An Epigenetic Signature of Vulnerable Neurons is Under Selective Pressure Associated with Longevity Across Placental Mammals.
240 प्लेसेंटल स्तनधारियों में एपिजेनोमिक्स और एआई को एकीकृत करते हुए, यह अध्ययन प्रकट करता है कि न्यूरोडीजेनेरेटिव भेद्यता को चलाने वाले कोशिका-प्रकार-विशिष्ट उम्र बढ़ने के कार्यक्रम दीर्घायु प्रजातियों में विशिष्ट चयनात्मक दबावों के अधीन हैं, जो उम्र बढ़ने के एक एकल मास्टर रेगुलेटर की धारणा को चुनौती देते हैं।
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उम्र उन बीमारियों के लिए सबसे बड़ा जोखिम कारक है जो धीरे-धीरे मस्तिष्क को नष्ट कर देती हैं, जैसे कि अल्जाइमर। ये स्थितियाँ मस्तिष्क के हर हिस्से को समान रूप से प्रभावित नहीं करती हैं; इसके बजाय, वे विशिष्ट प्रकार की तंत्रिका कोशिकाओं (नर्व सेल्स) को निशाना बनाती हैं और अन्य को अछूता छोड़ देती हैं। वैज्ञानिक लंबे समय से यह समझने की कोशिश कर रहे हैं कि ऐसा क्यों होता है। क्या कोई एक स्विच है जो उम्र बढ़ने के साथ बंद हो जाता है, या यह प्रक्रिया अधिक जटिल है? इस उत्तर को खोजने के लिए, शोधकर्ता अक्सर इस बात पर गौर करते हैं कि विभिन्न जानवर कैसे उम्र बढ़ाते हैं। कुछ स्तनधारी, जैसे कि चमगादड़ या कुछ व्हेल, दशकों तक जीवित रहते हैं, जबकि अन्य, जैसे कि चूहे, केवल कुछ ही वर्षों तक जीवित रहते हैं। इन जानवरों के जीव विज्ञान की तुलना करके, वैज्ञानिक उन आनुवंशिक नियमों को खोजने की उम्मीद करते हैं जो कुछ प्रजातियों को लंबी, स्वस्थ जिंदगी जीने की अनुमति देते हैं। यह अध्ययन उस विचार को एक कदम आगे ले जाता है और न केवल पूरे जानवरों को देखता है, बल्कि उनके मस्तिष्क के भीतर की सूक्ष्म, व्यक्तिगत कोशिकाओं को देखता है, यह सवाल करते हुए कि एक तंत्रिका कोशिका के भीतर के बहुत विशिष्ट निर्देश यह कैसे निर्धारित कर सकते हैं कि वह समय के बीतने के साथ जीवित रहेगी या नहीं।
कार्नेगी मेलन यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं के एक दल ने उन छिपे हुए निर्देशों का मानचित्र बनाने का लक्ष्य रखा जो मस्तिष्क की कोशिकाओं के उम्र बढ़ने को नियंत्रित करते हैं। उन्होंने एक विशाल कंप्यूटर मॉडल बनाया जो 240 अलग-अलग प्रजातियों के प्लेसेंटल स्तनधारियों के आनुवंशिक ब्लूप्रिंट को देख सकता था, जिसमें छोटे छछूंदरों से लेकर विशाल व्हेल तक शामिल थे। केवल जीन को पढ़ने के बजाय, टीम ने डीएनए के "खुले" और "बंद" स्विचों को देखा। डीएनए को किताबों के पुस्तकालय के रूप में सोचें; कुछ किताबें ऐसी अलमारियों पर रखी जाती हैं जहाँ उन्हें आसानी से पढ़ा जा सके (खुली), जबकि अन्य बेसमेंट में बंद (बंद) रखी जाती हैं। शोधकर्ताओं ने यह अनुमान लगाने के लिए आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस का उपयोग किया कि 240 प्रजातियों की मस्तिष्क कोशिकाओं में कौन सी किताबें खुली थीं और फिर उन पैटर्न की तुलना प्रत्येक प्रजाति के जीवनकाल से की। उन्होंने पाया कि लंबे समय तक जीवित रहने वाले जानवरों की कोशिकाओं में खुले और बंद स्विचों के बहुत विशिष्ट पैटर्न थे जो कम समय तक जीवित रहने वाले जानवरों से भिन्न थे। महत्वपूर्ण रूप बात यह थी कि ये पैटर्न हर प्रकार की कोशिका के लिए एक समान नहीं थे। लंबे समय तक जीवित रहने वाली प्रजातियों में, ऊर्जा उत्पादन में मदद करने वाले जीन के पास के स्विच कुछ प्रकार की तंत्रिका कोशिकाओं में बंद रखे गए थे, जबकि सूजन (इन्फ्लेमेशन) को नियंत्रित करने वाले जीन के पास के स्विच ग्लिया नामक सहायता कोशिकाओं में अलग तरह से प्रबंधित किए गए थे। यह सुझाव देता है कि उम्र बढ़ने के लिए कोई एक मास्टर स्विच नहीं है; इसके बजाय, विभिन्न कोशिका प्रकार जीवित रहने के लिए अपने स्वयं के अद्वितीय नियमों का पालन करते हैं।
इसके बाद टीम ने मानव मस्तिष्क की ओर ध्यान आकर्षित किया ताकि यह देखा जा सके कि क्या ये विकासवादी नियम हम पर भी लागू होते हैं। उन्होंने प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स से प्राप्त आनुवंशिक डेटा का विश्लेषण किया, जो सोचने और याददाश्त के लिए महत्वपूर्ण क्षेत्र है, जिसे 24 से 94 वर्ष की आयु के बीच के 69 मानव दाताओं से लिया गया था। एक नए मशीन लर्निंग तरीके का उपयोग करते हुए, उन्होंने शरीर के सामान्य वातावरण (सिस्टमिक एजिंग) से आने वाले उम्र बढ़ने के संकेतों को उन संकेतों से अलग किया जो कोशिका के अपने विशिष्ट (इंट्रिन्सिक एजिंग) थे। उन्होंने एक आश्चर्यजनक बात पाई: जो कोशिकाएं उम्र बढ़ने के साथ मरने के लिए सबसे अधिक संभावित थीं, वे वे नहीं थीं जो पारंपरिक अर्थों में "पुरानी" दिखती थीं। इसके बजाय, सबसे संवेदनशील कोशिकाएं वे थीं जो अपने आंतरिक प्रोग्रामिंग में अभी भी "युवा" दिख रही थीं। ये कोशिकाएं, विशेष रूपकर कुछ निरोधात्मक (इनहिबिटरी) तंत्रिका कोशिकाएं जो मस्तिष्क की गतिविधि को शांत करने में मदद करती हैं, संघर्ष करती हुई प्रतीत होती थीं। वे उच्च तनाव और अपने आंतरिक ऊर्जा कारखानों में क्षति के संकेत दिखा रही थीं, फिर भी उन्होंने अभी तक उन सुरक्षात्मक कार्यक्रमों को सक्रिय नहीं किया था जिन्हें अधिक लचीली कोशिकाओं ने चालू कर दिया था। इसके विपरीत, जो कोशिकाएं सबसे लंबे समय तक जीवित रहीं, वे थीं जिन्होंने तनाव को संभालने के लिए अपने आंतरिक निर्देशों को सफलतापूर्वक अपडेट कर लिया था।
यह पैटर्न तब भी सही रहा जब शोधकर्ताओं ने अल्जाइमर रोग से प्रभावित मस्तिष्क देखे। अल्जाइमर के रोगियों में, गायब होने वाली कोशिकाएं वही थीं जो सामान्य उम्र बढ़ने के दौरान भी संवेदनशील थीं। अध्ययन ने दिखाया कि जीवित रहने वाली कोशिकाएं वे थीं जिन्होंने अपनी ऊर्जा उत्पादन प्रणालियों को चालू रखने में सफलता प्राप्त की थी और सुरक्षात्मक जीन को सफलतापूर्वक सक्रिय किया था। जो कोशिकाएं मर गईं, वे वे थीं जो इन समायोजनों को करने में विफल रहीं, जिससे वे क्षति के प्रति असुरक्षित रह गईं। शोधकर्ताओं ने यह भी पाया कि वे विशिष्ट आनुवंशिक स्विच जो इन संवेदनशील मानव कोशिकाओं में खुले थे, वही स्विच थे जो लंबे समय तक जीवित रहने वाले स्तनधारियों में विकासवादी रूप से दबा दिए गए थे। दूसरे शब्दों में, प्रकृति ने पहले ही समझ लिया था कि इन विशिष्ट कोशिकाओं में कुछ स्विचों को खुला रखना लंबी उम्र के लिए खतरनाक है, और लंबे समय तक जीवित रहने वाली प्रजातियों ने इन स्विचों को बंद रखने के लिए विकसित किया था।
मानव मस्तिष्क कोशिकाओं के उम्र बढ़ने और लंबे समय तक जीवित रहने वाले स्तनधारियों के बीच के संबंधों को जोड़कर, शोधकर्ताओं ने आनुवंशिक क्षेत्रों के एक विशिष्ट सेट की पहचान की जो संवेदनशीलता के हस्ताक्षर (सिग्नेचर) के रूप में कार्य करते हैं। ये क्षेत्र नियंत्रित करते हैं कि तंत्रिका कोशिकाएं तनाव को कैसे संभालती हैं और अपने कनेक्शन को कैसे बनाए रखती हैं। अध्ययन यह सुझाव देता है कि कुछ मस्तिष्क कोशिकाओं के मरने और अन्य के जीवित रहने का कारण यादृच्छिक (रैंडम) नहीं है; यह इस बात से निर्धारित होता है कि क्या वे कोशिकाएं समय की चुनौतियों से निपटने के लिए अपने आंतरिक आनुवंशिक निर्देशों को सफलतापूर्वक अपडेट कर सकती हैं। निष्कर्ष उम्र बढ़ने के एक एकल, सार्वभौमिक कारण के विचार के विरुद्ध तर्क देते हैं। इसके बजाय, वे एक जटिल परिदृश्य की ओर इशारा करते हैं जहाँ विभिन्न कोशिका प्रकारों को अलग-अलग चुनौतियों का सामना करना पड़ता है, और उत्तरजीविता इस बात पर निर्भर करती है कि एक कोशिका अपने अद्वितीय आनुवंशिक कार्यक्रम को अनुकूलित करने में कितनी सक्षम है। यह कार्य न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों को देखने का एक नया तरीका प्रदान करता है, जो यह सुझाव देता है कि मस्तिष्क की रक्षा करने की कुंजी संवेदनशील कोशिकाओं को पृथ्वी पर सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाली प्रजातियों की लचीलापन देखने के लिए अपने आंतरिक निर्देशों को अपडेट करने में मदद करने में निहित हो सकती है।
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