आंत शरीर में एक नाजुक संतुलन बनाए रखती है, पोषक तत्वों और पानी को अवशोषित करती है और आंत के माइक्रोबायोम के साथ स्वस्थ संबंध बनाए रखती है, लेकिन सीलिएक रोग, अल्सरेटिव कोलाइटिस और क्रोहन रोग जैसी स्थितियों में आंत के कुछ हिस्सों में यह संतुलन बाधित हो जाता है। वैज्ञानिक पूरी तरह से यह नहीं समझ पाए हैं कि अंग के विभिन्न क्षेत्र पर्यावरण में होने वाले परिवर्तनों का विरोध कैसे करते हैं या उनके अनुकूल कैसे ढलते हैं और बीमारी में यह कैसे बाधित होता है।
अब, ब्रॉड इंस्टीट्यूट ऑफ एमआईटी और हार्वर्ड और मैसाचुसेट्स जनरल अस्पताल के शोधकर्ताओं ने पूरे चूहे की आंत का विश्लेषण किया है, स्वस्थ आंत में जीन अभिव्यक्ति और कोशिका की स्थिति और स्थान का मानचित्रण किया है और सूजन जैसी गड़बड़ी के जवाब में। उन्होंने अंग के विभिन्न क्षेत्रों में कोशिका प्रकारों और स्थितियों के सख्त विनियमन की पहचान की, साथ ही बृहदान्त्र के एक अद्वितीय खंड की पहचान की जो प्रतिरक्षा संकेतों द्वारा नियंत्रित होता है। जो निष्कर्ष सामने आते हैं प्रकृतिगड़बड़ी के प्रति आंत की आश्चर्यजनक अनुकूलन क्षमता और लचीलेपन को प्रकट करता है और इस बात पर विचार करने के महत्व पर प्रकाश डालता है कि कोशिका प्रक्रियाएं कैसे विनियमित होती हैं और ऊतक या अंग के विभिन्न हिस्सों में भिन्न होती हैं।
“आंत और विशेष रूप से बृहदान्त्र का दशकों से अध्ययन किया गया है, लेकिन इसे पहले इस तरह से चित्रित नहीं किया गया है, और यह दोनों हमें कई अलग-अलग अध्ययनों का पुनर्मूल्यांकन करने के लिए मजबूर करते हैं और भविष्य के शोध के लिए एक खिड़की खोलते हैं,” टोफिक मायासी ने कहा। चेन्हाओ ली के साथ अध्ययन के सह-प्रथम लेखक। मायासी और ली रामनिक ज़ेवियर की प्रयोगशाला में पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता हैं, जो ब्रॉड में एक मुख्य संस्थान सदस्य, मैसाचुसेट्स जनरल हॉस्पिटल (एमजीएच) में सेंटर फॉर कम्प्यूटेशनल एंड इंटीग्रेटिव बायोलॉजी के सदस्य और अध्ययन के वरिष्ठ लेखक हैं।
मायासी ने कहा, “यह काम दर्शाता है कि आपको वास्तव में किसी दिए गए अंग को नियंत्रित करने वाले स्थानिक संबंधों को अपनी सोच में एकीकृत करना होगा, और हमें उम्मीद है कि हमारा अध्ययन एक मंच और रूपरेखा प्रदान करता है जो पिछली और भविष्य की खोजों दोनों को संदर्भ में रखने में मदद करता है।”
जेवियर ब्रॉड के इम्यूनोलॉजी प्रोग्राम के निदेशक हैं, साथ ही हार्वर्ड मेडिकल स्कूल में मेडिसिन के कर्ट जे. इस्सेलबैकर प्रोफेसर, सेंटर फॉर कम्प्यूटेशनल एंड इंटीग्रेटिव बायोलॉजी के निदेशक और एमजीएच में आणविक जीवविज्ञान विभाग के सदस्य और सह-निदेशक हैं। एमआईटी में माइक्रोबायोम इंफॉर्मेटिक्स और थेरेप्यूटिक्स केंद्र।
जेवियर ने कहा, “हमने पूरी आंत का खाका तैयार कर लिया है और यह एक उल्लेखनीय उपलब्धि है।” “अब हमारे पास पूरे अंग का अध्ययन करने, आहार, माइक्रोबायोम और गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल रोग से जुड़े आनुवंशिक वेरिएंट और प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं के प्रभाव की जांच करने और कई अन्य प्रयोगों को डिजाइन करने का एक तरीका है।”
आंत का मानचित्रण
आंत के पिछले कई अध्ययनों में एक डिश में कोशिकाओं या अंग जैसी कोशिकाओं के संयोजन को देखा गया। हालांकि इस तरह के दृष्टिकोण बीमारी में शामिल विशिष्ट आनुवंशिक वेरिएंट के कार्य का अध्ययन करने के लिए एक नियंत्रित वातावरण प्रदान करते हैं, लेकिन वे यह नहीं बताते हैं कि किसी अक्षुण्ण अंग के विभिन्न हिस्सों की कोशिकाएं बीमारी लाने के लिए कैसे बातचीत करती हैं।
2021 में, मायासी, जिन्होंने आंत में प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं का अध्ययन करते हुए अपनी पीएचडी बिताई, ने एक कम्प्यूटेशनल जीवविज्ञानी ली के साथ मिलकर स्थानिक ट्रांसक्रिप्टोमिक्स और कम्प्यूटेशनल दृष्टिकोण का उपयोग करके पूरे माउस छोटी आंत और बृहदान्त्र में जीन अभिव्यक्ति का एक व्यापक मानचित्र बनाया।
शोधकर्ताओं को आश्चर्य हुआ, जब कुछ कारक बदले तो आंत की स्थानिक संरचना – विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं और उनके द्वारा व्यक्त जीनों की सापेक्ष स्थिति – अपेक्षाकृत स्थिर रही। यह आंत माइक्रोबायोटा के साथ और बिना जानवरों में और रात में या दिन के दौरान एकत्र किए गए ऊतकों में समान रहा, जिससे पता चला कि न तो माइक्रोबायोम और न ही सर्कैडियन लय ने स्थानिक परिदृश्य को प्रभावित किया।
आंत में लचीलेपन के लक्षण भी दिखे। जब मायासी ने सूजन पैदा करने वाले अणु से जानवरों का इलाज किया, तो जीन अभिव्यक्ति और कोशिका स्थानिक वितरण बदल गया, लेकिन एक महीने बाद सामान्य स्थिति में लौटने के संकेत दिखे, और तीन महीने में लगभग पूरी तरह से ठीक हो गए। निष्कर्षों से पता चलता है कि सूजन के कारण होने वाले परिवर्तनों से उबरने की आंत की क्षमता आंतों के स्वास्थ्य और कार्य के लिए महत्वपूर्ण हो सकती है।
ली ने कहा, “एक कम्प्यूटेशनल जीवविज्ञानी के रूप में, इस तरह के अनूठे डेटासेट को तैयार करने और उसकी खोज करने में शामिल होना रोमांचक है।” “यह स्थानिक डेटा का विश्लेषण करने के लिए उपकरण विकसित करने का द्वार खोलता है और छोटी और बड़ी आंत पर भविष्य के अध्ययन के डिजाइन की जानकारी देता है।”
प्रतिरक्षा नियंत्रण
यद्यपि आंत कई प्रभावों के प्रति स्थिर थी, अंग के भीतर अद्वितीय स्थान आंत के माइक्रोबायोटा से प्रभावित हुए और अनुकूलन के लक्षण दिखाई दिए। जिन चूहों में सामान्य माइक्रोबायोम था, उन्होंने रोगाणु-मुक्त चूहों की तुलना में बृहदान्त्र के एक विशिष्ट क्षेत्र में अद्वितीय जीन व्यक्त किए। एकल-कोशिका आरएनए अनुक्रमण का उपयोग करते हुए, लेखकों ने पाया कि परिवर्तन तीन संरचनात्मक कोशिका प्रकारों में हुए। विशेष रूप से, गॉब्लेट कोशिकाएं – कप के आकार की कोशिकाएं जो बलगम का स्राव करती हैं – उन जीनों को केवल ILC2s, एक प्रकार की प्रतिरक्षा कोशिका की उपस्थिति में व्यक्त करती हैं।
इसके बाद, शोधकर्ताओं ने यह अध्ययन करने के लिए अपनी विधि लागू करने की योजना बनाई है कि सेक्स, आहार, खाद्य एलर्जी और सूजन आंत्र रोग जैसी स्थितियों के लिए आनुवंशिक जोखिम कारकों सहित अन्य कारक आंत के स्थानिक परिदृश्य को कैसे प्रभावित करते हैं। वे यह भी स्पष्ट करने की उम्मीद करते हैं कि चूहों में निष्कर्ष किस हद तक मानव आंत में स्थानिक नियंत्रण से संबंधित हैं।
