Viral neuronal tracing
ভাইরাল নিউরোনাল ট্রেসিং হল স্নায়বিক পথগুলি সনাক্ত করার জন্য একটি ভাইরাসের ব্যবহার, যা একটি স্ব-প্রতিলিপি ট্রেসার প্রদান করে। আণবিক ট্রেসারের তুলনায় ভাইরাসগুলির স্ব-প্রতিলিপির সুবিধা রয়েছে তবে এটি খুব দ্রুত ছড়িয়ে পড়তে পারে এবং স্নায়বিক টিস্যুর অবক্ষয়ের কারণ হতে পারে। স্নায়ুতন্ত্রকে সংক্রামিত করতে পারে এমন ভাইরাস, যাকে নিউরোট্রপিক ভাইরাস বলা হয়, সিনাপ্সের মাধ্যমে স্নায়ুতন্ত্রের স্থানিকভাবে ঘনিষ্ঠ সমাবেশের মাধ্যমে ছড়িয়ে পড়ে, যা কার্যকরীভাবে সংযুক্ত স্নায়ুতন্ত্রের অধ্যয়নে তাদের ব্যবহারের অনুমতি দেয়। কার্যকরীভাবে সংযুক্ত নিউরনগুলিকে লেবেল করার জন্য ভাইরাসগুলির ব্যবহার আলবার্ট সাবিন দ্বারা বিকশিত কাজ এবং জৈব বিশ্লেষণ থেকে উদ্ভূত হয়। পরবর্তী গবেষণায় স্নায়ুকোষীয় সংযোগগুলিকে পদ্ধতিগতভাবে লেবেল করার জন্য ইমিউনোহিস্টোকেমিক্যাল কৌশলগুলিকে অন্তর্ভুক্ত করার অনুমতি দেওয়া হয়েছিল। আজ অবধি, স্নায়ুতন্ত্রের একাধিক সার্কিট অধ্যয়নের জন্য ভাইরাস ব্যবহার করা হয়েছে। নিউরোনাল কার্টোগ্রাফি নিউরনের পৃথক সংযোগগুলি দীর্ঘকাল ধরে নিউরোঅ্যানেটমিস্টদের এড়িয়ে চলেছে। নিউরোনাল ট্রেসিং পদ্ধতিগুলি নিউরাল নেটওয়ার্কগুলির অঙ্গসংস্থান এবং সংযোগ সম্পর্কে একটি অভূতপূর্ব দৃষ্টিভঙ্গি প্রদান করে। ব্যবহৃত ট্রেসারের উপর নির্ভর করে, এটি একটি একক নিউরনের মধ্যে সীমাবদ্ধ হতে পারে বা সংলগ্ন নিউরনে ট্রান্স-সিনপটিকভাবে অগ্রসর হতে পারে। ট্রেসার যথেষ্ট পরিমাণে ছড়িয়ে পড়ার পরে, ফ্লুরোসেন্স (রঞ্জকের জন্য) বা ইমিউনোহিস্টোকেমিস্ট্রি (জৈবিক ট্রেসারের জন্য) দ্বারা এর ব্যাপ্তি পরিমাপ করা যেতে পারে। এই ক্ষেত্রে একটি গুরুত্বপূর্ণ উদ্ভাবন হল নিউরোট্রপিক ভাইরাসগুলির ট্রেসার হিসাবে ব্যবহার। এগুলি কেবল সংক্রমণের প্রাথমিক স্থান জুড়েই ছড়িয়ে পড়ে না, তবে সিনাপ্স জুড়ে লাফিয়ে উঠতে পারে। ভাইরাস জীবনচক্র ভাইরাসগুলির জীবনচক্র, যেমন নিউরোনাল ট্রেসিংয়ে ব্যবহৃত, কোষীয় জীবের থেকে আলাদা। ভাইরাসগুলি পরজীবী প্রকৃতির এবং নিজেরাই বিস্তার লাভ করতে পারে না। অতএব, তাদের অবশ্যই অন্য জীবকে সংক্রামিত করতে হবে এবং তাদের জীবনচক্র সম্পূর্ণ করার জন্য কার্যকরভাবে কোষীয় যন্ত্রপাতি হাইজ্যাক করতে হবে। ভাইরাল জীবনচক্রের প্রথম পর্যায়কে ভাইরাল এন্ট্রি বলা হয়। এটি একটি ভাইরাস কীভাবে একটি নতুন পোষক কোষকে সংক্রামিত করে তা সংজ্ঞায়িত করে। প্রকৃতিতে, নিউরোট্রপিক ভাইরাসগুলি সাধারণত কামড় বা স্ক্র্যাচগুলির মাধ্যমে সংক্রামিত হয়, যেমন জলাতঙ্ক ভাইরাস বা হারপিস ভাইরাসের নির্দিষ্ট স্ট্রেনের ক্ষেত্রে। ট্রেসিং স্টাডিতে, এই পদক্ষেপটি কৃত্রিমভাবে ঘটে, সাধারণত একটি সিরিঞ্জ ব্যবহারের মাধ্যমে। ভাইরাল জীবনচক্রের পরবর্তী পর্যায়কে ভাইরাল প্রতিলিপি বলা হয়। এই পর্যায়ে, ভাইরাসটি পোষক কোষের যন্ত্রপাতি দখল করে নেয় যাতে কোষটি আরও বেশি ভাইরাল প্রোটিন তৈরি করতে পারে এবং আরও ভাইরাস একত্রিত করতে পারে। একবার কোষটি পর্যাপ্ত সংখ্যক ভাইরাস তৈরি করলে, ভাইরাসটি ভাইরাল শেডিং পর্যায়ে প্রবেশ করে। এই পর্যায়ে, ভাইরাসগুলি একটি নতুন পোষকের সন্ধানে মূল পোষক কোষ ছেড়ে চলে যায়। নিউরোট্রপিক ভাইরাসের ক্ষেত্রে, এই সংক্রমণ সাধারণত সিনাপসে ঘটে। ভাইরাসগুলি একটি স্নায়ুকোষ থেকে অন্য স্নায়ুকোষে তুলনামূলকভাবে স্বল্প স্থান জুড়ে লাফিয়ে উঠতে পারে। এই বৈশিষ্ট্যটিই ভাইরাসগুলিকে ট্রেসার গবেষণায় এত কার্যকর করে তোলে। একবার ভাইরাসটি পরবর্তী কোষে প্রবেশ করলে, চক্রটি আবার শুরু হয়। মূল পোষক কোষটি শেডিং পর্যায়ের পরে অবনমিত হতে শুরু করে। ট্রেসার স্টাডিতে, এই কারণেই সময়কে কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে হবে। যদি ভাইরাসটিকে খুব বেশি দূরে ছড়িয়ে যেতে দেওয়া হয়, তবে আগ্রহের মূল মাইক্রো সার্কিটটি অবনমিত হয় এবং কোনও দরকারী তথ্য পুনরুদ্ধার করা যায় না। সাধারণত, ভাইরাসগুলি শুধুমাত্র অল্প সংখ্যক জীবকে সংক্রামিত করতে পারে, এবং তারপরেও, শরীরের মধ্যে শুধুমাত্র একটি নির্দিষ্ট ধরনের কোষকে। একটি নির্দিষ্ট টিস্যুর জন্য একটি নির্দিষ্ট ভাইরাসের নির্দিষ্টতাকে ট্রপিজম বলা হয়। ট্রেসার স্টাডিতে ভাইরাসগুলি সমস্ত নিউরোট্রপিক (নিউরনগুলিকে সংক্রামিত করতে সক্ষম)। পদ্ধতি সংক্রমণ ভাইরাল ট্রেসার পেরিফেরাল অঙ্গগুলিতে চালু করা যেতে পারে, যেমন একটি পেশী বা গ্রন্থি। অ্যাডেনো-সম্পর্কিত ভাইরাসের মতো কিছু ভাইরাস রক্ত প্রবাহে ইনজেকশন দেওয়া যেতে পারে এবং মস্তিষ্ককে সংক্রামিত করার জন্য রক্ত-মস্তিষ্কের বাধা অতিক্রম করতে পারে। এটি একটি গ্যাংলিয়নে প্রবর্তিত হতে পারে বা একটি স্টেরিওট্যাক্টিক ডিভাইস ব্যবহার করে সরাসরি মস্তিষ্কে ইনজেকশন দেওয়া যেতে পারে। এই পদ্ধতিগুলি মস্তিষ্ক এবং এর পরিধি কীভাবে সংযুক্ত রয়েছে সে সম্পর্কে অনন্য অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করে। নিউরনাল টিস্যুতে বিভিন্ন উপায়ে ভাইরাস প্রবেশ করানো হয়। লক্ষ্য টিস্যুতে ট্রেসার প্রবর্তনের দুটি প্রধান পদ্ধতি রয়েছে। প্রেসার ইনজেকশনের জন্য তরল আকারে ট্রেসারটি সরাসরি কোষে ইনজেকশন দেওয়া প্রয়োজন। এটি সবচেয়ে প্রচলিত পদ্ধতি। আয়ন্টোফোরেসিস একটি বিদ্যুদ্বাহকের মধ্যে ট্রেসার দ্রবণে বিদ্যুৎ প্রয়োগের সাথে জড়িত। ট্রেসার অণুগুলি একটি চার্জ তুলে নেয় এবং বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের মাধ্যমে কোষে চালিত হয়। আপনি যদি প্যাচ ক্ল্যাম্প কৌশলটি সম্পাদন করার পরে কোনও কোষকে লেবেল করতে চান তবে এটি একটি কার্যকর পদ্ধতি। একবার ট্রেসারটি কোষে প্রবেশ করানো হলে, পূর্বোক্ত পরিবহন প্রক্রিয়াগুলি দখল করে নেয়। তারপরে, ভাইরাসটি স্নায়ুতন্ত্রে প্রবেশ করার পরে স্থানীয় অঞ্চলের কোষগুলিকে সংক্রামিত করতে শুরু করে। ভাইরাসগুলি সংক্রামিত কোষের জিনোমে তাদের নিজস্ব জিনগত উপাদানকে অন্তর্ভুক্ত করে কাজ করে। পোষক কোষ তখন জিন দ্বারা এনকোড করা প্রোটিন তৈরি করবে। গবেষকরা সংক্রামিত নিউরনে অসংখ্য জিন অন্তর্ভুক্ত করতে সক্ষম হন, যার মধ্যে দৃশ্যায়নের জন্য ব্যবহৃত ফ্লুরোসেন্ট প্রোটিন রয়েছে। নিউরোনাল ট্রেসিংয়ে আরও অগ্রগতি নির্দিষ্ট কোষের প্রকারগুলিতে ফ্লুরোসেন্ট প্রোটিনের লক্ষ্যযুক্ত অভিব্যক্তির অনুমতি দেয়। হিস্টোলজি এবং ইমেজিং একবার ভাইরাসটি কাঙ্ক্ষিত পরিমাণে ছড়িয়ে পড়লে, মস্তিষ্কটি কাটা হয় এবং স্লাইডে মাউন্ট করা হয়। তারপরে, ফ্লুরোসেন্ট অ্যান্টিবডিগুলি যা হয় ভাইরাসের জন্য নির্দিষ্ট, বা ভাইরাল ডি. এন. এ-র জন্য ফ্লুরোসেন্ট পরিপূরক ডি. এন. এ প্রোবগুলি স্লাইসগুলির উপর ধুয়ে ফেলা হয় এবং একটি ফ্লুরোসেন্স মাইক্রোস্কোপের অধীনে চিত্রায়িত করা হয়। ভাইরাস সংক্রমণের দিকটি অ্যাক্সোপ্লাজমিক পরিবহনের পদ্ধতির উপর নির্ভর করে। অ্যাক্সনের মধ্যে মাইক্রোটিউবিউল নামে দীর্ঘ সরু প্রোটিন কমপ্লেক্স থাকে। কোষকে তার আকৃতি বজায় রাখতে সহায়তা করার জন্য এগুলি একটি সাইটোস্কেলেটন হিসাবে কাজ করে। এগুলি অ্যাক্সনের মধ্যে মহাসড়ক হিসাবেও কাজ করতে পারে এবং কোষের দেহ, বা সোমা এবং অ্যাক্সন টার্মিনাল, বা সিনাপ্সের মধ্যে নিউরোট্রান্সমিটার-ভরাট ভেসিকল এবং এনজাইমগুলির পরিবহনকে সহজতর করতে পারে। ভাইরাস দুটি দিকের একটিতে পরিবহন করা যেতে পারেঃ হয় অ্যান্টেরোগ্রেড (সোমা থেকে সিনাপ্স), অথবা পশ্চাদগামী (সিনাপ্স থেকে সোমা)। নিউরনগুলি স্বাভাবিকভাবেই এই কোষীয় পথের মাধ্যমে প্রোটিন, নিউরোট্রান্সমিটার এবং অন্যান্য ম্যাক্রোমোলিকুল পরিবহন করে। ভাইরাস সহ নিউরোনাল ট্রেসারগুলি একটি কোষ জুড়ে একটি ট্রেসার বিতরণ করার জন্য এই পরিবহন প্রক্রিয়াগুলির সুবিধা নেয়। গবেষকরা সিনাপটিক সার্কিট্রি অধ্যয়নের জন্য এটি ব্যবহার করতে পারেন। অ্যান্টেরোগ্রেড পরিবহন অ্যান্টেরোগ্রেড ট্রেসিং হল একটি ট্রেসারের ব্যবহার যা সোমা থেকে সিনাপসে চলে যায়। অ্যান্টেরোগ্রেড পরিবহন কাইনেসিন নামক একটি প্রোটিন ব্যবহার করে ভাইরাসগুলিকে অ্যাক্সন বরাবর অ্যান্টেরোগ্রেড দিকে নিয়ে যায়। রেট্রোগ্রেড ট্রান্সপোর্ট রেট্রোগ্রেড ট্রেসিং হল একটি ট্রেসারের ব্যবহার যা সিনাপ্স থেকে সোমায় চলে যায়। রেট্রোগ্রেড ট্রান্সপোর্ট ডাইনিন নামক একটি প্রোটিন ব্যবহার করে অ্যাক্সন বরাবর ভাইরাসগুলিকে রেট্রোগ্রেড দিকে নিয়ে যায়। এটি লক্ষ করা গুরুত্বপূর্ণ যে বিভিন্ন ট্রেসার ডাইনিন এবং কাইনেসিনের সাথে চরিত্রগত সাদৃশ্য দেখায় এবং তাই বিভিন্ন হারে ছড়িয়ে পড়বে। দ্বৈত পরিবহন কখনও কখনও, নিউরাল সার্কিট্রির ইনপুট এবং আউটপুট উভয়ই নির্ধারণের জন্য উপরের দিকে এবং নীচের দিকে নিউরনের সন্ধান করা বাঞ্ছনীয়। এটি উপরের প্রক্রিয়াগুলির সংমিশ্রণ ব্যবহার করে। উপকারিতা এবং অসুবিধা উপকারিতা ভাইরাল ট্রেসার ব্যবহারের একটি সুবিধা হল ভাইরাসের সিনাপ্স জুড়ে ঝাঁপ দেওয়ার ক্ষমতা। এটি মাইক্রো সার্কিট্রি ট্রেসিংয়ের পাশাপাশি অভিক্ষেপ অধ্যয়নের অনুমতি দেয়। খুব কম আণবিক ট্রেসার এটি করতে সক্ষম হয়, এবং যাদের সাধারণত গৌণ নিউরনে হ্রাস সংকেত থাকতে পারে, যা ভাইরাল ট্রেসিংয়ের অন্য সুবিধার দিকে পরিচালিত করে-ভাইরাসগুলি স্ব-প্রতিলিপি করতে পারে। সেকেন্ডারি নিউরন সংক্রমিত হওয়ার সাথে সাথে ভাইরাসটি বহুগুণিত হতে এবং প্রতিলিপি তৈরি করতে শুরু করে। ট্রেসারটি মস্তিষ্কের মধ্য দিয়ে ছড়িয়ে পড়ায় সংকেতের কোনও ক্ষতি হয় না। অসুবিধাগুলি যেহেতু ভাইরাসগুলি স্নায়ুতন্ত্রের মাধ্যমে ছড়িয়ে পড়ে, ভাইরাল ট্রেসারগুলি নিউরোনগুলিকে সংক্রামিত করে এবং শেষ পর্যন্ত তাদের ধ্বংস করে দেয়। যেমন, স্নায়বিক মৃত্যু ঘটার আগে পর্যাপ্ত বিস্তারের অনুমতি দেওয়ার জন্য ট্রেসার অধ্যয়নের সময় অবশ্যই সুনির্দিষ্ট হতে হবে, যা শরীরের বড় আকারের ক্ষতি করে। এই কাজের জন্য পুরোপুরি উপযুক্ত ভাইরাস খুঁজে পাওয়া কঠিন হয়ে পড়েছে। ট্রেসিংয়ের জন্য ব্যবহৃত একটি ভাইরাস আদর্শভাবে ভাল ফলাফল দেওয়ার জন্য হালকা সংক্রামক হওয়া উচিত, তবে খুব দ্রুত স্নায়বিক টিস্যু ধ্বংস করার জন্য বা উন্মুক্ত ব্যক্তিদের জন্য অপ্রয়োজনীয় ঝুঁকি তৈরি করার জন্য মারাত্মক নয়। আরেকটি ত্রুটি হল যে ভাইরাল নিউরোনাল ট্রেসিংয়ের জন্য বর্তমানে পথটি কল্পনা করার জন্য ভাইরাসের সাথে ফ্লুরোসেন্ট অ্যান্টিবডি সংযুক্ত করার অতিরিক্ত পদক্ষেপের প্রয়োজন। বিপরীতে, বেশিরভাগ আণবিক ট্রেসার উজ্জ্বল রঙের হয় এবং অতিরিক্ত পরিবর্তন ছাড়াই খালি চোখে দেখা যায়। ভাইরাল ট্রেসিং প্রাথমিকভাবে নিউরোনাল সার্কিটগুলি সনাক্ত করতে ব্যবহৃত হয়। মস্তিষ্কের নিউরনগুলি কীভাবে একে অপরের সাথে খুব সূক্ষ্ম স্তরের বিশদ বিবরণের সাথে সংযুক্ত রয়েছে তা অধ্যয়ন করতে গবেষকরা পূর্বে উল্লিখিত ভাইরাসগুলির মধ্যে একটি ব্যবহার করেন। সংযোগ মূলত মস্তিষ্কের কার্যকারিতা নির্ধারণ করে। রেটিনাল গ্যাংলিয়ন সার্কিট, কর্টিকাল সার্কিট এবং স্পাইনাল সার্কিট অধ্যয়নের জন্য ভাইরাস ব্যবহার করা হয়েছে। ব্যবহৃত ভাইরাস নিউরোনাল ট্রেসিংয়ের উদ্দেশ্যে বর্তমানে ব্যবহৃত ভাইরাসগুলির একটি তালিকা নিম্নরূপ। হারপিস সিম্প্লেক্স ভাইরাস (হারপিসভিরিডি পরিবার)-অ্যান্টেরোগ্রেড সিউডোরাবিস ভাইরাস পিআরভি (হারপিসভিরিডি পরিবার)-রেট্রোগ্রেড ট্রান্স-সিনাপটিক এবং অ্যান্টেরোগ্রেড রেবিস ভাইরাস (রাবডোভিরিডি পরিবার)-রেট্রোগ্রেড ট্রান্স-সিনাপটিক। ভেসিকুলার স্টোমাটাইটিস ভাইরাস (রাবডোভিরিডি পরিবার)-অ্যান্টেরোগ্রেড। সিন্দবিস ভাইরাস (টোগাভিরিডি পরিবার)-স্বল্প পরিমাণে পশ্চাদগামী অ্যান্টেরোগ্রেড। অ্যাডেনো-সম্পর্কিত ভাইরাস এ. এ. ভি (পারভোভিরিডি পরিবার)-অ্যান্টেরোগ্রেড। তথ্যসূত্র ভাইরোলজি স্নায়ুবিজ্ঞান