नया उपकरण सेलुलर गतिविधि पर नियंत्रण बढ़ाता है

इस महत्वाकांक्षा के लिए एक रास्ता सेल रिसेप्टर्स है, जो सेल पर इग्निशन स्लॉट की तरह कार्य करता है, जिसके लिए विशिष्ट सेलुलर गतिविधियों को शुरू करने के लिए कुंजी – जैसे विशिष्ट हार्मोन, ड्रग्स या एंटीजन – की आवश्यकता होती है। पहले से ही सिंथेटिक रिसेप्टर्स हैं जो हमें घटनाओं के इस क्रम पर कुछ नियंत्रण देते हैं, सबसे प्रसिद्ध काइमेरिक एंटीजन रिसेप्टर्स हैं जो सीएआर-टी सेल कैंसर थेरेपी में उपयोग किए जाते हैं। लेकिन मौजूदा सिंथेटिक रिसेप्टर्स उन कुंजियों की विविधता में सीमित हैं जिन्हें वे स्वीकार कर सकते हैं और जिन गतिविधियों को वे ट्रिगर कर सकते हैं।

अब, 4 दिसंबर को प्रकाशित एक पेपर में विस्तृत जानकारी दी गई है प्रकृतिस्टैनफोर्ड के शोधकर्ताओं ने एक नया सिंथेटिक रिसेप्टर विकसित किया है जो इनपुट की एक विस्तृत श्रृंखला को समायोजित करता है और आउटपुट के अधिक विविध सेट का उत्पादन करता है।

यह नवाचार, जिसे “प्रोग्रामेबल एंटीजन-गेटेड जी प्रोटीन-युग्मित इंजीनियर रिसेप्टर्स” (पेजर) कहा जाता है, जी प्रोटीन-युग्मित रिसेप्टर्स के आसपास बनाया गया है, मानव शरीर में 800 से अधिक प्रोटीन का एक सेट है जो कोशिका के अंदर आणविक स्विच चालू करता है, जिसे जी कहा जाता है। -प्रोटीन, कई महत्वपूर्ण कार्यों को नियंत्रित करने के लिए। शोधकर्ताओं ने न्यूरोनल गतिविधि को सफलतापूर्वक नियंत्रित करने, प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं को ट्रिगर करने और प्रयोगशाला प्रयोगों में चिकित्सीय उपचार प्रदान करके पेजर की बहुमुखी प्रतिभा का प्रदर्शन किया।

“मुझे लगता है कि पेजर में जी प्रोटीन युग्मित रिसेप्टर जीवविज्ञान क्षेत्र और सिंथेटिक सर्किट या सेल-आधारित थेरेपी दोनों में प्रभाव की संभावना है,” स्कूल ऑफ मेडिसिन में आनुवंशिकी के प्रोफेसर और मानविकी स्कूल में जीवविज्ञान के प्रोफेसर ऐलिस टिंग ने कहा। और विज्ञान और पेपर के वरिष्ठ लेखक। “जब आप किसी तकनीक को सामने रखते हैं, तो उन सभी रचनात्मक तरीकों को देखना हमेशा रोमांचक होता है जिनका लोग उपयोग करते हैं और तकनीक को ऐसे तरीकों से बदलते हैं जिनकी आपने कभी कल्पना भी नहीं की थी। और भी बहुत कुछ संभव है।”

चाबियाँ पकड़े हुए

जबकि जी-प्रोटीन युग्मित रिसेप्टर्स विभिन्न सेलुलर गतिविधियों को सक्रिय कर सकते हैं, शोधकर्ताओं ने पहले उन्हें प्रोग्रामयोग्य अनुप्रयोगों के लिए टाल दिया था क्योंकि उनकी “कुंजी” को अनुकूलित करना चुनौतीपूर्ण था, वस्तुतः शोधकर्ताओं को सिर्फ एक वांछित विकल्प बनाने के लिए वर्षों तक रिसेप्टर्स के विकास को निर्देशित करने की आवश्यकता होती थी।

“जी-प्रोटीन युग्मित रिसेप्टर्स, आम तौर पर, विशिष्ट छोटे अणुओं द्वारा सक्रिय किए जा सकते हैं जो रिसेप्टर में एक जेब में बंधे होते हैं,” टिंग लैब में पोस्टडॉक्टरल फेलो और पेपर के सह-प्रमुख लेखक निकोलस कलोग्रिओपोलोस ने समझाया। “अनिवार्य रूप से, हमने जो किया वह एक ऐसी चीज़ को फ़्यूज़ करना है जो उस जेब को अवरुद्ध कर देती है, और यह केवल तभी खुलती है जब यह आपके द्वारा चुनी गई किसी चीज़ को बांधती है।”

दूसरे शब्दों में, शोधकर्ताओं ने सुरक्षा की एक परत जोड़ी – एक पेप्टाइड प्रतिपक्षी के साथ मिलकर एक नैनोबॉडी – जो इग्निशन की रक्षा करती है। जैसे एक कार का मालिक इस बात पर विचार कर रहा है कि उसे किसी दोस्त को उधार देना चाहिए या नहीं, नैनोबॉडी और पेप्टाइड प्रतिपक्षी केवल विशिष्ट परिस्थितियों में ही चाबी डालने की अनुमति देते हैं। यह कॉन्फ़िगरेशन न केवल रिसेप्टर तक पहुंच को सीमित करता है बल्कि एक्सेस मानदंड को बदलने के लिए “मालिक” को स्वैप करना भी संभव बनाता है। जी-प्रोटीन के प्रचुर प्रभाव के साथ संयुक्त इस मॉड्यूलरिटी का मतलब है कि पेजर सेल प्रतिक्रियाओं की अविश्वसनीय विविधता को सक्षम कर सकता है।

यह सब काम करता है

PAGER को इसकी गति प्रदान करने के लिए, शोधकर्ताओं ने स्टैनफोर्ड मेडिसिन में न्यूरोसर्जरी और न्यूरोसाइंसेज में प्रोफेसर जेम्स आर. डोटी प्रोफेसर इवान सोलटेज़ और पेकिंग विश्वविद्यालय में बोया प्रोफेसर यूलोंग ली के साथ साझेदारी की, जो दोनों पेपर के सह-लेखक हैं।

टिंग लैब में पोस्टडॉक्टरल फेलो और पेपर की सह-प्रमुख लेखिका रीका तेई ने कहा, “स्टैनफोर्ड के बहुत सहयोगी वातावरण ने अध्ययन में तेजी ला दी। मुझे लगता है कि इससे वास्तव में प्रयोग और परियोजना को सफलता मिली।”

प्रयोगशाला प्रयोगों में, शोधकर्ताओं ने सेल कल्चर और माउस मस्तिष्क के एक हिस्से में न्यूरोनल गतिविधि को बदलने, टी-सेल प्रवास को नियंत्रित करने, मैक्रोफेज (प्रतिरक्षा कोशिका का एक प्रकार) की सूजन की स्थिति को बदलने और प्रतिक्रिया में चिकित्सीय एंटीबॉडी का स्राव करने के लिए PAGER का उपयोग किया। ट्यूमर एंटीजन की उपस्थिति.

टिंग ने कहा, “हमें उम्मीद नहीं थी कि सभी चार एप्लिकेशन तुरंत काम करेंगे, लेकिन उन्होंने काम किया, जिससे मुझे प्रौद्योगिकी के बारे में वास्तव में अच्छा महसूस हुआ।” “हमारे पास ऐसा कोई एप्लिकेशन नहीं था जहां हमने इसे आज़माया और यह काम नहीं किया – जो हर किसी के लिए एक वादा नहीं है कि यह उनके लिए काम करेगा – लेकिन यह मजबूत था।”

PAGER के अगले चरणों में विभिन्न अनुप्रयोगों की खोज करना, इसकी संरचना को सरल बनाना और स्वायत्त रूप से संचालित करने की इसकी क्षमता को बढ़ाना शामिल है – जैसे कि रिसेप्टर बाइंडिंग पर दवाओं को स्वचालित रूप से वितरित करना। हालाँकि अभी भी शुरुआती चरण में, शोधकर्ता PAGER की क्षमता में आश्वस्त हैं, खासकर जब अन्य प्रयोगशालाएँ इसके साथ प्रयोग करना शुरू कर रही हैं।

“हमने PAGER को आसानी से प्रोग्राम करने योग्य बना दिया है, और हम इसे सभी प्रकार के स्थानों पर लागू करना पसंद करेंगे, लेकिन हमारे पास इसके लिए विशेषज्ञता नहीं है,” कलोग्रिओपोलोस ने कहा। “हमें ऐसे लोगों की ज़रूरत है जो वास्तव में किसी विशिष्ट बीमारी या सेलुलर फ़ंक्शन के जीव विज्ञान का अध्ययन करते हैं क्योंकि वे उचित इनपुट और आउटपुट जानते हैं। इसलिए मैं वास्तव में इसे लेने और इसका उपयोग शुरू करने के लिए लोगों के लिए उत्साहित हूं।”

कालोग्रिओपोलोस, टिंग, रावलिन और तेई इस कार्य से संबंधित एक अनंतिम पेटेंट (यूएस अनंतिम पेटेंट आवेदन संख्या: 63/516,900) के आविष्कारक हैं। टिंग थर्ड रॉक वेंचर्स और नेरीड थेरेप्यूटिक्स के वैज्ञानिक सलाहकार हैं।