Olfactory neuroepithelium biomarker platform: a proof from Alzheimer's disease
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि नासिका मृदु-ब्रश स्वैब (nasal soft-brush swabs) के साथ घ्राण तंत्रिका उपकला (olfactory neuroepithelium) की सिंगल-सेल वेस्टर्न ब्लॉटिंग को संयोजित करने वाला एक गैर-आक्रामक प्लेटफॉर्म, रक्त-आधारित दृष्टिकोणों की तुलना में अल्जाइमर रोग के बायोमार्कर का बेहतर नैदानिक पता लगाने में सक्षम है।
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मस्तिष्क को समझने के लिए, वैज्ञानिक अक्सर एक कठिन विरोधाभास का सामना करते हैं: यह कि मस्तिष्क कैसे काम करता है, और यह कैसे विफल होता है, इसके सबसे महत्वपूर्ण सुराग एक खोपड़ी के भीतर बंद हैं जिसे बिना बड़ी सर्जरी के खोला नहीं जा सकता। दशकों से, शोधकर्ता इसके भीतर क्या हो रहा है, यह देखने के लिए अप्रत्यक्ष तरीकों पर निर्भर रहे हैं, जैसे कि रक्त के नमूनों का विश्लेषण करना या महंगे, आक्रामक स्कैन का उपयोग करना। जबकि रक्त परीक्षण अल्जाइमर जैसी मस्तिष्क की बीमारियों के संकेतों का पता लगाने के लिए एक लोकप्रिय उपकरण बन गए हैं, वे उन अणुओं को मापते हैं जो अपने स्रोत से बहुत दूर तक यात्रा कर चुके होते हैं, और अक्सर रास्ते में शरीर की अन्य प्रणालियों द्वारा पतला या परिवर्तित कर दिए जाते हैं। यह न्यूरॉन्स के भीतर होने वाले विशिष्ट परिवर्तनों को देखना कठिन बना देता है। हालाँकि, नाक में ऊतक का एक छोटा, सुलभ हिस्सा एक अनूठा झरोखा प्रदान करता है। ओल्फैक्ट्री न्यूरोएपिथेलियम (olfactory neuroepithelium), जो नासिका गुहा में ऊपर स्थित होता है, में परिपक्व न्यूरॉन्स होते हैं जो सीधे मस्तिष्क से जुड़े होते हैं। शरीर के अन्य हिस्सों के विपरीत, ये न्यूरॉन्स केवल पास ही नहीं हैं; वे केंद्रीय तंत्रिका तंत्र का हिस्सा हैं, जो मस्तिष्क के समान जैविक वातावरण साझा करते हैं। यह उन्हें बिना खोपड़ी में छेद किए बीमारी के शुरुआती संकेतों को खोजने के लिए एक संभावित खजाना बनाता है।
जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने इन न्यूरॉन्स को सीधे देखने का एक नया तरीका विकसित किया है, जिससे एक ऐसा प्लेटफॉर्म तैयार हुआ है जो अल्जाइमर रोग का पता लगाने के तरीके को बदल सकता है। रक्त पर निर्भर रहने के बजाय, जो एक शोर वाला और अप्रत्यक्ष संकेत हो सकता है, उन्होंने नाक से कोशिकाओं को धीरे से एकत्र करने और उनके अंदर के प्रोटीन का एक-एक करके विश्लेषण करने की एक विधि तैयार की है। यह प्रक्रिया एक सरल, गैर-आक्रामक स्वाब (swab) से शुरू होती है, जो एक नरम ब्रश की तरह है, जिसका उपयोग नासिका पट (nasal septum) के पिछले हिस्से से कोशिकाओं को एकत्र करने के लिए किया जाता है। यह विशिष्ट स्थान ओल्फैक्ट्री न्यूरोएपिथेलियम से समृद्ध है। एक बार एकत्र होने के बाद, कोशिकाओं को केवल गिना या समूहबद्ध नहीं किया जाता है; उन्हें सिंगल-सेल वेस्टर्न ब्लॉटिंग (single-cell Western blotting) नामक तकनीक का उपयोग करके व्यक्तिगत रूप से अलग और परीक्षित किया जाता है। यह उन्नत विधि वैज्ञानिकों को यह देखने की अनुमति देती है कि प्रत्येक विशिष्ट कोशिका में कौन से प्रोटीन मौजूद हैं, जिससे परिपक्व न्यूरॉन्स, अपरिपक्व न्यूरॉन्स और अन्य सहायक कोशिकाओं के बीच अंतर किया जा सके। इन व्यक्तिगत न्यूरॉन्स के भीतर प्रोटीन को देखकर, शोधकर्ता अल्जाइमर रोग में होने वाले विशिष्ट रासायनिक परिवर्तनों का पता लगा सकते हैं, जैसे कि 'टाउ' (tau) नामक प्रोटीन के एक क्षतिग्रस्त रूप का जमाव।
शोधकर्ताओं ने इस दृष्टिकोण का परीक्षण लोगों के एक समूह पर किया, जिसमें बीस स्वस्थ व्यक्ति, पंद्रह हल्के संज्ञानात्मक दोष (mild cognitive impairment) वाले व्यक्ति और नैदानिक रूप से अल्जाइमर के निदान वाले बत्तीस मरीज शामिल थे। उन्होंने टाउ प्रोटीन के एक विशिष्ट संस्करण पर ध्यान केंद्रित किया जो एक सटीक स्थान पर परिवर्तित हुआ था, जिसे थ्रोनिन 181 (threonine 181) पर फॉस्फोराइलेटेड टाउ के रूप में जाना जाता है। जब उन्होंने प्रतिभागियों की नाक से एकत्र किए गए न्यूरॉन्स का विश्लेषण किया, तो उन्हें एक स्पष्ट पैटर्न मिला। स्वस्थ व्यक्तियों में इस क्षतिग्रस्त प्रोटीन का स्तर कम था, जबकि अल्जाइमर के रोगियों में यह स्तर काफी अधिक था। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि हल्के संज्ञानात्मक दोष वाले लोग, जो अक्सर स्वास्थ्य और पूर्ण बीमारी के बीच के कठिन मध्य क्षेत्र में होते हैं, का स्तर स्वस्थ समूह और अल्जाइमर समूह दोनों से अलग था। यह सुझाव देता है कि यह विधि बीमारी का बहुत प्रारंभिक चरण में पता लगाने में सक्षम है, यानी आणविक बदलाव शुरू होते ही उन्हें पकड़ लेती है।
यह देखने के लिए कि क्या यह नया तरीका वास्तव में वर्तमान में उपलब्ध तरीकों से बेहतर था, टीम ने उन्हीं लोगों के रक्त परीक्षणों के साथ अपने परिणामों की तुलना की। उन्होंने अत्यधिक संवेदनशील मशीनों का उपयोग करके रक्त प्लाज्मा में उन्हीं क्षतिग्रस्त टाउ प्रोटीनों को मापा। हालांकि रक्त परीक्षणों ने स्वस्थ लोगों की तुलना में अल्जाइमर के रोगियों में प्रोटीन के उच्च स्तर को दिखाया, लेकिन वे हल्के संज्ञानात्मक दोष वाले समूह को स्वस्थ समूह से अलग करने में विफल रहे। रक्त के स्तर इतने समान थे कि अंतर बताना मुश्किल था। इसके विपरीत, नासिका न्यूरॉन्स के विश्लेषण ने तीनों समूहों को स्पष्ट रूप से अलग कर दिया। जब शोधकर्ताओं ने बीमारी का निदान करने में प्रत्येक पद्धति की प्रभावशीलता की गणना की, तो नासिका न्यूरॉन परीक्षण रक्त परीक्षण की तुलना में काफी बेहतर प्रदर्शन कर रहा था। यह उस स्तर की सटीकता के साथ बीमारी की पहचान करने में सक्षम था जो रक्त परीक्षण नहीं कर सका, क्योंकि यह प्रोटीन को सीधे न्यूरॉन्स के भीतर मापता है जहाँ बीमारी शुरू होती है, न कि रक्तप्रवाह में लीक होने और अन्य संकेतों के साथ मिलने का इंतजार करता है।
अध्ययन ने अन्य संभावित मार्करों को भी देखा, जैसे कि क्षतिग्रस्त टाउ का एक अलग रूप और एक प्रोटीन जिसे TDP-43 कहा जाता है, जो अन्य प्रकार के न्यूरोडीजेनेरेटिव विकारों से जुड़ा है। हालांकि टीम इन अन्य मार्करों को कुछ रोगियों में पहचानने में सक्षम थी, लेकिन परिणाम पहले प्रकार के टाउ जितने सुसंगत या स्पष्ट नहीं थे। यह इंगित करता है कि हालांकि यह प्लेटफॉर्म बहुमुखी है, इसे प्रत्येक प्रकार के रोग मार्कर को उसी उच्च सटीकता के साथ पहचानने के लिए और अधिक परिष्करण की आवश्यकता हो सकती है। शोधकर्ता अपनी अध्ययन की सीमाओं को स्वीकार करते हैं, जिनमें प्रतिभागियों की अपेक्षाकृत कम संख्या और यह तथ्य शामिल है कि निदान नैदानिक अवलोकन पर आधारित था न कि स्पाइनल फ्लूइड विश्लेषण या ब्रेन स्कैन जैसे अधिक आक्रामक पुष्ट परीक्षणों पर। वे यह भी नोट करते हैं कि उनका अध्ययन समय का एक क्षण मात्र था, इसलिए वे अभी यह नहीं कह सकते कि ये मार्कर वर्षों में कैसे बदलते हैं। हालांकि, मुख्य निष्कर्ष कायम है: नाक का एक सरल, बिना सुई वाला स्वाब मस्तिष्क के न्यूरॉन्स के भीतर क्या हो रहा है, इसका सीधा, उच्च-रिज़ॉल्यूशन दृश्य प्रदान कर सकता है।
यह कार्य मस्तिष्क रोगों के निदान के बेहतर तरीकों की खोज में एक महत्वपूर्ण प्रगति का प्रतिनिधित्व करता है। यह सिद्ध करके कि नाक मस्तिष्क के लिए एक विश्वसनीय खिड़की के रूप में कार्य कर सकती है, शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया है कि मस्तिष्क को समझने के लिए हमें हमेशा पूरे शरीर को देखने की आवश्यकता नहीं होती है। जीवित न्यूरॉन्स के भीतर प्रोटीन को मापने की क्षमता उस स्पष्टता का स्तर प्रदान करती है जो रक्त परीक्षण सरल रूप से नहीं दे सकते। चूंकि अल्जाइमर के उपचार सबसे प्रभावी तब होते हैं जब उन्हें शुरुआती चरण में शुरू किया जाता है, इसलिए एक ऐसे उपकरण का होना जो बीमारी का पता उसके शुरुआती चरणों में लगा सके, इससे पहले कि महत्वपूर्ण क्षति हो जाए, परिवर्तनकारी हो सकता है। यहाँ वर्णित प्लेटफॉर्म केवल एक नया परीक्षण नहीं है; यह मस्तिष्क तक पहुँचने के बारे में सोचने का एक नया तरीका है, जो नाक के एक साधारण, रोज़मर्रा के कार्य जैसे स्वाब को एक शक्तिशाली नैदानिक उपकरण में बदल देता है जो एक दिन लाखों लोगों की मदद कर सकता है।
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