Photo by National Cancer Institute
जिनोम म्हणजे सजीवाची ‘जनुकीय कुंडली’. सर्पिलाकृती डीएनएच्या या संपूर्ण संचामध्ये सजीवाच्या जनुकांच्या (जीन्स) माध्यमात सजीवाची सर्व गुणसूत्रे साठवलेली असतात. एखाद्या सजीवामध्ये कोणती लक्षणे आणि वैशिष्ट्ये असतील, ते त्यांच्यातील जनुकांमुळे ठरते. मात्र तरीही, शरीरातील रोग आणि विकारांबाबत सर्वच माहिती आपल्याला या जनुकांमधून मिळत नाही. जनुकांचे डि-कोडिंग करण्याचा पुढील टप्पा म्हणजे, जनुकांमध्ये असलेल्या माहितीच्या आधारावर निर्माण होणाऱ्या प्रथिनांचा पूर्ण संच असलेल्या प्रोटिओमचे विश्लेषण करणे. या प्रथिनांमध्ये पेप्टाइड्‌स (लघु प्रथिने) आणि अमायनो ॲसिड्‌स (प्रथिनांमधील मूलभूत घटकद्रव्य) यांचाही समावेश होतो. ही प्रथिने आपल्या पेशींचा अत्यावश्‍यक घटक असतात आणि तीच आपल्या शरीराचे कार्य सुरु ठेवतात.
द ह्युमन प्रोटिओम संघटनेने २०१० मध्ये मानवी प्रोटिओम प्रकल्प (ह्युमन प्रोटिओम प्रोजेक्ट -एचपीपी) सुरु केला. ‘ह्युमन जिनोम प्रोजेक्ट’ने एका दुर्मिळ जिनोमची डिकोड केलेली माहिती प्रसिद्ध केल्यानंतर एका दशकानंतर याला सुरुवात झाली. ‘एचपीपी' हा एक आंतरराष्ट्रीय सहयोग असून, प्रोटिओमची रेण्विय रचना समजून घेणे, जुळवणे, आणि तिचे विश्लेषण करणे हे त्याचे उद्दिष्ट आहे. ह्युमन प्रोटिओम ऑर्गनायझेशनच्या (एचयूपीओ) संशोधकांनी नुकताच एक अभ्यास प्रसिद्ध केला. या संशोधकांमध्ये आयआयटी मुंबईच्या संशोधकांचाही समावेश होता. यामध्ये ‘एचपीपी’ने मानवी प्रथिनांवरील प्रक्रियेसाठीच्या आणि वर्गीकरणासाठीच्या अत्यंत कडक मानांकनांबाबत चर्चा केली. हा अभ्यास ‘नेचर कम्युनिकेशन्स’ या जर्नलमध्ये प्रसिद्ध झाला आहे.
या प्रकल्पाची दोन प्रमुख उद्दीष्टे आहेत. पहिले म्हणजे, विश्‍वासार्ह मानके निश्‍चित करून अत्यंत गुंतागुंतीची रचना असलेल्या मानवी प्रोटिनोमच्या भागांची अनुसूची तयार करणे. नंतर, विविध रोगांमध्ये प्रथिनांच्या असंख्य भूमिकांचा अभ्यास करण्यासाठी प्रोटिओमिक्स हा जीव शास्त्रांच्या अभ्यासाचा एक महत्वाचा भाग बनविण्याचा प्रयत्न करणे. संश्‍लेषण केल्यावर प्रथिनांमध्ये होणाऱ्या बदलांची माहिती, जी केवळ जिनोममधून मिळू शकणार नाही, अशी महत्त्वाची जैवरासायनिक माहिती पुरविण्यास ‘एचपीपी’ने सुरुवात केली.
‘‘जैवमाहितीतंत्रज्ञानाची प्रगती ही बहुतांशी माहितीच्या विश्‍लेषणावर आधारित आहे आणि अद्यापही या तंत्रज्ञानाला प्रथिनांच्या कार्याबाबत चुकीचे शोध लागण्याच्या अडथळ्यांचा सामना करावा लागत आहे. प्रोटिओमिक्सच्या विकसित होणाऱ्या तंत्राने ही समस्या लक्षात घेऊन प्रथिने आणि पेप्टाइड्‌स ओळखण्यासंदर्भात अत्यंत कडक नियम निश्‍चित केले,’’ असे भारतात झालेल्या संशोधनाचे प्रमुख लेखक आणि आयआयटी, मुंबई मधील प्रा. संजीव श्रीवास्तव यांनी सांगितले.
प्रथिने अचूकपणे ओळखण्यासाठी आणि त्यांचे वर्गीकरण करण्यासाठी बनविलेल्या कडक नियमांची अंमलबजावणी करण्यासाठी ‘एचपीपी’ चार स्रोतांवर अवलंबून आहे. पहिला स्रोत म्हणजे, ते प्रथिने ओळखण्यासाठी प्रतिपिंडांचा (अँटिबॉडी) वापर करतात. याठिकाणी, प्रकल्पामध्ये प्रथिने शोधून त्यांचे कार्य समजून घेण्याच्या अँटिबॉडिज‌वर आधारित तंत्राची तपशीलवार माहिती देण्यात आली आहे. नंतर, ते प्रथिनांची रचना शोधण्यासाठी मास स्पेक्ट्रोमेट्रीचा (एमएस) वापर करतात. हे काम, एमएसद्वारे मिळालेल्या कच्च्या माहितीवर प्रक्रिया करताना वापरायची उपकरणे आणि कार्यपद्धती यांच्यासाठी असलेल्या काही मानाकांप्रमाणे केले जाते.
प्रथिनांची पॅथोलॉजी हा तिसरा स्रोत आहे. विविध आजारांना कारणीभूत ठरणारी प्रथिने शोधण्यासाठी आवश्‍यक असलेले रोगप्रसाराबाबतचे पुरावे, प्रयोगशाळेतील नमुन्यांची उपलब्धता आणि निदानासंबंधी नियामक धोरणे याबाबतची माहिती याद्वारे मिळते. शेवटी, ही सर्व माहिती ‘नॉलेज बेस’ (केबी) म्हणून संकलित केली जाते. यामध्ये प्रथिनांची रचना आणि कार्ये याबाबतची सर्व माहिती समाविष्ट असून ती सर्वांसाठी उपलब्ध करून दिली जाते. ‘नेक्स्टप्रोट’ या अशाच एका ‘केबी’मध्ये, एमएस डेटाबाबतची माहिती (विविध डाटाबेसकडून मिळविलेली), अँटिबॉडी डेटा, प्रथिनांमधील परस्परप्रक्रिया आणि जनुकांचा प्रभाव अशी माहिती समाविष्ट करण्यात आली आहे.
‘नेक्स्टप्रोट’ डाटाबेसमध्ये सध्याच्या प्रथिनांचे वर्गीकरण ‘प्रोटीन एक्झिस्टन्स’ (पीई) या पाच विश्‍वासार्हतेच्या वर्गांमध्ये करण्यात आले आहे. ज्या प्रथिनांची रचना आणि कार्य यांच्याबाबत प्रयोगाने सिद्ध झालेले पुरावे आहेत, त्यांचा समावेश करण्यात ‘पीई-१’ स्तरामध्ये केला गेला आहे. ‘पीई-२’ मध्ये, ज्या प्रथिनांची रचना आणि कार्य यांच्याबाबत पूर्ण ओळख पटलेली नाही, अशांचा समावेश आहे. ‘पीई-३’ स्तरामध्ये प्रथिनांमधील संभाव्य साम्याबाबत माहिती सांगितली आहे. ‘पीई-४’ मधील प्रथिने केवळ पूर्वगामी किंवा प्राथमिक जनुकीय माहिती पुरवितात. ‘पीई-५’ मध्ये सर्वसाधारणपणे चुकीच्या पद्धतीने विश्लेषण झालेल्या प्रथिनांचा समावेश असतो. २०२० या वर्षापर्यंत, मानवी प्रोटिओमपैकी ९०.४ टक्के (अंदाजे १७९०० प्रथिने) प्रथिने ‘पीई’-१ साठी पात्र आहेत. यामुळे आपल्या एकूण प्रोटिओमपैकी उरलेले ९.६ टक्के (जवळपास १८०० प्रथिने, यांना ‘बेपत्ता प्रोटिओम’ म्हणूनही ओळखतात) प्रथिने, ज्यांची कडक नियम लावून ओळख पटविणे बाकी आहे, ते ‘पीई’-२, ‘पीई’-३, ‘पीई’-४ मध्ये समाविष्ट होतात.
प्रथिनांचे मूल्यमापन करण्याच्या चाचण्यांचा वापर वैद्यकीय निदानशास्त्रात कायम केला जातो आणि त्यात चुका होण्याची शक्यता असते. जिनोमिक्ससह प्रोटिओमिक्सच्या साधनांद्वारे उत्तम परिणाम मिळू शकतात. याद्वारे सार्स कोव्ह-२ (कोविड १९) सह अनेक विषाणूजन्य संसर्ग ओळखता येतात आणि कर्करोग आणि ह्रदयविकारासारख्या विकारांचा अधिक अभ्यास करता येणे शक्य होते.
‘‘मानवी प्रोटिओम ओळखून त्यांची वैशिष्ट्ये शोधण्यासाठी एचपीपीने घेतलेल्या पुढाकारामुळे प्रोटिओमिक्स क्षेत्रामध्ये नवीन कवाडे खुली झाली आहेत. आगामी काळात आणि आधुनिक तंत्रज्ञानाच्या साह्याने यात अनेक मैलाचे दगड गाठले जातील आणि त्यामुळे मानवी जीवशास्त्र समजून घेण्यात अधिक मदत होईल, तसेच रोगांच्या सांभाव्यतांचे पूर्वनिदान, रोगनिदान आणि प्रीसीजन मेडिसीनशी संबंधित (परिशुद्ध चिकित्सा) उपयोगांमधील प्रोटिओमिक्सची भूमिका अधिक विस्तारेल,’’ असे या संशोधनात सहभागी असलेले आयआयटी मुंबई येथील पीएचडी स्कॉलर दीप्तरूप बिस्वास यांनी ‘एचपीपी’च्या आगामी उद्दिष्टांबद्दल बोलताना सांगितले.