खोज करना: विसंगति का पता लगाएं

विज्ञान वर्ग में, छात्रों को अक्सर मौजूदा परिकल्पनाओं, चल रहे डेटा संग्रह प्रयासों और स्थापित मॉडल सिस्टमों के अच्छे पथ का पालन करने के लिए सिखाया जाता है। सलाहकार, थीसिस समिति के सदस्य और फेलोशिप अनुदान समीक्षक निश्चित रूप से विज्ञान करने के इस दृष्टिकोण को महत्व देते हैं। हालाँकि, मैंने पाया है कि एक और तरीका है जिसमें परिवर्तनकारी खोज करने की अधिक क्षमता है जिसके लिए सतह के नीचे देखने की आवश्यकता होती है जिसे बाकी सभी देख रहे हैं।

फिल्म द मैट्रिक्स के अंत मेंकीनू रीव्स द्वारा निभाया गया चरित्र नियो, आभासी वास्तविकता सिमुलेशन के माध्यम से देखने की क्षमता प्राप्त करता है, जिसमें लगभग हर कोई फंस गया है। जब वह मानवता को ग़ुलाम बनाने वाली मशीन के तीन एजेंटों पर एक परित्यक्त इमारत में एक दालान को घूरता है, नियो फर्श, दीवारों, छत और एजेंटों को खुद को हरा-भरा चमकते कंप्यूटर कोड के रूप में देखता है, वास्तविक समय में नाचता और टिमटिमाता है। उसने इस क्षण में अपनी वास्तविकता की गहरी संरचना को देखने की क्षमता प्राप्त कर ली है। इस अंतर्दृष्टि के साथ, वह अंत में एजेंटों को हराने में सक्षम है, केवल अपने दास श्री स्मिथ को विस्मरण में पुन: प्रोग्राम करके। काल्पनिक होते हुए, यह दृश्य खोज प्रक्रिया के बारे में एक सच्चाई को दर्शाता है - गहरे पैटर्न को देखना जो दूसरों को नज़रअंदाज़ करते हैं, सफलता हासिल करने की कुंजी है। विसंगतियाँ वह लेंस हो सकती हैं जिसके माध्यम से इन गहरी संरचनाओं को देखा जा सकता है।

कोलंबिया में मेरी प्रयोगशाला में कुछ सबसे रोमांचक खोजें एक प्रारंभिक विसंगति से आई हैं। लगभग 15 साल पहले, मेरा एक छात्र और मैं व्यवस्थित रूप से तंत्र को उजागर करने का एक साधन बनाने की कोशिश कर रहे थे जिससे हजारों दवाएं कोशिकाओं को मार देती हैं। हम जानते थे कि ZVAD नामक एक उपलब्ध रासायनिक अवरोधक था जो एपोप्टोसिस नामक कोशिका मृत्यु प्रक्रिया के माध्यम से कार्य करने वाली दवाओं के प्रभाव को रोक देगा। यदि हम एपोप्टोसिस-उत्प्रेरण दवा के साथ कोशिकाओं का इलाज करते हैं, तो कोशिकाएं मर जाएंगी, लेकिन, अगर हम एक साथ ऐसी दवा और जेडवीएडी के साथ कोशिकाओं का इलाज करते हैं, तो कोशिकाएं जीवित रहेंगी।

इस रणनीति का उपयोग करते हुए, हमने पाया कि हम ड्रग्स को दो समूहों में वर्गीकृत कर सकते हैं - वे जिनके लिए उनकी हत्या गतिविधि ZVAD द्वारा अवरुद्ध की गई थी, और जिनके लिए उनकी हत्या गतिविधि ZVAD द्वारा अवरुद्ध नहीं की गई थी।

जैसा कि हमने इस विचार पर आगे चर्चा की, हमने महसूस किया कि हम इस रणनीति को ZVAD के अलावा अन्य अवरोधकों तक बढ़ा सकते हैं। हमने दर्जनों अतिरिक्त अवरोधक एकत्र किए। प्रत्येक मृत्यु अवरोधक की उपस्थिति में कोशिकाओं ने कैसे प्रतिक्रिया दी, इसके पैटर्न का उपयोग करके प्रत्येक घातक दवा को वर्गीकृत करके, हमने प्रत्येक घातक दवा के लिए एक फिंगरप्रिंट के समान एक अद्वितीय हस्ताक्षर बनाया।

हमने पाया कि यह फिंगरप्रिंट विधि दवाओं को उनकी कार्यप्रणाली के आधार पर वर्गीकृत करने का एक शक्तिशाली तरीका था। उदाहरण के लिए, नैदानिक ​​उपयोग में आने वाली कई दवाएं, जैसे टैक्सोल, कैंसर कोशिकाओं के भीतर सूक्ष्मनलिका कंकाल को बाधित करके कार्य करती हैं। हमने पाया कि इन सभी सूक्ष्मनलिका-विघटनकारी दवाओं के समान हस्ताक्षर थे, और यह कि एक कीटनाशक जिसे अन्य तंत्रों के माध्यम से कार्य करने के लिए सोचा गया था, वास्तव में सूक्ष्मनलिका कंकाल को बाधित करके काम करता था। यहाँ वह पेपर है जिसे हमने इस विधि का वर्णन करते हुए प्रकाशित किया है:

http://www.columbia.edu/cu/biology/StockwellLab/index/publications/Wolpaw_PNAS_2011.pdf

हमने इस प्रणाली का उपयोग करके हजारों दवाओं का परीक्षण किया और परिणामी डेटा को एक बड़े पेड़ में व्यवस्थित किया, जिसमें अलग-अलग तंत्र दिखाए गए हैं, जिसके द्वारा दवाएं कोशिकाओं को मारती हैं। पेड़ पृष्ठ के तल पर अपनी सूंड के साथ शुरू हुआ, बार-बार छोटी शाखाओं में विभाजित होकर यह पृष्ठ पर चला गया। जबकि शीर्ष पर समाप्त होने वाली कई महीन शाखाएँ थीं, हम तने के तीन बड़े हिस्सों को देख सकते थे। बायाँ धड़ उन दवाओं का प्रतिनिधित्व करता है जो नेक्रोसिस, या अनियमित कोशिका मृत्यु का कारण बनती हैं। मध्य ट्रंक उन दवाओं का प्रतिनिधित्व करता है जो एपोप्टोसिस का कारण बनती हैं। ये दो चड्डी कोशिका मृत्यु के दो प्रमुख रूपों का प्रतिनिधित्व करती हैं। लेकिन दाहिनी ओर एक तीसरा ट्रंक था, जो एक विसंगति प्रतीत हो रहा था।

हमने देखा कि तीसरे ट्रंक में एरास्टिन नामक रसायन था। लगभग नौ साल पहले, मेरी प्रयोगशाला एक ऐसे रसायन को खोजने की कोशिश कर रही थी जो इस गतिविधि के लिए हजारों रसायनों की जांच करके RAS ऑन्कोजीन युक्त कैंसर कोशिकाओं को चुनिंदा रूप से मार सके। जैसा कि परिणाम मशीन से लुढ़का हुआ था जिसने प्रत्येक लघु टेस्ट ट्यूब में जीवित कोशिकाओं की संख्या का पता लगाया था, मैंने पैटर्न की जांच की थी। परीक्षण डेटा की पंक्ति के बाद पंक्ति ने कंप्यूटर स्क्रीन को स्पूल किया। विश्लेषण के अंत में, मैंने इसे देखा: 20,000 में से केवल एक रसायन का परीक्षण किया गया जिसने आरएएस उत्परिवर्ती कोशिकाओं को चुनिंदा रूप से मार डाला। यह भूसे के ढेर में एक सच्ची सुई थी, और हमने इस रासायनिक नाम को एरास्टिन नाम दिया। एरास्टिन के बारे में एक जिज्ञासु अवलोकन मेरे दिमाग में अटक गया: हमारे पास सबूत थे कि एरास्टिन एपोप्टोसिस को सक्रिय नहीं कर रहा था। इसके अलावा, मैं उस समय यह कहने में सक्षम नहीं था कि एरास्टिन ने कोशिकाओं को कैसे मारा।

हमने पाया कि एरास्टिन हमारे कोशिका मृत्यु वृक्ष के इस तीसरे तने पर स्थित था। एरास्टिन की क्षमता का हमारा आलिंगन दो विसंगतियों के माध्यम से संभव हुआ - एरास्टिन खुद एक नए तंत्र के माध्यम से हत्या कर रहा है, और सेल डेथ ट्री पर एक अप्रत्याशित तीसरा ट्रंक देख रहा है। इन विसंगतियों ने अंततः हमारे 2012 के सेल पेपर को कोशिका मृत्यु के एक नए रूप के रूप में फेरोप्टोसिस का प्रस्ताव दिया:

http://www.columbia.edu/cu/biology/StockwellLab/index/publications/Dixon_Cell_2012.pdf

तब से, मैंने पाया है कि परिवर्तनकारी खोज करने के लिए विसंगतियों की खोज करना और उनका दोहन करना एक मूल्यवान तरीका है। विज्ञान में आरंभ करने वाले किसी भी व्यक्ति के लिए, मैं आपके द्वारा उत्पन्न किए गए डेटा पर विशेष ध्यान देने की सलाह देता हूं जो आपकी अपेक्षाओं के अनुरूप नहीं है - इसमें एक रोमांचक सफलता की कुंजी हो सकती है।