এর একাধিক সমান্তরাল অনুলিপি তৈরি বলেও কথা বলা যেতে পারে।

এখন আমরা কার্টিফিসিয়াল রিকম্বিন্যান্ট DNA মলের নির্মাণের প্রথম ঘটনায় ফোকাস করি। প্রথম রিকম্বিন্যান্ট DNA নির্মাণের সুযোগ হলো একটি এন্টিবায়োটিক প্রতিরোধ জেনের সাথে সালমোনেল্লা টিফিমুরিয়াম এর ন্যাটিভ প্লাজমিড (স্বাধীনভাবে পুনরাবৃত্তি হওয়া চক্রাকার অতিরিক্ত ক্রোমোসোম DNA) এর সাথে সংযুক্ত হওয়া। স্ট্যানলি কোহেন এবং হার্ট বয়ার এটি সম্পাদন করেছিলেন ১৯৭২ সালে, যেখানে একটি প্লাজমিড থেকে এন্টিবায়োটিক প্রতিরোধ জেনের জন্য একটি DNA টুকরা আলাদা করেছিলেন যা এন্টিবায়োটিক প্রতিরোধ প্রদান করে। DNA কে নির্দিষ্ট অবস্থানে কাটার সুযোগ প্রাপ্ত হয়েছিল ‘মলেকুলার স্কিয়ামার’ বলে পরিচিত রিস্ট্রিকশন এনজাইমস এর আবিষ্কারে। এই কাটা DNA টুকরা তখন প্লাজমিড DNA এর সাথে সংযুক্ত হয়। এই প্লাজমিড DNA গুলি কে ভেক্টর বলে যা তাদের সাথে সংযুক্ত DNA টুকরা স্থানান্তরিত করে। আপনি স্বজ্ঞান করেছেন যে মশা একটি প্রাণী ভেক্টর হিসাবে ম্যালেরিয়া জীবাণুকে মানুষের শরীরে স্থানান্তর করে। একই ভাবে, একটি প্লাজমিড একটি অজানা DNA টুকরা হোস্ট জীবাণুতে প্রবেশ করানোর জন্য ব্যবহৃত হতে পারে। এন্টিবায়োটিক প্রতিরোধ জেনের সাথে প্লাজমিড ভেক্টরের সংযোগ সম্ভব হয় DNA লাইজেজ এনজাইমের মাধ্যমে, যা কাটা DNA মলের শেষগুলি জোড়া দেয়। এটি একটি নতুন সংকেত চক্রাকার স্বাধীনভাবে পুনরাবৃত্তি হওয়া DNA মল তৈরি করে এবং এটিকে রিকম্বিন্যান্ট DNA বলা হয়। এই DNA টি এস. কোলাই এক্সপেলিয়েন্সে স্থানান্তর করা হলে, যা সালমোনেল্লা এর কাছাকাছি একটি ব্যাকটেরিয়া, তার নতুন হোস্টের DNA প৉নরাবৃত্তি পদ্ধতি ব্যবহার করে এবং একাধিক অনুলিপি তৈরি করে। এন্টিবায়োটিক প্রতিরোধ জেনের একাধিক অনুলিপি এস. কোলাইতে বৃদ্ধি পাওয়া এন্টিবায়োটিক প্রতিরোধ জেনের এস. কোলাইতে ক্লোনিং বলে কথা বলা হয়।

আপনি তখন ধারণা করতে পারেন যে একটি জীবাণুকে জেনেটিক পরিবর্তনের জন্য তিনটি প্রধান ধাপ আছে:

(i) প্রত্যাশিত জেনের সাথে DNA সন্ধান;

(ii) সন্ধানকৃত DNA টুকরা হোস্টে প্রবেশ করানো;

(iii) প্রবেশকৃত DNA টুকরা হোস্টে বজায় রাখা এবং DNA টুকরা তার উত্তরাধিকার সূত্রে স্থানান্তরিত করা।

১১.২ রিকম্বিন্যান্ট DNA প্রযুক্তির সরঞ্জাম

এখন আমরা আগের আলোচনা থেকে জানি যে জেনেটিক প্রকৌশল বা রিকম্বিন্যান্ট DNA প্রযুক্তি শুধুমাত্র আমাদের প্রধান সরঞ্জাম যেমন রিস্ট্রিকশন এনজাইম, প৉নরাবৃত্তি এনজাইম, লাইজেজ, ভেক্টর এবং হোস্ট জীবাণু থাকলেই সম্পাদন করা যায়। এখন আমরা এই সরঞ্জামগুলির কিছু বিস্তারিত বোঝার চেষ্টা করি।

১১.২.১ রিস্ট্রিকশন এনজাইম

১৯৬৩ সালে এস. কোলাই এর ব্যাকটেরিয়াতে ব্যাকটেরিয়াফেজের বৃদ্ধি বাধানোর দায়িত্ব পালন করে দুটি এনজাইম আলাদা করা হয়। যথাক্রমে একটি মিল্ট গ্রুপ যুক্ত করে DNA এবং অন্যটি DNA কাটে। পরেরটিকে রিস্ট্রিকশন এন্ডোনিউক্লিয়েজ বলা হয়।

প্রথম রিস্ট্রিকশন এন্ডোনিউক্লিয়েজ – হিন্ড II, যার কাজ একটি নির্দিষ্ট DNA নিউক্লিয়োটাইড ক্রমের উপর নির্ভর করে এবং পাঁচ বছর পর এটি আলাদা করা এবং বর্ণনা করা হয়। এটি প্রতিবার DNA