Enabling predictive modeling of molecular connections between fermented foods and human inflammation through a paired dataset of cell-based models and multi-omics approaches

द दशकों से, लोग दही, सॉरक्राउट और किमची जैसे किण्वित (fermented) खाद्य पदार्थों की ओर मुड़े हैं, जो उनके तीखे स्वादों और बेहतर स्वास्थ्य के वादे से आकर्षित होते हैं। विज्ञान लंबे समय से इस विचार का समर्थन करता आया है कि ये खाद्य पदार्थ सूक्ष्म जीवित जीवों और उनके द्वारा उत्पादित रासायनिक पदार्थों की एक विशाल श्रृंखला से समृद्ध हैं। हाल के अध्ययनों ने दिखाया है कि इन खाद्य पदार्थों को खाने से शरीर की आंतरिक अग्नि, जिसे सूजन (inflammation) के रूप में जाना जाता है, शांत हो सकती है और हमारे पेट में रहने वाले सूक्ष्मजीवों के समुदाय को अधिक विविध होने में मदद मिल सकती है। हालांकि, जबकि शोधकर्ताओं ने इन खाद्य पदार्थों के अवयवों का मानचित्र बनाया है और उनके सामान्य लाभों का अवलोकन किया है, वह विशिष्ट घटनाओं की श्रृंखला जो एक चम्मच किण्वित खाद्य पदार्थ को एक शांत प्रतिरक्षा प्रणाली से जोड़ती है, एक रहस्य बनी हुई है। हम जानते हैं कि भोजन मदद करता है, लेकिन हम भोजन के सूक्ष्मजीवों, उनके रासायनिक उपोत्पादों और हमारी आंतों को रेखांकित करने वाली मानव कोशिकाओं के बीच होने वाली आणविक बातचीत को पूरी तरह से नहीं समझते हैं।

शोधकर्ताओं की एक टीम ने इन अंतःक्रियाओं का एक विस्तृत मानचित्र बनाकर इस पहेली को सुलझाने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम उठाया है। उन्होंने किराने की दुकानों की अलमारियों पर मिलने वाले विभिन्न उत्पादों का प्रतिनिधित्व करने वाले 100 से अधिक अलग-अलग प्रकार के व्यावसायिक रूप से उपलब्ध किण्वित खाद्य पदार्थों को एकत्र करके शुरुआत की। केवल खाद्य पदार्थ का अलग से विश्लेषण करने के बजाय, उन्होंने प्रयोगशाला सेटिंग में मानव कोशिकाओं को रखा और उन्हें इन खाद्य पदार्थों के संपर्क में लाया ताकि यह देखा जा सके कि कोशिकाएं कैसे प्रतिक्रिया करती हैं। पूर्ण चित्र प्राप्त करने के लिए, वैज्ञानिक केवल एक विधि पर निर्भर नहीं रहे। उन्होंने खाद्य पदार्थों की रासायनिक संरचना को मापा, प्रत्येक नमूने में मौजूद विशिष्ट प्रकार के सूक्ष्मजीवों की पहचान की, और फिर यह देखा कि मानवीय कोशिकाओं के व्यवहार में खाद्य पदार्थों के उपचार के बाद कैसे परिवर्तन आए। खाद्य पदार्थ के डेटा को सीधे कोशिकाओं के डेटा से मिलाकर, उन्होंने एक व्यापक डेटासेट बनाया है जो किण्वित खाद्य पदार्थ की अनूठी संरचना को मानव ऊतकों में उत्पन्न होने वाली विशिष्ट जैविक प्रतिक्रिया से जोड़ता है।

इस कार्य का परिणाम डेटा का एक विशाल, खुला संग्रह है जो इस बात को जोड़ता है कि भोजन में क्या है और शरीर के भीतर क्या होता है। शोधकर्ताओं ने प्रत्येक उपचार के तहत मानव कोशिकाओं के विस्तृत आनुवंशिक प्रोफाइल तैयार किए, जिससे यह स्पष्ट हुआ कि जब कोशिकाएं विभिन्न किण्वित खाद्य पदार्थों के संपर्क में आईं तो कौन से जीन सक्रिय या निष्क्रिय हुए। उन्होंने इसे प्रत्येक खाद्य नमूने में पाए जाने वाले सूक्ष्मजीवों और मेटाबोलाइट्स के पूर्ण इन्वेंट्री के साथ जोड़ा। यह दृष्टिकोण वैज्ञानिकों को अनुमान लगाने से आगे बढ़कर भविष्य कहने वाले मॉडल (predictive models) बनाने की अनुमति देता है। ये मॉडल शोधकर्ताओं को उन विशिष्ट विचारों का परीक्षण करने में मदद कर सकते हैं कि किण्वित खाद्य पदार्थ के कौन से हिस्से सूजन को कम करने के लिए जिम्मेदार हैं। यह अध्ययन किसी एक "जादुई गोली" या सार्वभौमिक उपचार की पहचान करने का दावा नहीं करता है, बल्कि सटीक प्रश्न पूछने के लिए वैज्ञानिक समुदाय को आवश्यक कच्चा माल प्रदान करता है।

अपने सभी कच्चे डेटा और संसाधित फाइलों को जनता के लिए उपलब्ध कराकर, लेखकों ने भविष्य की खोज के लिए एक आधार तैयार किया है। यह संसाधन अन्य वैज्ञानिकों को शून्य से शुरुआत किए बिना किण्वित खाद्य पदार्थों के सूजन-रोधी प्रभावों के पीछे के आणविक तंत्रों की खोज करने में सक्षम बनाता है। यह कार्य सुझाव देता है कि कि यह समझने का मार्ग कि ये खाद्य पदार्थ स्वास्थ्य के उपकरण के रूप में कैसे कार्य करते हैं, खाद्य सामग्री और मानव जीव विज्ञान के बीच जटिल, बहु-स्तरीय संबंधों को देखने में निहित है। इस नए संसाधन के साथ, वैज्ञानिक समुदाय अब इस बारे में परिकल्पनाएं तैयार करने और उनका परीक्षण करने में सक्षम है कि किन्हीं विशिष्ट सूक्ष्मजीवों और रसायनों में किण्वित खाद्य पदार्थों के साथ मानव मार्गों के साथ कैसे परस्पर क्रिया होती है, जिससे मानव स्वास्थ्य का समर्थन करने के लिए इन खाद्य पदार्थों के उपयोग में अधिक सूचित रणनीतियों का मार्ग प्रशस्त होता है।