పీసీఆర్‌ కథ

పాలిమరేజ్‌ చైన్‌ రియాక్షన్‌ అంటే ఎవరికీ తెలియకపోవచ్చు. కానీ పీసీఆర్‌ పరీక్ష అనగానే అంతా గుర్తుపట్టేస్తారు. కొవిడ్‌ విజృంభించినప్పుడు ఇదెంత ప్రాముఖ్యం సంతరించుకుందో తెలిసిందే. వ్యాధికారక క్రిముల డీఎన్‌ఏ లేదా ఆర్‌ఎన్‌ఏలను గుర్తించటం ద్వారా ఇన్‌ఫెక్షన్‌ జబ్బులను త్వరగా, కచ్చితంగా నిర్ధరించటానికిది తోడ్పడుతుంది. ఇంతకీ పీసీఆర్‌ ఆవిష్కరణకు బీజమేంటో తెలుసా? ఒక శాస్త్రవేత్త వేసవి సెలవుల సరదా పర్యటన.

అన్ని అతిగొప్ప శాస్త్ర ఆవిష్కరణల మాదిరిగానే పీసీఆర్‌ సైతం ప్రశ్నతోనే మొదలైంది. అది 1964. ఇండియానా యూనివర్సిటీకి చెందిన మైక్రోబయాలజిస్ట్‌ టామ్‌ బ్రాక్‌ సరదాగా సెలవుల్లో పర్యటనకు బయలుదేరారు. దారిలో ఎల్లోస్టోన్‌ నేషనల్‌ పార్కు వద్ద ఆగారు. అది వేడి నీటిబుగ్గలకు ప్రసిద్ధి. అక్కడ రంగులను చూసి ముచ్చటపడ్డారు. నిజానికి ఆ రంగులన్నీ సూక్ష్మక్రిములు. వేడి నీటి బుగ్గల్లోంచి పైకి ఎగిసిన నీరు కొలనుల్లోంచి బయటకు వస్తున్నకొద్దీ చల్లబడుతూ వస్తుంది. దీంతో ఉష్ణోగ్రతల్లో మార్పులు తలెత్తుతుంటాయి. ఇది బ్యాక్టీరియా వృద్ధికి అనువైన వాతావరణాన్ని కల్పిస్తుంది. ఇవే అక్కడి రంగులకు కారణం. సాధారణంగా వేడి నీటిబుగ్గల్లో అత్యధిక వేడిగా ఉండే చోట ఉష్ణోగ్రతలు 70 డిగ్రీల సెల్షియస్‌ నుంచి 100 డిగ్రీల సెల్షియస్‌కు పైగా ఉంటాయి. అక్కడ నీరు స్పష్టంగా ఉంటుంది. అంటే బ్యాక్టీరియా జీవించి ఉండటం అసాధ్యమని అనుకునేవారు. అయితే చుట్టుపక్కల మాదిరిగానే అంత వేడిలోనూ బ్యాక్టీరియా నివసించే అవకాశం ఉండొచ్చు కదా? ఈ ప్రశ్నకు జవాబును కనుగొనే ప్రయత్నమే పీసీఆర్‌ విధానం ఆవిష్కరణకు దారితీసింది.

 సుదీర్ఘ అధ్యయనంతో..

 ఏడాది తర్వాత బ్రాక్‌ అక్కడికి కొందరు విద్యార్థి పరిశోధకులను వెంటబెట్టుకొచ్చారు. ఆ పరిశోధన చాలా కాలమే సాగింది. రెండేళ్ల తర్వాత వీరి కృషి ఫలించింది. బ్రాక్‌, మరో పరిశోధక విద్యార్థి సంయుక్తంగా 70 సెల్షియస్‌ డిగ్రీల కన్నా ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతలోనూ జీవించే కొత్తరకం బ్యాక్టీరియాను గుర్తించారు. దానికి థర్మస్‌ అక్వాటికస్‌ అని పేరు పెట్టారు. ఇది జీవశాస్త్ర, వైద్యరంగాల్లో విప్లవాత్మక మార్పులకు శ్రీకారం చుట్టగలదని అప్పుడు వారు అనుకోలేనే లేదు.

జబ్బుల నిర్ధరణకే కాదు..

పీసీఆర్‌ విధానం జబ్బుల నిర్ధరణకే కాదు.. క్యాన్సర్‌ కణాలను గుర్తించటానికీ ఉపయోగపడుతుంది. అలాగే నేరాలు జరిగిన చోట నేరగాళ్ల డీఎన్‌ఏ ఆనవాళ్లను గుర్తించటానికి, జన్యుక్రమాన్ని విశ్లేషించటానికి, వైరస్‌ల జన్యుమార్పులను తెలుసుకోవటానికి, వ్యక్తుల వారసత్వాన్ని ధ్రువీకరించటానికి కూడా పీసీఆర్‌ విధానం తోడ్పడుతుంది.

ఎలా సాధ్యం?

అంత వేడిలో బ్యాక్టీరియా ఎలా జీవించగలుగుతోంది? ప్రపంచవ్యాప్తంగా శాస్త్రవేత్తల్లో తలెత్తిన ప్రశ్న ఇది. దీన్ని గుర్తించటం మీదా బ్రాక్‌ అధ్యయనం ఆరంభించారు. బ్యాక్టీరియాలోని ఎంజైమ్‌లు (ప్రొటీన్లు) వాటి కణాల్లో రసాయనిక ప్రతిచర్యలను కలిగించటం దీనికి కారణమని గుర్తించారు. నీరు మరిగే ఉష్ణోగ్రత కన్నా ఎక్కువ వేడి ఉన్నప్పటికీ ఆ ఎంజైమ్‌లు పనిచేస్తుండటం విచిత్రం. నిజానికి ఇతర ప్రాణుల ఎంజైమ్‌లేవీ అంత వేడిని తట్టుకోలేవు. వేడి పెనం మీద గుడ్డు వేస్తే అట్టుగా మారినట్టుగా ఎంజైమ్‌ల ఆకృతులు మారిపోతాయి. వాటి పని ఆగుతుంది. కానీ థర్మస్‌ అక్వాటిస్‌ బ్యాక్టీరియా ఎంజైమ్‌లు చెక్కుచెదరవు. ఇలాంటి చిత్రమైన ఎంజైమ్‌ల్లో ఒకటే పాలిమరేజ్‌. ఇప్పుడు పీసీఆర్‌ పరీక్షలో కీలకంగా ఉపయోగపడుతోంది ఇదే. ఈ ఎంజైమ్‌ను నిర్ధరణ పరీక్షకు వాడుకోవచ్చని కేరీ ములిస్‌ అనే శాస్త్రవేత్త 80ల్లో నిరూపించారు. దీని ఆధారంగానే ఆయన పీసీఆర్‌ పరీక్షను రూపొందించారు.

పీసీఆర్‌ ఎలా పనిచేస్తుంది?

లాలాజలం, రక్తం, కణజాలం వంటి నమూనాల్లో ఆయా వ్యక్తుల డీఎన్‌ఏ ఉంటుంది. వీటిల్లో వ్యాధికారక క్రిముల డీఎన్‌ఏ కూడా ఉండొచ్చు. నమూనాలను ఒక పరికరంలో వేసి, పాలిమరేజ్‌ ఎంజైమ్‌ను జతచేస్తారు. అప్పుడు నమూనాల ప్రతులు పెద్దఎత్తున పుట్టుకొస్తాయి. వ్యాధికారక క్రిమి ఉన్నట్టయితే బయటపడుతుంది. కొవిడ్‌-19 విజృంభించినప్పుడు జబ్బు నిర్ధరణకు విస్తృతంగా ఉపయోగపడింది ఇదే.