ஜப்பானின் டோக்கியோ பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள், உயிருள்ள செல்களுக்குள் நடைபெறும் நுண்ணிய உயிரியல் செயல்பாடுகளை மிக வேகமாகப் படம்பிடித்து, அவற்றை முப்பரிமாண வீடியோவாக உருவாக்கும் புதிய நுண்ணோக்கித் தொழில்நுட்பத்தை உருவாக்கியுள்ளனர்.
இந்தப் புதிய தொழில்நுட்பத்தின் மூலம், செல்களுக்குள் உள்ள மூலக்கூறுகளின் இயக்கங்கள் மற்றும் அவற்றில் ஏற்படும் மாற்றங்களை நிகழ்நேரத்தில் கண்காணிக்க முடியும். இதற்காக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் நடு அகச்சிவப்புக் கதிர்களை (Mid-Infrared Light) செல்களின் மீது செலுத்தி, அவற்றில் ஏற்படும் வெப்ப மாற்றங்களின் அடிப்படையில் படங்களைப் பதிவு செய்துள்ளனர்.
இந்த ஆய்வின் முடிவுகள் Nature Communications என்ற சர்வதேச அறிவியல் ஆய்விதழில் வெளியிடப்பட்டுள்ளன.
400 மடங்கு அதிகரித்த படமெடுக்கும் வேகம்
இதற்கு முன்பு பயன்படுத்தப்பட்ட இதேபோன்ற தொழில்நுட்பங்கள் ஒரு வினாடிக்கு 0.05 படங்கள் மட்டுமே எடுக்கக்கூடிய திறனைக் கொண்டிருந்தன. ஆனால், டோக்கியோ பல்கலைக்கழகக் குழு உருவாக்கியுள்ள புதிய தொழில்நுட்பம் ஒரு வினாடிக்கு 19.2 படங்களைப் பதிவு செய்யும் திறன் கொண்டது.
அதாவது, முந்தைய தொழில்நுட்பங்களைவிட சுமார் 400 மடங்கு வேகமாகப் படங்களைப் பதிவு செய்ய முடியும். மேலும், ஒவ்வொரு 52 மில்லி விநாடிகளுக்கும் ஒரு முழுமையான முப்பரிமாணப் படத்தை உருவாக்க முடியும்.
வெவ்வேறு கோணங்களில் இருந்து படங்களைப் பதிவு செய்து அவற்றை ஒருங்கிணைப்பதன் மூலம், செல்களுக்குள் நடைபெறும் செயல்பாடுகளை முப்பரிமாண வீடியோவாகக் காண முடிகிறது.
இந்தத் தொழில்நுட்பம், ஒளியின் திசையை மிக விரைவாக மாற்றக்கூடிய சிறப்பு ஒளி கட்டுப்பாட்டுச் சாதனத்தைப் பயன்படுத்துகிறது. இதன் மூலம், ஒவ்வொரு படத்திலும் தெளிவான தகவல்களைப் பெறுவதுடன், படமெடுக்கும் நேரத்தையும் கணிசமாகக் குறைக்க முடிகிறது.
செல்களின் வேதியியல் அமைப்பைக் கண்டறியும் தொழில்நுட்பம்
செல்களுக்குள் என்னென்ன மூலக்கூறுகள் உள்ளன என்பதையும், அவை எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பதையும் கண்டறியப் பல்வேறு நுண்ணோக்கி முறைகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
அவற்றில் ஒன்று, நடு அகச்சிவப்பு ஒளிவெப்ப நுண்ணோக்கி முறை (Mid-Infrared Photothermal Microscopy) ஆகும்.
இந்த முறையில், நடு அகச்சிவப்புக் கதிர்கள் மூலக்கூறுகளின் வேதிப்பிணைப்புகளை அதிரச் செய்கின்றன. ஒவ்வொரு மூலக்கூறும் தனித்துவமான அதிர்வெண்ணைக் கொண்டிருப்பதால், அவற்றின் வேதியியல் அடையாளங்களைப் பயன்படுத்தி செல்களின் உட்புற அமைப்பை வரைபடமாக உருவாக்க முடியும்.
இந்த முறையின் முக்கிய சிறப்பு என்னவென்றால், செல்களைப் படம்பிடிக்க சாயங்கள் அல்லது வேதிப்பொருட்களைப் பயன்படுத்த வேண்டியதில்லை. இதனால் உயிருள்ள செல்களுக்கு ஏற்படக்கூடிய பாதிப்புகளையும் தவிர்க்க முடியும்.
செல்களுக்குள் கொழுப்புத் துளிகளின் இயக்கத்தைக் கண்காணித்தல்
புதிய தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி, செல்களுக்குள் காணப்படும் கொழுப்புத் துளிகளின் (Lipid Droplets) இயக்கத்தை ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்காணித்துள்ளனர்.
இந்தக் கொழுப்புத் துளிகள், உடலின் ஆற்றல் மேலாண்மைக்கும் கொழுப்புச் சேமிப்புக்கும் முக்கியப் பங்காற்றுகின்றன.
அவை செல்களுக்குள் முப்பரிமாணத்தில் எவ்வாறு நகர்கின்றன என்பதையும், அவற்றின் இயக்க முறைகளையும் ஆராய்ச்சியாளர்களால் தெளிவாகப் பதிவு செய்ய முடிந்துள்ளது. சாதாரண இரு பரிமாணப் படங்களால் எளிதில் கண்டறிய முடியாத பல நுண்ணிய இயக்கங்களையும் இந்தப் புதிய முறை வெளிப்படுத்தியுள்ளது.
இந்த ஆய்வின் முதன்மை ஆசிரியரும் டோக்கியோ பல்கலைக்கழக இயற்பியல் துறையின் முனைவர் பட்ட ஆய்வு மாணவருமான மசாடோ ஃபுகுஷிமா கூறுகையில், இந்தத் தொழில்நுட்பம் இதுவரை பெரும்பாலும் நிலையான மாதிரிகளை ஆய்வு செய்வதற்குப் பயன்படுத்தப்பட்டு வந்த நிலையில், தற்போது வேகமாக நடைபெறும் உயிரியல் செயல்பாடுகளையும் முப்பரிமாணத்தில் அளவிட்டு ஆராயக்கூடிய கருவியாக மாறியுள்ளது என்று தெரிவித்துள்ளார்.
நரம்பு மண்டல நோய்களைக் கண்டறிய உதவுமா?
இந்தப் புதிய தொழில்நுட்பம் எதிர்காலத்தில் பல்வேறு மருத்துவ மற்றும் உயிரியல் ஆய்வுகளுக்கு உதவக்கூடும் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் நம்புகின்றனர்.
குறிப்பாக, செல்களுக்குள் காணப்படும் புரதங்கள் மற்றும் மரபணு மூலக்கூறுகளைக் கொண்ட, சவ்வுகளற்ற நுண் அமைப்புகளான பயோமாலிகுலர் கன்டென்சேட்ஸ் (Biomolecular Condensates) குறித்து ஆராய்வதற்கு இது உதவக்கூடும்.
இந்த நுண் அமைப்புகளின் இயல்பற்ற செயல்பாடுகள் அல்சைமர் உள்ளிட்ட நரம்புச் சிதைவு நோய்களுடன் தொடர்புடையதாகக் கருதப்படுகின்றன. எனவே, அவை எவ்வாறு உருவாகின்றன, வளர்கின்றன, மாற்றமடைகின்றன என்பதை ஆராய்வதன் மூலம் புதிய சிகிச்சை முறைகளை உருவாக்குவதற்கான வழிகள் கிடைக்கலாம்.
இந்த ஆய்வின் மூத்த ஆசிரியரும் டோக்கியோ பல்கலைக்கழகத்தின் பேராசிரியருமான தகுரோ இடேகுச்சி கூறுகையில், உயிருள்ள செல்களின் வேதியியல் அமைப்பை அளவிட்டு அறியும் திறனே இந்தத் தொழில்நுட்பத்தின் முக்கிய பலமாகும் என்று தெரிவித்துள்ளார்.
மேலும், செல்களுக்குள் நடைபெறும் மாற்றங்களை முப்பரிமாணத்திலும் காலத்தின் அடிப்படையிலும் தொடர்ந்து கண்காணிப்பதன் மூலம், உயிரின் அடிப்படைச் செயல்பாடுகளை அறிவியல் ரீதியாக ஆழமாகப் புரிந்துகொள்ள முடியும் என்றும் அவர் நம்பிக்கை தெரிவித்துள்ளார்.
இந்தப் புதிய கண்டுபிடிப்பு, உயிரியல் ஆராய்ச்சி, நோய்களைக் கண்டறிதல் மற்றும் எதிர்கால மருத்துவச் சிகிச்சை மேம்பாடு ஆகிய துறைகளில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றத்தை ஏற்படுத்தும் என எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.