मस्तिष्क की प्रगतिशील गिरावट से चिह्नित रोग – न्यूरोडीजेनेरेशन – को समझना और इलाज करना चुनौतीपूर्ण साबित हुआ है। ये सामान्य स्थितियाँ दुनिया भर में लाखों रोगियों और परिवारों को प्रभावित करती हैं, फिर भी नए उपचार विकसित करने के प्रयास काफी हद तक असफल रहे हैं।
सैनफोर्ड बर्नहैम प्रीबीज़ के वैज्ञानिक हमारे मस्तिष्क कोशिकाओं पर न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों के प्रभावों को बेहतर ढंग से समझकर भविष्य के उपचार के लिए नए विचारों को उजागर कर रहे हैं।
सैनफोर्ड बर्नहैम प्रीबिस में डीजेनरेटिव डिजीज प्रोग्राम के प्रोफेसर, जेरोल्ड चुन एमडी, पीएचडी के नेतृत्व में शोधकर्ताओं ने 10 दिसंबर, 2024 को परिणाम प्रकाशित किए। ईन्यूरो अल्जाइमर रोग (एडी), लेवी बॉडीज के साथ मनोभ्रंश (डीएलबी) और पार्किंसंस रोग (पीडी) के परिणामस्वरूप एमआरएनए में नए अंतर खोजने के लिए एकल कोशिकाओं में दो अनुक्रमण प्रौद्योगिकियों के संयोजन से। जीन एक से अधिक मैसेंजर आरएनए (एमआरएनए) का उत्पादन कर सकते हैं – और, इस प्रकार, एक से अधिक प्रोटीन – एक प्रक्रिया के माध्यम से जिसे वैकल्पिक स्प्लिसिंग के रूप में जाना जाता है। इन विभिन्न एमआरएनए को आइसोफॉर्म कहा जाता है।
टीम ने अध्ययन में एकल-न्यूक्लियस आरएनए अनुक्रमण (snRNAseq) के दो रूपों का उपयोग किया, जिसके बाद ऐतिहासिक रिपोर्ट सामने आई। विज्ञान 2016 में चुन और उनके सहयोगियों से मानव मस्तिष्क में snRNAseq के उपयोग के बारे में।
चुन ने कहा, “अब, snRNAseq मानव मस्तिष्क में एकल कोशिका प्रतिलेखों को देखने के लिए स्वर्ण मानक है।” “मस्तिष्क की कोशिकाओं के जटिल अंतर्मिश्रण के कारण, जिसमें हजारों कनेक्शन हो सकते हैं, अन्य एकल-कोशिका प्रौद्योगिकियाँ कोशिका के चारों ओर मौजूद उस चीज़ से दूषित होने की अधिक संभावना होती हैं जो आप नहीं चाहते हैं।”
SRNAseq का उपयोग एक नमूने में प्रत्येक कोशिका के नाभिक को अलग करके उस दुविधा से बचाता है। फिर, वैज्ञानिक आरएनए अणुओं की संरचना का विश्लेषण कर सकते हैं जिनमें नए प्रोटीन के निर्माण के लिए कोड होते हैं।
चुन लैब में पोस्टडॉक्टरल एसोसिएट और अध्ययन की पहली लेखिका क्रिस्टीन लियू, पीएचडी, ने कहा, “हालांकि, विशिष्ट एकल-कोशिका अनुक्रमण प्रयोगों में शॉर्ट-रीड सीक्वेंसिंग का उपयोग किया जाता है।” “यह विधि एक समय के 100 से 150 आधार जोड़े को पढ़ती है और प्रत्येक की तुलना एक संदर्भ जीनोम से करती है।”
इन तुलनाओं का उपयोग छोटे अनुक्रमों को संदर्भ अनुक्रम में मैप करने के लिए किया जाता है। संदर्भ जीनोम से अंतर को वैज्ञानिक वैरिएंट कहते हैं। हालाँकि, संपूर्ण को फिर से बनाने के लिए कम पढ़े गए स्निपेट का उपयोग करने की सीमाएँ हैं।
चुन ने कहा, “लघु-पठित अनुक्रमण कुछ प्रकार के अनुक्रम वेरिएंट के साथ संघर्ष करता है, इसलिए इन्हें बेहतर ढंग से पकड़ने के लिए, हमने लंबे-पठित अनुक्रमण का भी उपयोग किया है जो एक समय में 5,000 और 30,000 बेस जोड़े के बीच पढ़ता है और संदर्भ जीनोम में मैपिंग की आवश्यकता नहीं होती है।” .
शोध दल ने एडी, डीएलबी या पीडी से पीड़ित 25 दाताओं के पोस्टमार्टम मस्तिष्क ऊतक के नमूनों से एकल कोशिकाओं पर दोनों तकनीकों को लागू किया, साथ ही न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों के बिना दाता मस्तिष्क के नमूनों पर भी प्रयोग किया, जो प्रयोग के नियंत्रण समूह के रूप में कार्य करता था। 165,000 से अधिक कोशिकाओं के अपने मूल्यांकन में, समूह ने पूर्व शोध में तीन न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों से जुड़े 50 जीनों के लिए एमआरएनए के लक्षित दीर्घकालिक अनुक्रमण का उपयोग किया।
निष्कर्षों में सभी 50 लक्ष्य जीनों से नए एमआरएनए अनुक्रमों को उजागर करना शामिल था जो पिछले अनुक्रमण प्रयोगों द्वारा नहीं पाए गए थे।
लियू ने कहा, “छोटी और लंबी पढ़ी गई अनुक्रमणिका को मिलाकर, हमने इन जीनों में विशाल एमआरएनए आइसोफॉर्म विविधता पाई, यहां तक कि वे भी जिन्हें कम पढ़ी गई डेटा में अलग-अलग व्यक्त नहीं किया गया था।” “कुछ जीनों में, जिन उपन्यास प्रतिलेखों की हमने पहचान की है, वे वास्तव में कुल आइसोफॉर्म का बहुमत प्रतीत होते हैं।”
चुन ने 2021 पीएनएएस पेपर का जिक्र करते हुए कहा, “हमारे परिणाम हमारे पिछले निष्कर्षों को मजबूत करते हैं कि मस्तिष्क ट्रांस्क्रिप्टोम में तीन-चौथाई एमआरएनए अज्ञात थे।” “हमें अभी भी इन नए एमआरएनए के बारे में बहुत कुछ सीखना बाकी है और वे बीमारी के साथ कैसे बदलते हैं।”
शोध दल के लिए एक और सवाल यह है कि इन प्रतिलेखों से किस प्रकार के नए प्रोटीन का उत्पादन किया जा रहा है।
चुन ने कहा, “नए एमआरएनए आइसोफॉर्म का मतलब है रोगग्रस्त मस्तिष्क और कोशिकाओं के भीतर नए संभावित प्रोटीन, जो पहले अदृश्य कुछ का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं जिन्हें अब इन सामान्य और दुर्बल करने वाली बीमारियों के उपचार खोजने के लिए चिकित्सीय रूप से लक्षित किया जा सकता है।”
सैनफोर्ड बर्नहैम प्रीबिस के अध्ययन के अतिरिक्त लेखकों में क्रिस पार्क, टोनी न्गो, जननी सैकुमार, कार्टर आर. पामर, अनीस शाहनी और विलियम जे. रोमानो शामिल हैं।
अध्ययन को राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान (R01AG071465 और R01AG065541), राष्ट्रीय सामान्य चिकित्सा विज्ञान संस्थान (T32GM007752), अमेरिकी रक्षा विभाग (W81XWH-21-10642), ब्रूस फोर्ड और ऐनी स्मिथ बंडी फाउंडेशन, लैरी एल. हिलब्लॉम द्वारा समर्थित किया गया था। फाउंडेशन और कैलिफोर्निया इंस्टीट्यूट फॉर रीजनरेटिव मेडिसिन (EDUC4-12813-01)।
