এমআইটির IRIS এআই মডেল ভ্রূণের কোষকে গঠনকারী সংকেত পুনর্গঠন করে

এমআইটির জীববিজ্ঞানের সহকারী অধ্যাপক পুলিন লি এবং স্নাতকোত্তর গবেষক নিকোলাস হাচিনসের নেতৃত্বাধীন একটি দল IRIS নামে একটি মেশিন লার্নিং মডেল তৈরি করেছে, যা দেখাতে পারে একটি বিকাশমান ভ্রূণের কোষগুলো কোন সংকেত পেয়েছে। উন্মুক্ত-অ্যাক্সেস এই গবেষণাটি ২০২৬ সালের ৮ সেপ্টেম্বর Nature Methods জার্নালে প্রকাশিত হয়েছে। লি হোয়াইটহেড ইনস্টিটিউট ফর বায়োমেডিক্যাল রিসার্চেরও একজন সদস্য।

ভ্রূণের স্টেম সেলগুলো আংশিকভাবে প্রতিবেশী কোষের সঙ্গে বিনিময় হওয়া রাসায়নিক বার্তার মাধ্যমে মস্তিষ্ক, যকৃত বা পেশির কোষে রূপান্তরিত হয়। এই বার্তাগুলো বহু ধাপের সংকেত পথের মধ্য দিয়ে যায়, যা নির্দিষ্ট জিনকে চালু বা বন্ধ করে। বিজ্ঞানীরা দীর্ঘদিন ধরে বিশ্বাস করতেন, এই পথগুলো এক কোষের ধরন থেকে অন্য ধরনে খুব ভিন্নভাবে কাজ করে। তাই এগুলোর মানচিত্র তৈরি করতে প্রতিটি কোষের ধরনে প্রতিটি পথ আলাদাভাবে পরীক্ষা করতে হতো, যা ছিল ধীর ও শ্রমসাধ্য কাজ।

প্রতিটি পথের একটি স্থিতিশীল ছাপ

গবেষকরা দেখেছেন, প্রতিটি সংকেত পথ জিন কার্যকলাপে একটি স্বতন্ত্র ধরন রেখে যায়, এবং এই ছাপ কোষের ধরন জুড়ে স্থির থাকে। নিউরাল নেটওয়ার্ক IRIS একটি কোষের সামগ্রিক জিন প্রকাশ পড়ে এবং নির্দিষ্ট মুহূর্তে কোন পথগুলো সক্রিয় ছিল তা অনুমান করে, এমনকি যে কোষের ধরনে এটিকে কখনো প্রশিক্ষণ দেওয়া হয়নি সেখানেও। লি এটিকে এমন ভয়েস assistant-এর সঙ্গে তুলনা করেছেন, যেগুলো মূলত ইংরেজিতে প্রশিক্ষিত হয়েও অন্য ভাষা বুঝতে পারে, এবং একে তিনি ট্রান্সফার লার্নিং বলেছেন।

মডেলটিকে হাজার হাজার মানব ভ্রূণীয় স্টেম সেল কয়েকটি বিকাশের স্তরে ছয়টি প্রধান সংকেত পথের কয়েক ডজন সমন্বয়ের প্রতি কীভাবে সাড়া দিয়েছে, তার পরীক্ষামূলক তথ্যের ওপর প্রশিক্ষণ দেওয়া হয়েছিল। এরপর দল গ্যাস্ট্রুলেশনের সময় ইঁদুরের ভ্রূণের একক কোষের ওপর এটি পরীক্ষা করে, যখন কোষগুলো দ্রুত ভিন্ন ভিন্ন ভাগ্যের দিকে যায়। IRIS হৃৎপিণ্ড, অন্ত্র, পেশি ও মেরুদণ্ডের টিস্যুর দিকে এগোনো কোষে কখন ও কোথায় পথগুলো চালু হয়েছিল, তা নির্ভুলভাবে পূর্বাভাস দিয়েছে।

ফুসফুসের বিকাশে নিশ্চিতকরণ

ফুসফুসের বিকাশের জন্য গুরুত্বপূর্ণ একটি কোষের ধরন তৈরিতে কোন সংকেতগুলো প্রয়োজন, তা জিজ্ঞেস করা হলে IRIS পূর্বাভাস দেয় যে একটি নির্দিষ্ট পথ সক্রিয় করলে কোষগুলো ফুসফুসের পরিচয়ের দিকে এগোবে, এবং ইঁদুরের ভ্রূণে পরীক্ষায় তা নিশ্চিত হয়। "IRIS আমাদের বুঝতে সাহায্য করছে কোষগুলো একে অপরের সঙ্গে যোগাযোগের জন্য যে ভাষা ব্যবহার করে," বলেন হাচিনস।

গবেষকরা বলছেন, এই পদ্ধতি পুনরুৎপাদনমূলক চিকিৎসার জন্য স্টেম সেল প্রকৌশলকে দ্রুত করতে পারে এবং অর্গানয়েডের উন্নতি ঘটাতে পারে। অর্গানয়েড হলো রোগ অধ্যয়ন ও ওষুধ পরীক্ষায় ব্যবহৃত অঙ্গের ক্ষুদ্র ত্রিমাত্রিক মডেল। ল্যাবে উৎপাদিত উন্নত ফুসফুসের টিস্যু হাঁপানি, ফুসফুসের ক্যান্সার ও পালমোনারি ফাইব্রোসিসের গবেষণায় সহায়তা করতে পারে, সম্ভাব্য চিকিৎসা মূল্যায়নে কাজে আসতে পারে এবং অবশেষে ক্ষতিগ্রস্ত টিস্যু মেরামতের চিকিৎসায় পথনির্দেশ দিতে পারে।