Reproducible cerebrospinal fluid proteomic signatures across early neuronal α-synuclein disease stages in PPMI
यह अध्ययन प्रारंभिक न्यूरोनल α-सिन्यूक्लिन रोग अवस्थाओं में पुनरुत्पादक सेरेब्रोस्पाइनल फ्लूइड प्रोटिओमिक हस्ताक्षरों की पहचान करता है, जो विशिष्ट सिनैप्टिक और न्यूरोसेक्रेटरी प्रोटीन पैटर्न को प्रकट करता है जो रोग की प्रगति को अलग करते हैं और फेनोकन्वर्जन की भविष्यवाणी करते हैं, जिससे पार्किंसंस रोग रोकथाम परीक्षणों के लिए कोहोर्ट संवर्धन को अनुकूलित करने हेतु संभावित बायोमार्कर प्राप्त होते हैं।
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पार्किंसंस रोग एक ऐसी स्थिति है जो चुपचाप शुरू होती है, अक्सर किसी व्यक्ति में कंपन या कदमों की जकड़न दिखने से कई साल पहले। इससे पहले कि शरीर में परेशानी के स्पष्ट संकेत दिखाई दें, मस्तिष्क पहले से ही बदल रहा होता है। वैज्ञानिकों ने जाना है कि अल्फा-सिन्यूक्लिन (alpha-synuclein) नामक एक विशिष्ट प्रोटीन, तंत्रिका कोशिकाओं में एक साथ गुच्छे बनाने लगता है, जिससे वे ठीक से काम करना बंद कर देती हैं। यह प्रारंभिक अवस्था, जिसे प्रोड्रोमल चरण (prodromal stage) कहा जाता है, इसमें सूंघने की शक्ति में कमी या नींद का विकार जैसे सूक्ष्म लक्षण शामिल हो सकते हैं जहाँ लोग अपने सपनों को जीते हैं। इस प्रारंभिक बिंदु पर रोग का पता लगाना महत्वपूर्ण है क्योंकि यह अपूरणीय क्षति होने से पहले हस्तक्षेप करने का एक अवसर प्रदान करता है। हालाँकि, नए उपचारों के लिए सही लोगों को खोजना कठिन है क्योंकि वर्तमान परीक्षण अक्सर यह अंतर नहीं कर पाते कि कोई व्यक्ति वास्तव में रोग विकसित कर रहा है या वह केवल उम्र बढ़ रहा है या किसी अन्य समस्या का अनुभव कर रहा है। इसे हल करने के लिए, शोधकर्ताओं को मस्तिष्क की रसायन विज्ञान के भीतर देखने के तरीके की आवश्यकता है ताकि वे रोग के वास्तविक जैविक हस्ताक्षर देख सकें।
शोधकर्ताओं की एक टीम ने मस्तिष्क और रीढ़ की हड्डी के चारों ओर मौजूद तरल पदार्थ, जिसे सेरेब्रोस्पाइनल फ्लूइड (cerebrospinal fluid) कहा जाता है, की जांच करके इस रासायनिक हस्ताक्षर को खोजने के उद्देश्य से काम शुरू किया। उन्होंने लगभग 1,700 लोगों के नमूनों का विश्लेषण किया, और अपने निष्कर्षों को विश्वसनीय बनाने के लिए उन्हें दो बड़े समूहों में विभाजित किया। एक समूह ने प्रारंभिक खोज टीम के रूप में कार्य किया, जबकि दूसरे ने परिणामों की पुष्टि करने के लिए एक सख्त सत्यापनकर्ता (validator) के रूपए कार्य किया। प्रतिभागियों में स्वस्थ व्यक्ति, शुरुआती चेतावनी संकेतों वाले लोग जैसे कि सूंघने की क्षमता में कमी या नींद के विकार, और शुरुआती चरण के पार्किंसंस के रोगी शामिल थे जिन्होंने अभी तक दवा लेना शुरू नहीं किया था। वैज्ञानिकों ने तरल पदार्थ में सैकड़ों अलग-अलग प्रोटीनों को मापा, और उन पैटर्न की तलाश की जो बीमारी के छिपी हुई अवस्था से दृश्यमान अवस्था में बढ़ने के साथ बदलते हैं।
अध्ययन से पता चला कि जैसे-जैसे बीमारी आगे बढ़ती है, मस्तिष्क के तरल पदार्थ की रासायनिक संरचना एक बहुत ही विशिष्ट तरीके से बदलती है। शुरुआती चरणों में, मोटर लक्षणों के प्रकट होने से पहले, शोधकर्ताओं ने डोपा डिकार्बोक्सिलेज (DOPA decarboxylase) नामक प्रोटीन में निरंतर वृद्धि पाई। यह प्रोटीन, जो शरीर को डोपामाइन बनाने में मदद करता, शुरुआती चेतावनी संकेतों वाले लोगों में अधिक था और शुरुआती पार्किंसंस वाले लोगों में और भी अधिक था। यह एक विश्वसनीय मार्कर प्रतीत हुआ जो बीमारी के पकड़ बनाने के साथ लगातार बढ़ता गया। दिलचस्प बात यह है कि एक अन्य प्रोटीन, माइटोकॉन्ड्रियल क्रिएटिन काइनेज (mitochondrial creatine kinase) ने एक अलग पैटर्न दिखाया। यह शुरुआती चेतावनी समूहों में उच्च था लेकिन बीमारी के पूरी तरह से प्रकट होने पर वापस नीचे गिर गया। यह सुझाव देता है कि मस्तिष्क शुरुआती तनाव के लिए ऊर्जा उत्पादन को बढ़ाकर क्षतिपूर्ति करने की कोशिश कर सकता है, लेकिन जैसे-जैसे बीमारी आगे बढ़ती है, वह इस क्षमता को खो देता है।
जैसे ही बीमारी उस चरण में पहुँची जहाँ नैदानिक लक्षण स्पष्ट रूप से मौजूद थे, रासायनिक चित्र बहुत अधिक जटिल हो गया। शोधकर्ताओं ने प्रोटीनों के एक विशिष्ट सेट की पहचान की जो इस बात से संबंधित हैं कि तंत्रिका कोशिकाएं कैसे संवाद करती हैं और संकेत जारी करती हैं, जो मैनिफेस्ट (manifest) पार्किंसंस वाले लोगों में लगातार कम पाए गए। ये प्रोटीन मस्तिष्क कोशिकाओं के बीच के सूक्ष्म संपर्कों के ठीक से काम करने के लिए आवश्यक हैं। संचार संबंधी प्रोटीनों में इस गिरावट के साथ-साथ, अध्ययन में लाइसोसोम (lysosomes) के रूप में ज्ञात कोशिका के अपशिष्ट निपटान प्रणाली से संबंधित मार्गों में वृद्धि भी देखी गई। यह इंगित करता है कि जैसे-जैसे बीमारी नैदानिक रूप से स्पष्ट होती है, मस्तिष्क की आंतरिक सफाई टीम अधिक सक्रिय हो जाती है, जो शायद जमा होने वाली क्षति को साफ करने की कोशिश करती है।
शोधकर्ताओं ने यह भी देखा कि क्या ये रासायनिक संकेत यह अनुमान लगा सकते हैं कि अगला रोग किसे विकसित होगा। उन्होंने सैकड़ों प्रतिभागियों का समय के साथ पीछा किया जो शुरुआती चेतावनी संकेत वाले चरण में थे। उनके प्रारंभिक तरल नमूनों में दस प्रोटीनों के एक विशिष्ट संयोजन का विश्लेषण करके, वे उन लोगों के बीच अंतर कर सके जो पूर्ण पार्किंसंस निदान में परिवर्तित होंगे और जो नहीं होंगे। प्रोटीन-आधारित यह भविष्यवाणी मस्तिष्क स्कैन और गति परीक्षणों जैसे स्थापित नैदानिक उपकरणों का उपयोग करने जितनी ही सटीक थी। अध्ययन की अवधि के भीतर बीमारी विकसित होने की उच्चतम जोखिम स्कोर वाले लोग उन लोगों की तुलना में कहीं अधिक थे जिनका स्कोर कम था।
यह कार्य पार्किंसंस रोग की जैविक यात्रा का एक स्पष्ट मानचित्र प्रदान करता है। यह दिखाता है कि बीमारी एक प्रतिलिपि योग्य (reproducible) रासायनिक परिवर्तनों का निशान छोड़ती है जिसे मस्तिष्क के चारों ओर के तरल पदार्थ में पहचाना जा सकता है। निष्कर्ष बताते हैं कि जहाँ कुछ परिवर्तन शुरुआती और सूक्ष्म होते हैं, वहीं अन्य केवल तभी स्पष्ट होते हैं जब बीमारी पूरी तरह से स्थापित हो जाती है। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि अध्ययन यह प्रदर्शित करता है कि इन प्रोटीनों का एक सरल स्नैपशॉट यह पहचानने में मदद कर सकता है कि किन व्यक्तियों में बीमारी विकसित होने का सबसे अधिक जोखिम है। यह क्षमता डॉक्टरों और शोधकर्ताओं को नए परीक्षणों के लिए सही प्रतिभागियों को चुनने में मदद कर सकती है, जिससे यह सुनिश्चित हो सके कि संभावित उपचारों का परीक्षण उन लोगों पर किया जाए जिन्हें सबसे अधिक लाभ होने की संभावना है, जिससे संभावित रूप से उन उपचारों के विकास की गति बढ़ सकती है जो बीमारी को महत्वपूर्ण नुकसान पहुँचाने से पहले रोक सकते हैं।
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