Long read sequencing reveals novel isoforms and spliceosome-mutant-enriched transcripts in AML and MDS

मानव शरीर के आनुवंशिक निर्देशों की कल्पना कुकबुक्स (पाक-कला की पुस्तकों) के एक विशाल पुस्तकालय के रूप में करें। प्रत्येक पुस्तक में प्रोटीन बनाने की रेसिपी होती है, जो वे कार्यकर्ता हैं जो हमारी कोशिकाओं को चलाने में मदद करते हैं। आमतौर पर, हम इन रेसिपीज़ को स्थिर मानते हैं: एक रेसिपी, एक व्यंजन। लेकिन वास्तव में, इस पुस्तकालय में एक चतुर विशेषता है जिसे "अल्टरनेटिव स्प्लिसिंग" (alternative splicing) कहा जाता है। यह एक ऐसे शेफ की तरह है जो एक ही रेसिपी बुक से अलग-अलग पन्ने काटकर मूल पाठ से ही पूरी तरह से नए और अद्वितीय व्यंजन बना सकता है।

लंबे समय तक, इन कुकबुक्स को पढ़ने की कोशिश करने वाले वैज्ञानिक एक ऐसी विधि का उपयोग कर रहे थे जैसे कि एक छोटी सी कुंजी के छेद (keyhole) के माध्यम से पुस्तकालय को देखना (शॉर्ट-रीड सीक्वेंसिंग)। वे पाठ के छोटे अंश देख सकते थे, लेकिन वे पूरी रेसिपी को नहीं जोड़ पाते थे या यह नहीं देख पाते थे कि पन्नों को कैसे पुनर्व्यवस्थित किया गया था। वे बनाए जा रहे "व्यंजनों" की पूरी तस्वीर देखने से चूक रहे थे।

नया दृष्टिकोण: एक वाइड-एंगल लेंस
इस अध्ययन ने एक बहुत बेहतर उपकरण का उपयोग करने का निर्णय लिया: ऑक्सफोर्ड नैनोपोर लॉन्ग-रीड सीक्वेंसिंग (Oxford Nanopore long-read sequencing)। इसे एक कुंजी के छेद को वाइड-एंगल लेंस से बदलने के रूप में सोचें जो आपको पहली पन्ने से लेकर आखिरी पन्ने तक, एक बार में पूरी कुकबुक देखने देता है। शोधकर्ताओं ने केवल कुछ किताबें ही नहीं देखीं; उन्होंने 71 विभिन्न नमूनों से लगभग 2 अरब पन्नों (रीड्स) को स्कैन किया।

पात्रों की टोली
उन्होंने जिस "पुस्तकालय" का परीक्षण किया उसमें शामिल थे:

• एक्यूट माइलॉयड ल्यूकेमिया (AML) और माइलोडिस्प्लास्टिक सिंड्रोम (MDS) जैसे रक्त कैंसर वाले रोगियों के 48 नमूने।
• उन 25 कैंसर नमूनों में उनके "एडिटिंग क्रू" (संपादन दल) में एक विशिष्ट गड़बड़ी (SRSF2, U2AF1, या SF3B1 जैसे जीन में म्यूटेशन) थी। ये म्यूटेशन इस बात को बिगाड़ देते हैं कि पन्नों को कैसे काटा और चिपकाया जाता है।
• स्वस्थ लोगों के 23 नमूने, जो एक कंट्रोल ग्रुप के रूप में कार्य करते हैं ताकि यह देखा जा सके कि एक "सामान्य" लाइब्रेरी कैसी दिखती है।

उन्होंने क्या पाया
पूरी किताबों को देखकर, टीम ने एक बड़ी खोज की: 174,162 नई रेसिपीज़ (नोवेल आइसोफॉर्म्स) जो मानक संदर्भ लाइब्रेरी से पूरी तरह गायब थीं, जिसका उपयोग अब तक हर कोई कर रहा था।

• वे वास्तविक हैं: शोधकर्ताओं ने केवल कागज पर ये रेसिपीज़ नहीं पाईं; उन्होंने रसोई की भी जांच की और पुष्टि की कि कई नई रेसिपीज़ वास्तव में प्रोटीन के रूप में बनाई जा रही थीं।
• "ग्लिच" (गड़बड़ी) का संबंध: उन्होंने देखा कि जिन नमूनों में "एडिटिंग क्रू" के म्यूटेशन थे, उनमें इन नई रेसिपीज़ का एक विशेष संग्रह था जो स्वस्थ लोगों के पास नहीं था। यह ऐसा है जैसे टूटे हुए संपादकों ने अनजाने में (या जानबूझकर) कैंसर के विशिष्ट व्यंजनों का एक नया मेनू तैयार कर दिया हो।
• सुरक्षा जाल: उन्हें इस बात के प्रमाण भी मिले कि कोशिका के पास एक गुणवत्ता नियंत्रण प्रणाली (जिसे नॉनसेन्स-मीडिएटेड डिके कहा जाता है) होती है। जब कोई नई रेसिपी इतनी खराब होती है कि वह एक दोषपूर्ण प्रोटीन बनाएगी, तो यह प्रणाली एक कचरा बीनने वाले की तरह काम करती है, जो समस्या पैदा करने से पहले दोषपूर्ण निर्देशों की पहचान करती है और उन्हें नष्ट कर देती है।

यह क्यों महत्वपूर्ण है
यह अध्ययन मानव लाइब्रेरी में मौजूद सभी संभावित रेसिपीज़, विशेष रूप से रक्त कैंसर में पाए जाने वाले अजीबोगरीब व्यंजनों का एक विशाल, अपडेटेड कैटलॉग प्रकाशित करने जैसा है। यह वैज्ञानिक समुदाय के लिए एक मुफ्त संसाधन है। अब, भले ही अन्य वैज्ञानिक पुराने "कीहोल" तरीके (शॉर्ट-रीड सीक्वेंसिंग) का उपयोग करें, वे इस नए कैटलॉग का उपयोग करके अपने स्वयं के डेटा में इन छिपी हुई रेसिपीज़ को पहचान और ढूंढ सकते हैं।

शोधकर्ताओं ने एक इंटरैक्टिव मैप भी बनाया है (जो उनकी वेबसाइट पर उपलब्ध है), जहाँ कोई भी इन स्प्लिसिंग पैटर्न को एक्सप्लोर कर सकता है, जिससे आनुवंशिक संपादन की जटिल दुनिया सभी के लिए सुलभ हो जाती है।