Mapping Endogenous Psychedelic Chemistry: Indolethylamine N-Methyltransferase (INMT) Localizes Proximal to the Golgi Apparatus of Human Neurons

दशकों से, वैज्ञानिक जानते हैं कि मानव मस्तिष्क मूड, धारणा और व्यवहार को नियंत्रित करने वाले रासायनिक संकेतों की एक विशाल श्रृंखला उत्पन्न करता है। इनमें से, साइकेडेलिक्स (psychedelics) के रूप में ज्ञात यौगिकों के एक समूह ने शोधकर्ताओं को लंबे समय से आकर्षित किया है, विशेष रूप से इसलिए क्योंकि वे शरीर के बाहर से लिए जाने पर चेतना में गहरे बदलाव ला सकते हैं। ऐसा ही एक यौगिक, N,N-डाइमिथाइलट्रिप्टामाइन, या DMT, कई पौधों में पाया जाता है जिनका उपयोग पारंपरिक समारोहों में किया जाता है और यह मानव अनुभव को शक्तिशाली रूप से बदलने के लिए जाना जाता है। जबकि यह स्थापित हो चुका है कि मानव शरीर के पास इस पदार्थ को बनाने की मशीनरी मौजूद है, एक महत्वपूर्ण रहस्य बना हुआ था: क्या मानव मस्तिष्क वास्तव में अपना स्वयं का DMT बनाता है, और यदि हाँ, तो यह कोशिका के भीतर कहाँ होता है? इस प्रश्न का उत्तर मिलना कठिन रहा है क्योंकि इन अणुओं के निर्माण के लिए जिम्मेदार एंजाइमों को खोजना मुश्किल है, और न्यूरॉन के भीतर के वे सूक्ष्म स्थान जहाँ रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं, उनका मानचित्रण करना कठिन है। यह समझना कि क्या मस्तिष्क अपने स्वयं के साइकेडेलिक्स का उत्पादन करता है, केवल जिज्ञासा का विषय नहीं है; यह प्रकट कर सकता है कि कैसे हमारा तंत्रिका तंत्र अपनी संरचना बनाए रखता है और तनाव के प्रति प्रतिक्रिया करता है, जो संभावित रूप से मानसिक स्वास्थ्य स्थितियों के उपचार के लिए नए द्वार खोल सकता है।

मैसाचुसेट्स जनरल हॉस्पिटल और हार्वर्ड मेडिकल स्कूल के शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब मानव न्यूरॉन्स के भीतर DMT बनाने वाले प्रमुख एंजाइम के स्थान का मानचित्रण करके इस पहेली को सुलझाने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम उठाया है। लैब में विकसित मानव स्टेम कोशिकाओं से प्राप्त कोशिकाओं का उपयोग करते हुए, वैज्ञानिकों ने पहली बार प्रोटीन स्तर पर इस विशिष्ट एंजाइम, जिसे इंडोलथाइलमाइन एन-मिथाइलट्रांसफेरेज (indolethylamine N-methyltransferase) या INMT कहा जाता है, को देखने का एक तरीका विकसित किया। उन्होंने पाया कि INMT कोशिका के भीतर स्वतंत्र रूप से नहीं तैरता जैसा कि कुछ ने माना था। इसके बजाय, यह एक बहुत ही विशिष्ट पड़ोस में स्थित है: गोल्गी अपरेटस (Golgi apparatus) के ठीक बगल में, जो कोशिका के भीतर एक केंद्रीय छंटनी केंद्र है जो प्रोटीनों को पैक करता है और भेजता है। अधिक सटीक रूप से, यह एंजाइम इस स्टेशन के प्रारंभिक भाग, जिसे सिस-गोल्गी नेटवर्क (cis-Golgi network) कहा जाता है, की बाहरी सतह पर स्थित है। यह खोज इस बात का पहला प्रत्यक्ष प्रमाण है कि मानव मस्तिष्क की DMT बनाने वाली मशीनरी भौतिक रूप से कहाँ स्थित है।

इस निष्कर्ष पर पहुँचने के लिए, शोधकर्ताओं को पहले यह सुनिश्चित करना था कि वे सही लक्ष्य को देख रहे हैं। उन्होंने एक नए एंटीबॉडी का परीक्षण किया, जो एक उपकरण है जिसे विशेष रूप से INMT प्रोटीन से चिपकने के लिए डिज़ाइन किया गया है, इसे उन मानव कोशिकाओं पर परखा गया जो इसे बनाती हैं। उन्होंने यह पुष्टि की कि एंटीबॉडी काम करती है, यह दिखाकर कि जब उन्होंने एंटीबॉडी को प्रोटीन के एक टुकड़े से अवरुद्ध किया, तो सिग्नल गायब हो गया, जिससे साबित हुआ कि उपकरण सटीक था। इसके बाद उन्होंने इस उपकरण को एक डिश में उगाए गए मानव न्यूरॉन्स पर लागू किया। सूक्ष्मदर्शी के नीचे, न्यूरॉन्स ने एक विशिष्ट पैटर्न दिखाया: INMT प्रोटीन कोशिका के केंद्र के पास चमकीले, बिंदीदार समूहों के रूप में दिखाई दिया, न कि एक विसरित बादल के रूप में। इस दृश्य संकेत ने सुझाव दिया कि एंजाइम एक विशिष्ट ऑर्गेनेल (organelle) से जुड़ा हुआ है। इसकी पुष्टि करने के लिए, टीम ने INMT के स्थान की तुलना गोल्गी अपरेटस को चिह्नित करने वाले अन्य प्रोटीनों के स्थान से की। उन्होंने पाया कि INMT के बिंदु गोल्गी मार्कर के बिंदुओं के साथ पूरी तरह से संरेखित थे, जो कोशिका की आंतरिक झिल्ली प्रणाली पर एक-दूसरे के बगल में स्थित थे।

अध्ययन ने इस एंजाइम की सटीक दिशा (orientation) को समझने के लिए आगे बढ़ाया। कोशिकाओं में ऐसी झिल्लियाँ होती हैं जो उनके आंतरिक भाग को बाहरी भाग से अलग करती हैं, और प्रोटीन या तो कोशिका के अंदर की ओर या झिल्ली-बद्ध कंपार्टमेंट के भीतर के स्थान की ओर उन्मुख हो सकते हैं। केवल बाहरी कोशिका भित्ति को खोलने वाले एक सौम्य रासायनिक उपचार का उपयोग करके, जिसने आंतरिक कंपार्टमेंट्स को बाधित नहीं किया, शोधकर्ताओं ने दिखाया कि INMT एंजाइम कोशिका के भीतर के तरल, यानी साइटोसोल (cytosol) की ओर उन्मुख है। यह एक महत्वपूर्ण विवरण है क्योंकि DMT बनाने के लिए आवश्यक कच्चा माल भी इसी तरल में तैर रहा होता है। यह स्थिति दर्शाती है कि एंजाइम यहाँ रखने के लिए पूरी तरह से उपयुक्त है जहाँ ये सामग्रियां उपलब्ध हैं और उन्हें DMT में परिवर्तित कर सकता है। इसके अलावा, शोधकर्ताओं ने पाया कि यह एंजाइम गोल्गी अपरेटस के विभिन्न रूपों में मौजूद है, जिनमें वे भी शामिल हैं जो न्यूरॉन की लंबी, पतली भुजाओं में चले गए हैं, जो यह सुझाव देता है कि DMT का उत्पादन तंत्रिका कोशिका के कई अलग-अलग हिस्सों में हो सकता है, न कि केवल मुख्य शरीर में।

इस स्थान के निहितार्थों का समर्थन उन निष्कर्षों से होता है जो शोधकर्ताओं ने इन रसायनों के लिए मस्तिष्क के रिसेप्टर्स के संबंध में प्राप्त किए। उन्होंने पाया कि सेरोटोनिन रिसेप्टर का एक विशिष्ट प्रकार, जो साइकेडेलिक दवाओं का लक्ष्य है, गोल्गी अपरेटस पर भी छोटी संख्या में मौजूद होता है। जबकि इनमें से अधिकांश रिसेप्टर्स कोशिका की सतह पर या केंद्रक (nucleus) के भीतर पाए जाते हैं, एक विशिष्ट समूह गोल्गी के पास स्थित है। अध्ययन एक ऐसे मॉडल का सुझाव देता है जहाँ INMT एंजाइम गोल्गी के बाहरी हिस्से पर DMT का एक स्थानीय पॉकेट बनाता है। चूंकि DMT आसानी से कोशिका झिल्लियों से गुजर सकता है, इसलिए यह गोल्गी कंपार्टमेंट के भीतर फिसल सकता है और वहां प्रतीक्षा कर रहे रिसेप्टर्स से जुड़ सकता है। यह प्रक्रिया एक प्राकृतिक तरीका हो सकती है जिसके द्वारा मस्तिष्क अपनी संरचनात्मक प्लास्टिसिटी (structural plasticity), या बदलने और बढ़ने की अपनी क्षमता को नियंत्रित करता है, जो अक्सर अवसाद जैसी स्थितियों में बाधित हो जाती है। शोधकर्ताओं ने यह भी नोट किया कि एंजाइम की गतिविधि कोशिका की ऊर्जा अवस्था, जैसे कि कम ऑक्सीजन की स्थिति के दौरान, प्रभावित हो सकती है, जो संकेत देती है कि मस्तिष्क तनाव के समय सुरक्षात्मक उपाय के रूप में इन यौगिकों का अधिक उत्पादन कर सकता है।

यह कार्य यह दावा नहीं करता है कि इसने एंडोजेनस (endogenous) साइकेडेलिक्स के पूरे रहस्य को सुलझा लिया है, और न ही यह सिद्ध करता है कि मस्तिष्क उतना ही DMT बनाता है जितना कि कोई व्यक्ति दवा के रूप में लेता है। इसके बजाय, यह उस कारखाने के फर्श का पहला ठोस मानचित्र प्रदान करता है जहाँ यह उत्पादन संभवतः होता है। यह दिखाकर कि एंजाइम और रिसेप्टर एक ही कोशिकीय जिले में पड़ोसी हैं, यह अध्ययन एक प्रशंसनीय स्पष्टीकरण प्रदान करता है कि कैसे मस्तिष्क अपने स्वयं के साइकेडेलिक-जैसे संकेतों को उत्पन्न कर सकता है और उपयोग कर सकता है। निष्कर्ष बताते हैं कि इन यौगिकों के निर्माण की क्षमता जितनी उनके रासायनिक ढांचे के लिए महत्वपूर्ण है, उतनी ही उनकी स्थानिक व्यवस्था (spatial organization) भी महत्वपूर्ण है। यदि इन यौगिकों के निर्माण की मस्तिष्क की क्षमता वास्तव में गोल्गी अपरेटस के स्वास्थ्य से जुड़ी है, तो इस कोशिकीय छंटनी केंद्र में व्यवधान न्यूरोलॉजिकल रोगों में भूमिका निभा सकते हैं। यह शोध एंडोजेनस साइकेडेलिक्स के विचार को एक सैद्धांतिक संभावना से बदलकर एक परिभाषित स्थान वाली भौतिक वास्तविकता में बदल देता है, जो यह समझने के लिए एक नया ढांचा प्रदान करता है कि मानव मन आंतरिक रूप से खुद को कैसे नियंत्रित कर सकता है।