A positively selected microRNA controls a reversible aging program in striated muscle

जैसे-जैसे हम बूढ़े होते हैं, हमारी मांसपेशियां अक्सर अपनी ताकत और सहनशक्ति खो देती हैं, जिसे सार्कोपेनिया (sarcopenia) के रूप में जाना जाता है। यह गिरावट केवल थकान महसूस करने के बारे में नहीं है; यह इस बारे में एक मौलिक बदलाव है कि हमारी कोशिकाएं कैसे कार्य करती हैं। हमारे मांसपेशी तंतुओं (muscle fibers) के भीतर, माइटोकॉन्ड्रिया नामक छोटे पावर प्लांट विफल होने लगते हैं, जिससे कम ऊर्जा और अधिक अपशिष्ट (waste) उत्पन्न होता है। साथ ही, शरीर की प्राकृतिक रक्षा प्रणाली, जो आमतौर पर क्षति की मरम्मत में मदद करती है, असामान्य व्यवहार करने लगती है, जिससे निम्न-स्तर की, पुरानी सूजन (chronic inflammation) की स्थिति पैदा होती है जो ऊतकों को और अधिक नुकसान पहुँचाती है। ऊर्जा उत्पादन की विफलता और निरंतर सूजन का यह संयोजन उम्र बढ़ने की एक पहचान है, लेकिन यह गंभीर मांसपेशियों के रोगों और दिल के दौरे के बाद भी दिखाई देता है। वैज्ञानिक लंबे समय से संदेह कर रहे थे कि एक एकल आणविक स्विच (molecular switch) इस पूरी गिरावट के चक्र को नियंत्रित कर सकता है, लेकिन उस स्विच को खोजना कठिन रहा है।

एक नए अध्ययन ने ऐसे ही एक स्विच की पहचान की है: एक छोटा आनुवंशिक पदार्थ जिसे माइक्रो-आरएनए (microRNA) कहा जाता है, विशेष रूप से एक संस्करण जिसे miR-128-3p के रूप में जाना जाता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि यह अणु मांसपेशियों के स्वास्थ्य पर एक ब्रेक की तरह काम करता है। उम्रदराज शरीरों और रोगग्रस्त मांसपेशियों में, यह ब्रेक बहुत जोर से लगाया जाता है, जिससे ऊर्जा पैदा करने वाली मशीनरी बंद हो जाती है और सूजन अनियंत्रित हो जाती है। टीम ने खोजा कि एक विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए ड्रग का उपयोग करके इस ब्रेक को ढीला करने से, वे चूहों में मांसपेशियों के कार्य को बहाल करने, दिल के दौरे के बाद हृदय के प्रदर्शन में सुधार करने और यहाँ तक कि मांसपेशियों के गंभीर विकार (muscular dystrophy) से पीड़ित सूअरों की मदद करने में सक्षम थे। उपचार ने माइटोकॉन्ड्रिया को पुनर्जीवित करके और सूजन को शांत करके काम किया, जिससे प्रभावी रूप से ऊतक की आंतरिक स्थिति पर समय के पहिये को पीछे घुमा दिया।

इस खोज की यात्रा मानव आनुवंशिकी के अध्ययन से शुरू हुई। शोधकर्ताओं ने मानव डीएनए के एक विशिष्ट क्षेत्र की जांच की जिसे हमारे विकासवादी इतिहास के दौरान दृढ़ता से चुना गया था। इस क्षेत्र में miR-128-3p के लिए जीन मौजूद है। सैकड़ों हजारों लोगों के डेटा का विश्लेषण करके, उन्होंने पाया कि इस आनुवंशिक क्षेत्र में भिन्नताएं इस बात से जुड़ी थीं कि एक व्यक्ति की पकड़ (grip) कितनी मजबूत है और उसके फेफड़े कितनी अच्छी तरह कार्य करते हैं। ये दो चीजें समग्र स्वास्थ्य और दीर्घायु के सबसे विश्वसनीय संकेतकों में से हैं। आनुवंशिक संकेतों ने सुझाव दिया कि यह अणु इस महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है कि हमारी मांसपेशियां कैसे उम्र लेती हैं और वे कैसा प्रदर्शन करती हैं, जो संकेत देता है कि यह स्वयं उम्र बढ़ने की प्रक्रिया का एक प्रमुख नियामक (regulator) हो सकता है।

इस विचार का परीक्षण करने के लिए, वैज्ञानिकों ने चूहों का सहारा लिया। उन्होंने एक ड्रग विकसित किया, जो एक 'एंटीसेंस ओलिगोन्यूक्लियोटाइड' (antisense oligonucleotide) प्रकार का है, जो आनुवंशिक पदार्थ का एक छोटा धागा है जिसे miR-128-3p अणु से जुड़ने और उसे बेअसर करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। उन्होंने इस ड्रग को बहुत पुराने चूहों में इंजेक्ट किया, जो लगभग 86 सप्ताह के थे, जो मानव जीवन के अंतिम दशकों (late seventies or eighties) के बराबर है। उपचार सरल था: त्वचा के नीचे एक साप्ताहिक इंजेक्शन। कई महीनों के दौरान, उपचारित चूहों में उल्लेखनीय सुधार देखा गया। वे तार से लटकने के लिए काफी लंबे समय तक सक्षम थे, जो बहुत अधिक पकड़ शक्ति का प्रदर्शन करता था। वे थकान महसूस करने से पहले ट्रेडमिल पर अधिक दूरी तक भी दौड़ सके। केवल प्रदर्शन के अलावा, उपचारित चूहों ने वास्तव में लीन मसल मास (lean muscle mass) प्राप्त किया और शरीर की चर्बी कम की, जिससे उम्र बढ़ने के उस विशिष्ट पैटर्न को उलट दिया गया जहाँ मांसपेशियां सिकुड़ती हैं और वसा जमा होती है।

शोधकर्ताओं ने यह समझने के लिए कि यह कैसे हुआ, मांसपेशी कोशिकाओं के भीतर झाँका। उन्होंने पाया कि ड्रग ने माइटोकॉन्ड्रिया बनाने और बनाए रखने के लिए जिम्मेदार जीनों के एक समूह को सक्रिय कर दिया था। कोशिकाएं अधिक ऊर्जा का उत्पादन करने लगीं और अपने आंतरिक कचरे को अधिक कुशलता से साफ करने लगीं। साथ ही, ड्रग ने उन जीनों को बंद कर दिया जो सूजन और स्कारिंग (scarring) को बढ़ावा देते हैं। सूक्ष्मदर्शी के नीचे उपचारित मांसपेशी ऊतक अधिक युवा और स्वस्थ दिखाई दिए, जिनमें क्षति के कम संकेत और फाइबर का बेहतर संगठन था। इससे पता चलता है कि ड्रग केवल लक्षणों को ठीक नहीं कर रहा था बल्कि ऊर्जा उत्पन्न करने और तनाव का विरोध करने की कोशिका की क्षमता को बहाल करके गिरावट के मूल कारण को संबोधित कर रहा था।

टीम जानना चाहती थी कि क्या यह दृष्टिकोण अन्य मांसपेशियों की समस्याओं के लिए भी काम करेगा, न कि केवल प्राकृतिक उम्र बढ़ने के लिए। उन्होंने उन चूहों में ड्रग का परीक्षण किया जिन्हें दिल का दौरा पड़ा था, एक ऐसी स्थिति जहाँ रक्त के प्रवाह की कमी के कारण हृदय की मांसपेशी मर जाती है। इन जानवरों में, ड्रग या तो दिल के दौरे के दौरान या उसके तुरंत बाद दिया गया था। परिणाम आश्चर्यजनक थे। उपचारित हृदय अनियंत्रित हृदयों की तुलना में बहुत अधिक प्रभावी ढंग से रक्त पंप करते थे, और हृदय की मांसपेशी उतनी फैली या कमजोर नहीं हुई, जो दिल के दौरे के बाद एक सामान्य और खतरनाक जटिलता है। ड्रग ने स्कारिंग को कम करके और शेष मांसपेशी कोशिकाओं को स्वस्थ और ऊर्जावान रखकर हृदय ऊतक को ठीक करने में मदद की।

यह देखने के लिए कि क्या यह बड़े जानवरों और अधिक जटिल रोगों में अनुवादित हो सकता है, शोधकर्ताओं ने ड्यूशेन मस्कुलर डिस्ट्रॉफी (Duchenne muscular dystrophy) के सूअर मॉडल का उपयोग किया, जो एक गंभीर आनुवंशिक बीमारी है जो प्रगतिशील मांसपेशियों की बर्बादी और हार्ट फेलियर का कारण बनती है। सूअर, चूहों की तुलना में आकार और शरीर विज्ञान में मनुष्यों के बहुत करीब होते हैं, जिससे वे एक महत्वपूर्ण परीक्षण बन जाते हैं। सूअरों को आठ सप्ताह तक वही ड्रग उपचार दिया गया। परिणाम चूहों में देखे गए परिणामों के समान ही थे। उपचारित सूअरों ने बेहतर हृदय कार्य बनाए रखा, और उनके हृदय की मांसपेशियों में क्षति के कम संकेत मिले। उनके हृदय ऊतक के प्रोटीन का विस्तृत विश्लेषण प्रकट करता है कि ड्रग ने बीमारी के कारण उत्पन्न हुए अराजक आणविक वातावरण को सामान्य करने में मदद की, जिससे वह एक स्वस्थ हृदय की स्थिति के करीब आ गया।

इन सभी अलग-अलग परिदृश्यों में—उम्र बढ़ना, दिल का दौरा और आनुवंशिक रोग—ड्रग ने समान लाभकारी प्रभाव उत्पन्न किया। इसने लगातार ऊर्जा उत्पादन के लिए जीनों को चालू किया और सूजन तथा स्कारिंग के लिए जीनों को बंद कर दिया। यह सुझाव देता है कि मांसपेशियों की विफलता के विभिन्न कारणों के बावजूद, शरीर अक्सर उसी टूटी हुई स्थिति पर पहुँच जाता है: ऊर्जा की हानि और सूजन का उछाल। इस स्थिति को चलाने में मदद करने वाले एकल अणु को लक्षित करके, उपचार क्षति को उलटने में सक्षम रहा। निष्कर्ष बताते हैं कि miR-128-3p एक संरक्षित उम्र बढ़ने के कार्यक्रम (conserved aging program) का मास्टर रेगुलेटर है, और इसे रोकना क्षतिग्रस्त ऊतकों के कार्य को बहाल करने का एक शक्तिशाली तरीका हो सकता है।

अध्ययन ने इस दृष्टिकोण की सुरक्षा को भी संबोधित किया। ड्रग का परीक्षण बंदरों में किया गया था, जहाँ इसे छह महीने तक साप्ताहिक रूप से दिया गया। जानवरों में लिवर या किडनी की क्षति के कोई लक्षण नहीं दिखे, और उनकी रक्त रसायन स्थिर रही। यह एक महत्वपूर्ण कदम है, क्योंकि यह सुझाव देता है कि उपचार मनुष्यों में लंबे समय तक उपयोग के लिए सुरक्षित हो सकता है। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि ड्रग त्वचा के नीचे इंजेक्ट करने पर अच्छी तरह से काम करता है, जो जटिल वितरण प्रणालियों की आवश्यकता के बिना कंकाल की मांसपेशियों और हृदय दोनों तक पहुँचता है।

हालाँकि परिणाम उत्साहजनक हैं, शोधकर्ता सावधानी बरतते हुए कहते हैं कि यह एक प्रीक्लिनिकल अध्ययन है। यह कार्य जानवरों पर किया गया था, और जीवनकाल पर इसके दीर्घकालिक प्रभावों का अभी तक निर्धारण नहीं किया गया है। हालांकि, विभिन्न प्रजातियों और मांसपेशियों की चोट के विभिन्न प्रकारों में परिणामों की निरंतरता भविष्य के अनुसंधान के लिए एक मजबूत आधार प्रदान करती है। यह अध्ययन उम्र बढ़ने और बीमारी के बारे में एक नया दृष्टिकोण प्रदान करता है, जो बताता है कि वे केवल यादृच्छिक विफलताओं का संग्रह नहीं हैं बल्कि विशिष्ट, प्रतिवर्ती (reversible) आणविक कार्यक्रमों द्वारा संचालित होते हैं। इन कार्यक्रमों को नियंत्रित करने वाले स्विच की पहचान करके और उसे लक्षित करके, वैज्ञानिक ऐसी थेरेपी विकसित करने में सक्षम हो सकते हैं जो लोगों को अधिक समय तक अपनी ताकत और जीवंतता बनाए रखने में मदद करे, जिससे उस ऊतक पर समय के पहिये को पीछे घुमाया जा सके जो हमें चलते रहने में मदद करता है।