தடயவியல் விஞ்ஞானம் – பாலிமரேஸ் செயின் ரியாக்ஸன் (PCR)

சி. பி. ஐ ஆஃபிஸரான ஆதர்ஷ் கொலை நடந்த இடத்துக்கு சென்ற போது, அந்த இடம் பத்திரிக்கையாளர்களால்அமர்க்களப்பட்டுக்கொண்டிருந்தது. வருமானத்துக்கு மீறிய தொந்தி வைத்த சில கான்ஸ்டபிள்கள்அவர்களை கட்டுப்படுத்திக் கொண்டிருந்தனர். இவர் தலை தெரிந்ததும் விருட்டென்றுவிறைப்பாகிசல்யூட் அடித்தனர். அதனை சின்னத் தலையசைப்பில் அங்கீகரித்து, சுற்றி மொய்த்த மைக் மற்றும் ரெக்கார்டர்களின் சம்பிரதாயக் கேள்விகளுக்கு, “சட்டம் தன் கடமையைச் செய்யும்என்னும் சம்பிரதாய பதிலைச் சொல்லிவிட்டு உள்ளே நுழைந்தார். செத்துப் போயிருந்தவள் ஒரு இருபத்தி ஆறு வயது வாளிப்பான பெண், சாகிற வயதில்லை, இருந்திருக்கலாம். பாரன்ஸிக் ஆட்கள் அவர் வருவதற்கு முன்னமே சம்பவ இடத்திற்கு முச்சூடும் பவுடர் அடித்திருந்தார்கள். ஐ விட்னஸ்களிடம் பேசிவிட்டு உள்ளே வந்த இன்ஸ்பெக்டர் செல்வராஜ், தன்னை விறைப்பான சல்யூட்டோடு அறிமுகம் செய்துகொண்டார்.

க்ரைம் நாவல்களில் கண்டிப்பாக இப்படிப்பட்ட ஒரு அத்தியாயம் இருக்கும். ஃபாரன்ஸிக் டிபார்ட்மென்ட் என்னும் தடயவியல் துறையைப் பற்றி வத்தக்குழம்பில் கருவேப்பிலை போடுவதுபோல் சொல்லிவிட்டுக் கடந்து போய்விடுவார்கள். ஆனால் வழக்குகள்முடிவுக்கு வரச் சமர்ப்பிக்கப்படும் நீதிமன்ற ஆவணங்களில் தடயவியல் ஆய்வறிக்கைகள் இன்றியமையாதவை. பி. எஸ். ஸி வேதியியல் முடித்ததும் நான் வெளிநாட்டில்படிக்க ஆசைப்பட்டது தடயவியல்தான்.  ஒரு மாற்றத்திற்கு நாம் வத்தக்குழம்பு வைக்காமல்‌, கருவேப்பிலைக் குழம்புவைப்போம். அப்போமேலே செத்துக் கிடக்கின்ற பெண்? அவளைக் கொன்றவனை கண்டுபிடித்து தண்டித்தலை நல்ல கதாசிரியர்கள் செய்யட்டும். அந்தரத்தில் விட்டதற்கு அந்தப் பெண் மன்னிப்பாளாக. வாருங்கள்நமக்கு ஆய்வகத்தில் வேலை இருக்கிறது.

ஃபாரன்ஸிக் forensic என்ற சொல்லுக்கு before a forum என்றுபொருள். அதாவது நீதிமன்றத்தில், நீதிபதிகளின் முன் சமர்ப்பிப்பதால் வந்த பெயர். தடயவியலுக்கு முன் நீதிமன்றச் சாட்சியங்களின் நம்பகத்தன்மை மிகவும் குறைவு. குற்றவியல் வழக்குகளில், பார்த்த சாட்சியங்களோ eye witness அல்லது வாக்குமூலமோ கிடைத்தால் ஒழிய குற்றத்தை நிரூபிப்பது கடினம். நாட்டாமை படத்தில்வருகிறசின்னக் குழந்தை பொய் சொல்லாதுடாஎன்றெல்லாம் பேசிஅன்னந்தண்ணி புழங்கக் கூடாதுடைப் தீர்ப்புகள் வேலைக்கு ஆகாது. அந்தத் துறையில், கைரேகை வரிகளும் வடிவங்கலும் ஆளாளுக்கு மாறுபடுகிறது என்பதைக் கண்டுபிடித்தது ஒருமிகப்பெரிய மைல்கல். உங்களுக்கும் எனக்கும் 95% ஒரே டி. என். ஏ தான் என்றாலும், அதனுள்ளே சிலஇடங்களில் ஆளுக்கு ஆள் வேறுபாடு இருக்கிறது என்பதைக் கண்டறிந்தது அடுத்த முக்கியமான மைல்கல். இதை DNA fingerprint என்கிறார்கள். இந்த இரண்டும் இன்றைய குற்றவியல் வழக்குத் தீர்ப்புகளில் பெரும் மாற்றங்களை உண்டாக்கியவை. இந்தக் கைரேகையை பவுடர் அடித்து அச்செடுத்து வைத்துக்கொண்டால் எவ்வளவு பேருடைய கைரேகையுடனும் எந்தச் சேதாரமும் இன்றி ஒப்பிட்டுப் பார்க்க முடியும். ஆனால் இந்த டி. என். ஏ அப்படி இல்லை. அங்கே கிடைக்கும் முடி, சிலசமயம் சண்டை அல்லது போராட்டத்தில்நகத்துக்கிடையில் சிக்கும் சதைத் துணுக்கு, இரத்தம், பாலியல் பலாத்காரம் எனில் விந்து போன்ற உடல் திரவங்கள். இவையெல்லாம்  சம்பவ இடத்தில், பொரிகடலை வாங்கும்போது போடப்படும் கொசுறு போலத்தான் கிடைக்கும்.

அதை வைத்துக்கொண்டு ஒரு சோதனையைக் கூட முழுசாய்ச் செய்ய முடியாது. அப்போ என்னதான் செய்வது? வழக்கம்போல இயற்கையைக் காப்பியடிக்க வேண்டியதுதான். உடலில் நம் ஒவ்வொரு செல்லும் இரண்டாய்ப் பிரிகிறதல்லவா? அப்போது டிஎன். ஏவும் இரண்டாகப் பிரிந்தாக வேண்டும். அதையே செயற்கையாகச் செய்ய முடிந்தால் இந்தப் டி. என். ஏ பற்றாக்குறைக்குத் தீர்வு கிடைத்துவிடும். டி. என். ஏவை செல்லுக்குள் இருக்கும் மூலக்கூறு இயந்திரங்களான(molecular machines) எண்ஸைம்கள் பிரதியெடுக்கும் வேகத்தோடு ஒப்பிட்டால், இன்றைய அதிவேக உபகரணங்கள் பிச்சை வாங்க வேண்டும். சுமார் ஆறு, ஏழு என்ஸைம்கள் கச்சிதமாய் இந்தக் காரியத்தைச் செல்லுக்குள் நிகழ்த்துகின்றன. ஆனாய் முதலில் அதற்கான எண்ஸைம்களை அதன் திறன் மாறாமல் பிரித்தெடுக்க வேண்டும். அதில் DNA polymerase என்னும் என்ஸைம் முக்கியமானது. செல்லுக்குள் இருக்கும் அதே சூழல் சாத்தியப் படாது என்பதால் செயற்கையாக இதை நடத்த வேறு வழிகளை யோசிக்க வேண்டும். டி. என். ஏ என்னும் பெரிய இரட்டைவடச் சங்கிலி வெப்பப்படுத்துகையில் உள்ளாகிற அமைப்பு மாற்றங்களை நம்பித்தான் நாம் இதைச் செய்ய வேண்டும்.

pcr-amp-dystrophin-gene-4-638

சட்டையின் கைப்பகுதியை உடல்பகுதியோடு சேர்த்துத் தைத்து, கடைசியில் தையல் பிரியாமல் இருக்க நாலைந்து தையல் சேர்த்துப் போடும் தையல்காரரைப் போல, இந்த என்ஸைம்கள் செல்லுக்குள் டிஎன். ஏவின்இரட்டை வடத்தைப் பிரித்து, சரியான மூலக்கூறுகளைப் பொறுத்தி பிரதியெடுக்கும். செயற்கையாகச்செய்கையில் அந்த டி. என். ஏ பாலிமரேஸ் என்ஸைம் மட்டும் போதும். சுமார் 90 டிகிரியில் டிஎன். ஏவின் இரட்டை வடம் தனித்தனியாகப் பிரியும். பிரிகையில் அசல் முடியோடு சவுரியை வைத்துப் பிண்ணுகிறாற்போல் வெட்டப்பட்ட இரண்டிலும் தகுந்த மூலக்கூறுகளை என்ஸைம்கள் உதவியுடன் பொருத்தி செயற்கையாக பிரதியெடுத்துவிட முடியும். இப்படியே ஒன்று, இரண்டாகும். பின் அதுவே நான்காய், எட்டாய் இவ்வொரு சுழற்சியுலும் எண்ணிக்கை இருமடங்காகப் பெருகும். கேட்க ம்யூச்சுவல் ஃபண்ட் திட்டம்போல எளிமையானதாக கவர்ச்சிகரமாகத் இருந்தாலும், நடைமுறைச் சிக்கல் ஒன்று இருக்கிறது. இந்த இரட்டை வடாம் பிரிகிற வெப்பநிலை 95 டிகிரி. அந்த வெப்பநிலையில் எண்ஸைம்கள் செத்து சுண்ணாம்பாகிவிடும்.

ஆரம்பத்தில் ஒவ்வொரு முறையும் எண்ஸைம்களைச் சேர்க்க வேண்டியிருந்தது. ஏனெனில் 95 டிகிரியைத் தொடுகையில் ஏற்கனவே இருந்த என்ஸைம்கள் செயலிழந்திருக்கும். அந்தட் சிக்கலுக்கான  தீர்வாய் கிடைத்தது ஒரு பேக்டீரியா.  Thermus aquaticus என்று வெந்நீர் ஊற்றுகளில் ஜாலியாகத் ஜலக்ரீடையில் இருக்கும் அந்த பாக்டீரியாவின்  உடலில் இருந்து இதே டி. என். ஏ பாலிமரேஸ் என்ஸைமைப் பிரித்து எடுத்தார்கள். பொழுதா பொழுதன்னிக்கும் கொதிக்கும்நீரிலேயே இருப்பதால் அந்த பேக்டீரியாவின் என்ஸைம்கள் 97 டிகிரி வரை சாகாமல் தாக்குப் பிடிக்கும்.அந்த Thermus aquaticus பாக்டீரியாவிடம்  இருந்து கிடைப்பதால் இதற்கு Taq polymerase என்று பெயர். இப்போது படிப்படியாய் இந்த செயற்கை பிரதியெடுத்தலைப் படிப்போம்

  • முதலில் இந்த இரட்டை வடத்தைப் பிரிக்க வேண்டும். அதை 95 டிகிரிக்கு வெப்பப் படுத்துதல் செய்யும். இதனை denaturing phase என்கிறார்கள்
  • அடுத்து, பிரித்த இரட்டை ஜடத்தில் இங்கிருந்து அப்படியே சேர்த்து தைச்சுடு என்று பிள்ளையார் சுழி போட்டுக் கொடுக்க வேண்டும். அதைச் செய்ய primer என்னும் சிறு  செயற்கை டி. எண்ஏ துண்டுகளை  பிரிந்த டி. என். ஏவில் பொருத்துவார்கள். இது annealing phase. இதற்கு சுமார் 50-56 டிகிரி வெப்பநிலை வேண்டும்
  • பின் டி. என். ஏவின் இன்னொரு சரடை உருவாக்கத் தேவையான மூலக்கூறுகளை இந்த Taq polymerase கடகடவென வரிசையாய் பொருத்தி பிரதியெடுத்துவிடும். இதற்கு வெப்பநிலை 72 டிகிரி. இதை replicating phase என்கிறார்கள்.

மேற்சொன்ன மூன்றுமே இரண்டு நிமிடத்திற்குள் நிகழ்ந்தாக வேண்டும். ஒரு சைக்கிள் என்பது இந்த இரண்டு நிமிடம்தான்.இதனால் ஒரு டி. என். ஏ இரண்டு டி. என். ஏவாய் மாறும். இது மீண்டும் 90,56,72 டிகிரி வெப்பநிலைச் சுழற்சியில் நான்காகும். அப்படியே இரட்டிப்பாகிக் கொண்டே இருக்கும். இரண்டு மணிநேரத்தில் லட்சம் கோடியெல்லாம் தாண்டி விடும். மொத்தமாக் இது நடக்கும் ஒரு சோதனைக் குழாய் ரெனால்ட்ஸ் பேனா மூடியை விடச் சிறியதாக இருக்கும்‌.micro tubes என்பார்கள்அந்தச் சோதனைக் குழாயை. ஆனால் இரண்டு மணி நேர முடிவில் நமக்கு, சோதனைகளுக்குத் தேவையான அளவு டி. என். ஏ கிடைத்துவிடும். பாலிமரேஸ் என்ஸைம் கொண்டு இந்தத் தொடர் வினை நடத்தப்படுவதால் இந்த முறைக்கு polymerase chain reaction என்று பெயர். சுருக்கமாக pcr. இதன் அடிப்படைச் செயல்முறையைக் கோட்பாட்டை 1983ல் Kary Mullis என்பவர் கண்டறிகிறார். மூலக்கூறு உயிரியல்(molecular biology) துறையில் அவர் செய்த இந்த சாதனைக்காக 1993ல் அவருக்கு நோபல் பரிசு வழங்கப்படுகிறது.

குற்றவியல் வழக்குகள், குழந்தையின் பெற்றோரை உறுதி செய்யும் சோதனை, சில மரபணு நோய்கள் இவற்றையெல்லாம் pcr மூலம் உறுதி செய்யலாம். அவ்வளவு சீக்கிரம் டபாய்க்க முடியாது இந்தச் செய்முறையை.இந்த அளவிற் பெருகிய டி. என். ஏவை சந்தேகத்திற்குரிய நபரின் டி. என். ஏ வுடன் ஒப்பிட்டுப் பார்ப்பார்கள். இரண்டும் ஒரே மாதிரி இருந்தால். “குற்றவாளி என்று இந்நீதிமன்றம் தீர்ப்பளிக்கிறதுதான். குழந்தையின் பெற்றோர்(biological parent) வழக்குகளில், குழந்தையின் டி. என். ஏவை என் குழந்தை என்று சண்டையிடுபவரின் டி. என். அட ஏவுடன் ஒப்பிடுவார்கள். அப்பா அம்மா இருவரிடம்இருந்தும் பாதி பாதி மரபணுக்களை பெற்றிருப்பதால் யாரேனும் ஒருவருடைய டி. என். ஏவுடன் பாதி ஒத்துப்போகும். அதைக் கொண்டு உண்மையான பெற்றோர் இன்னார்தான் என்று நிரூபிப்பார்கள். இரண்டு சிக்கல்கள் மட்டும் உண்டு. கிடைத்த ஆரம்ப டி. என். ஏ வேறு எந்த டி. என். வுடனும் கலப்படமில்லாமல் இருக்க வேண்டும். ஒரே கருமுட்டையில் இருந்து உதித்த இரட்டையர்கள் monozygotic twins, ஒரே டி. என். ஏவைக் கொண்டிருப்பதால் குற்றவியல் வழக்குகளில் சிக்கல் வரலாம். இதைத் தவிர மிகத் துல்லியமான, சட்டத்தால் ஏற்றுக் கொள்ளப்பட்ட ஒரு செயல்முறை. பல பேருக்கு நீதி வாங்கிக் கொடுத்திருக்கிறது. உண்மையில் இவற்றோடு வேலை பார்க்கின்ற தடயவியல் அறிஞர்கள்தான் திரைமறைவுக் கதாநாயகர்கள். இவர்கள் உதவியின்றிதுப்பறிதல் என்பது ஆகாத காரியம். இப்போது சொல்லுங்கள் கருவேப்பிலை குழம்பும் நன்றாகத்தானே இருக்கிறது

2 Replies to “தடயவியல் விஞ்ஞானம் – பாலிமரேஸ் செயின் ரியாக்ஸன் (PCR)”

  1. அருமை. பாலிமரேஸ் செயின் ரியாக்‌ஷன் போன்ற சொல்லுவதில் உள்ள பெரும் சிக்கலை எளிதாக கடந்திருக்கிறார். ஆசிரியருக்கு பாராட்டுக்கள். எளிமை என்பதற்காக , அவர் தாவிச் சென்றுவிடவில்லை. ஒவ்வொரு படிமுறையையும் விளக்க சிரமம் எடுத்துக்கொண்டிருக்கிறார். இது போன்ற செயல் முறைகள் புதியன. முதலில் இரட்டித்தல், என்ஸைம்களின் வேலை, டி.என்.ஏவிலுள்ள புரதம்/ அமினோ அமிலங்கள் போன்றவற்றைச் சொல்லி, அதன்பின் நுழையும் வேலையல்ல இது. எனவே, டி.என்.ஏ வடிவம், அமினோ அமிலங்கள் குறித்த சிறு முன்னறிவு இருப்பின் எளிதில் புரியும் கட்டுரை இது.
    இத்தோடு தொடர்புடைய உசாத்துணைகள், படிக்க வேண்டிய, பரிந்துரைக்ககூடிய கட்டுரைகளையும் ஒரு பட்டியல் கொடுத்திருந்தால் மிக நன்றாக இருந்திருக்கும்.
    மிக்க நன்றி.
    அன்புடன்
    சுதாகர் கஸ்தூரி.

Comments are closed.