Differential Methylation at Novel Putative Imprinting Control Regions on Chromosome 20 Associated with Childhood Obesity
इस अध्ययन में 586 नवजात शिशुओं पर एक नवीन ह्यूमन इम्प्रिंटोम एरे (Human Imprintome Array) का उपयोग करके गर्भनाल रक्त (umbilical cord blood) में सात नवीन इम्प्रिंटिंग कंट्रोल क्षेत्रों, विशेष रूप से गुणसूत्र 20 पर, विभेदक मिथाइलेशन (differential methylation) की पहचान की गई है जो निरंतर बचपन के मोटापे से जुड़े हैं और बाद के बचपन तक बने रहते हैं, जो यह सुझाव देते हैं कि ये एपिजेनेटिक पैटर्न मोटापे के जोखिम के लिए प्रारंभिक जीवन के बायोमार्कर के रूप में कार्य कर सकते हैं।
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बच्चों में मोटापा एक जटिल स्वास्थ्य चुनौती है जो अक्सर बच्चे के अत्यधिक वजन बढ़ने से बहुत पहले ही शुरू हो जाती है। वैज्ञानिकों ने लंबे समय से संदेह किया है कि गर्भ में भ्रूण जिस वातावरण का अनुभव करता है, वह जीवन में बाद में उनके शरीर के कार्य करने के तरीके पर एक स्थायी छाप छोड़ सकता है। यह विचार, जिसे 'स्वास्थ्य और रोग के विकासात्मक मूल' (developmental origins of health and disease) के रूप में जाना जाता है, यह सुझाव देता है कि तनाव, पोषण या अन्य कारकों के शुरुआती संपर्क जीन के चालू या बंद होने के तरीके को बदल सकते हैं। ये परिवर्तन आनुवंशिक कोड (genetic code) में बदलाव नहीं हैं, बल्कि डीएनए से जुड़े रासायनिक टैग हैं जो जीनों के लिए 'वॉल्यूम नॉब' (volume knobs) की तरह काम करते हैं। इन टैग्स का एक विशिष्ट प्रकार, जिसे डीएनए मिथाइलेशन (DNA methylation) कहा जाता है, विशेष रूप से दिलचस्प है क्योंकि इसे जन्म से पहले स्थापित किया जा सकता है और यह व्यक्ति के पूरे जीवन में स्थिर रह सकता है। शोधकर्ता विशेष रूप से जीनोम के उन क्षेत्रों में रुचि रखते हैं जिन्हें 'इम्प्रिंटिंग कंट्रोल रीजन' (imprintinging control regions) कहा जाता है। ये विशेष स्विच हैं जो यह सुनिश्चित करते हैं कि कुछ जीन केवल माँ या पिता के पक्ष से ही व्यक्त हों, जो विकास और चयापचय (metabolism) में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। यदि ये स्विच गलत तरीके से सेट होते हैं, तो यह बच्चे को चयापचय संबंधी समस्याओं, जिसमें मोटापा भी शामिल है, के प्रति संवेदनशील बना सकता है, लेकिन पुरानी तकनीक के साथ जन्म के समय इन विशिष्ट सेटिंग्स को खोजना कठिन था।
शोधकर्ताओं की एक टीम ने उत्तरी कैरोलिना के 586 माँ-बच्चे के जोड़ों का अध्ययन करके इन प्रारंभिक जैविक संकेतों को खोजने का प्रयास किया। उन्होंने जन्म के समय बच्चों के गर्भनाल रक्त (umbilical cord blood) को एकत्र किया और कई वर्षों तक बच्चों का पीछा किया, जिससे यह देखा जा सके कि कौन स्वस्थ आकार में रहा और किसने निरंतर मोटापे का सामना किया। पहले से कहीं अधिक स्पष्ट तस्वीर पाने के लिए, वैज्ञानिकों ने 'ह्यूमन इम्प्रिंटोम एरे' (Human Imprintome Array) नामक एक नए, विशिष्ट उपकरण का उपयोग किया। पुराने तरीकों के विपरीत, जो जीनोम के केवल एक बहुत छोटे अंश को देखते थे, इस उपकरण ने उन्हें पूरे जेनेटिक मैप में एक हजार से अधिक विशिष्ट नियामक क्षेत्रों (regulatory regions) की जांच करने की अनुमति दी। वे जन्म के समय डीएनए पर रासायनिक टैग के अंतरों की तलाश कर रहे थे जो यह भविष्यवाणी कर सकें कि किन बच्चों को बचपन में वजन संबंधी समस्याओं से जूझना पड़ेगा।
अध्ययन से पता चला कि जो बच्चे निरंतर मोटापे (sustained obesity) का शिकार हुए—जिसे बचपन के कम से कम 80 प्रतिशत मापों में उच्च बॉडी मास इंडेक्स (BMI) के रूप में परिभाषित किया गया था—उनमें जन्म के समय डीएनए मिथाइलेशन पैटर्न में विशिष्ट अंतर देखे गए। विशेष रूप से, शोधकर्ताओं ने गुणसूत्रों (chromosomes) पर सात विशिष्ट क्षेत्रों की पहचान की जहाँ स्वस्थ वजन वाले बच्चों और मोटापे से ग्रस्त बच्चों के बीच रासायनिक टैग अलग थे। इन छह क्षेत्रों में से छह क्षेत्र क्रोमोसोम 20 पर स्थित थे, जो एक ऐसा जेनेटिक मटेरियल है जिसे पहले इस तरह से बचपन के मोटापे से नहीं जोड़ा गया था। ये क्षेत्र उन जीनों के पास स्थित हैं जो यह नियंत्रित करने में मदद करते हैं कि शरीर कैसे बढ़ता है और ऊर्जा का उपयोग कैसे करता है। अंतर काफी अधिक थे, जिसमें दोनों समूहों के बीच मिथाइलेशन स्तर 2 से 10 प्रतिशत के बीच भिन्न था। इनमें से एक क्षेत्र विकास विकारों (growth disorders) से जुड़े एक ज्ञात जीन के पास था, जबकि अन्य हाल ही में पहचाने गए जेनेटिक अनुक्रमों के पास थे जिन्हें शोधकर्ता संदिग्ध रूप से आसपास के जीनों के लिए नियंत्रण स्विच के रूप में देखते हैं।
जो इन निष्कर्षों को विशेष रूप से महत्वपूर्ण बनाता है, वह यह है कि ये रासायनिक पैटर्न केवल एक क्षणिक संकेत नहीं थे। जब शोधकर्ताओं ने उन्हीं बच्चों की दोबारा 8 से 16 वर्ष की आयु के बीच जांच की, तो इन विशिष्ट क्षेत्रों में डीएनए मिथाइलेशन के अंतर काफी हद तक समान रहे। यह स्थिरता बताती है कि जैविक संकेत बहुत जल्दी, संभवतः जन्म से पहले, स्थापित हो जाता है और बच्चे के बढ़ने के साथ बना रहता है। अध्ययन में यह भी पाया गया कि जब उन्होंने विशेष रूप से उन बच्चों को देखा जो ऐसी माताओं से पैदा हुए थे जो गर्भावस्था से पहले मोटापे से ग्रस्त थीं, तो संबद्ध क्षेत्रों की संख्या बढ़कर 54 हो गई, जो यह सुझाव देती है कि मातृ वजन (maternal weight) इन जेनेटिक स्विचों की एक विस्तृत श्रृंखला को प्रभावित कर सकता है। हालांकि, शोधकर्ताओं ने उल्लेख किया कि ये निष्कर्ष अध्ययन किए गए समूह के लिए विशिष्ट हैं, और क्रोमोसोम 20 पर मौजूद क्षेत्र, जो इस समूह में मोटापे से मजबूती से जुड़े हुए हैं, अन्य आबादी में भी पुष्ट होने की आवश्यकता है।
शोधकर्ताओं ने उन जैविक मार्गों (biological pathways) को देखकर भी पता लगाया कि ये जेनेटिक क्षेत्र क्या कर रहे हैं। इन मार्करों के पास के जीन कार्यों की एक विस्तृत श्रृंखला में शामिल हैं, जिनमें वसा ऊतकों (fat tissue) का भंडारण और दहन, मस्तिष्क भूख को कैसे नियंत्रित करता है, और प्रतिरक्षा प्रणाली शरीर के चयापचय के साथ कैसे संवाद करती है, शामिल हैं। यह सुझाव देता है कि मोटापे का जोखिम ऊर्जा और विकास को नियंत्रित करने वाली प्रणालियों के एक जटिल नेटवर्क में बुना हुआ है, न कि किसी एक जीन के कारण है। हालांकि यह अध्ययन अभी मोटापे को रोकने का कोई तरीका प्रदान नहीं करता है, लेकिन यह देखने के लिए एक नया मानचित्र प्रदान करता है कि कहाँ देखना है। जन्म के समय इन स्थिर मार्करों की पहचान करके, वैज्ञानिक भविष्य में मोटापे के विकास के शुरुआती चरणों को समझने की आशा करते हैं, जिससे संभावित रूप से बच्चों को जोखिम में पहचानने के बेहतर तरीके विकसित हो सकें, इससे पहले कि समस्या नैदानिक रूप से स्पष्ट हो जाए। यह कार्य इस बात पर प्रकाश डालता है कि चयापचय स्वास्थ्य के बीज बहुत जल्दी बो दिए जाते हैं, और जीनोम में ऐसे सुराग होते हैं जो बच्चा पैदा होने के लंबे समय बाद भी पढ़े जा सकते हैं।
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