The periodical formation of the vaginal closure membrane in guinea pigs is a regeneration process maintained by a special stem cell niche

शरीर की गुप्त मरम्मत टीम

कल्पना कीजिए कि आपका शरीर एक हलचल भरे शहर की तरह है जहाँ ऊतकों (tissues) का निर्माण, क्षरण और पुनर्निर्माण लगातार होता रहता है। कभी-कभी, जब शरीर का कोई हिस्सा क्षतिग्रस्त हो जाता है, तो वह निशान वाले ऊतक (scar tissue) के साथ चीजों को भरने की कोशिश करता है—जैसे कि एक निर्माण दल गड्ढे को भरने के लिए खुरदरे कंक्रीट का उपयोग करता है। लेकिन कुछ विशेष मामलों में, प्रकृति के पास एक "जादुвई छड़ी" होती है जो ऊतकों को पूरी तरह से ठीक होने देती है, जिससे कोई निशान नहीं बचता और वे पूरी तरह से पुनर्जीवित (regenerate) हो जाते हैं, बिल्कुल वैसे ही जैसे एक सैलामैंडर अपनी नई पूंछ उगाता है। वैज्ञानिक इसे "पुनर्जन्म" (regeneration) कहते हैं, और वे हमेशा पर्दे के पीछे काम करने वाले गुप्त श्रमिकों की तलाश में रहते हैं: स्टेम कोशिकाएं (stem cells)। ये शरीर के मास्टर बिल्डर हैं, छोटी कोशिकाएं जो किसी समस्या को ठीक करने के लिए किसी भी अन्य प्रकार की कोशिका में बदल सकती हैं। हालांकि हम जानते हैं कि ये कोशिकाएं हमारी त्वचा और आंतों जैसी कई जगहों पर मौजूद हैं, फिर भी जीव जगत का एक रहस्यमय कोना है जहाँ एक बहुत ही विशिष्ट, बार-बार होने वाला मरम्मत का काम होता है जिसे हम अभी तक पूरी तरह से नहीं समझ पाए हैं।

इस रहस्य में कुछ कृंतकों (rodents), जैसे कि गिनी पिग के निजी अंगों में खुलने और बंद होने वाला एक छोटा, अस्थायी द्वार शामिल है। मनुष्यों या चूहों (mice) के विपरीत, जिनके निजी क्षेत्र हमेशा खुले रहते हैं, मादा गिनी पिग में एक विशेष झिल्ली (membrane) होती है जो उनके अधिकांश जीवन के लिए उनके योनि द्वार को बंद रखती है। यह केवल तभी खुलता है जब वे संभोग करने या जन्म देने के लिए तैयार होती हैं, और फिर कुछ दिनों बाद यह जादुई रूप से खुद को फिर से सील कर लेता है। यह प्रक्रिया किशोरावस्था से लेकर उनकी मृत्यु तक बार-बार होती है। लंबे समय तक, वैज्ञानिक हैरान थे: यह छोटा सा दरवाजा बिना निशान छोड़े खुद को कैसे बनाता और पुनर्गठित करता रहता है? क्या यह केवल एक साधारण उपचार प्रक्रिया है, या क्या इसमें सुपर-सेल्स की एक छिपी हुई टीम भारी काम कर रही है? यह सवाल महत्वपूर्ण है क्योंकि यदि हम यह समझ सकें कि गिनी पिग यह सब इतनी पूर्णता से कैसे करते हैं, तो हम मानव ऊतकों को बेहतर ढंग से ठीक होने में मदद करने के बारे में भी सीख सकते हैं।

स्वयं-सीलिंग दरवाजे का रहस्य

इस अध्ययन में, शोधकर्ताओं शानशान वांग और झेंग्युई झेंग ने एक जासूस की भूमिका निभाने का निर्णय लिया। वे जानना चाहते थे कि गिनी पिग में "योनि समापन झिल्ली" (vaginal closure membrane - VCM) कैसे काम करती है। इस मामले को सुलझाने के लिए, उन्होंने गिनी पिग की तुलना उनके चचेरे भाइयों, यानी चूहों (mice) से की। चूहे जीव विज्ञान के अध्ययन के लिए मानक प्रयोगशाला जानवर हैं, लेकिन उनके निजी क्षेत्र हमेशा खुले रहते हैं और उनमें यह विशेष स्वयं-सीलिंग दरवाजा नहीं होता है। दोनों के बीच के अंतर को देखकर, वैज्ञानिक उस गुप्त सामग्री को खोजने की उम्मीद कर रहे थे जो गिनी पिग के दरवाजे को काम करने के योग्य बनाती है।

"बिना बाल वाला" क्षेत्र और निर्माण स्थल
वैज्ञानिकों को मिला पहला सुराग एक विशेष त्वचा क्षेत्र है जो चूहों में नहीं होता। गिनी पिग में, जहाँ त्वचा योनि के द्वार से मिलती है, वहाँ ऊतक का एक चिकना, बिना बालों वाला हिस्सा होता है। शोधकर्ता इसे "एपिडर्मल ट्रांजिशन ज़ोन" (epidermal transition zone) कहते हैं। इस क्षेत्र को एक समर्पित निर्माण स्थल के रूप में सोचें। जबकि बाकी त्वचा बालों से ढकी होती है और अन्य कार्यों में व्यस्त होती है, यह विशिष्ट हिस्सा साफ और निर्माण के लिए तैयार होता है। अध्ययन ने दिखाया कि यह क्षेत्र मोटा है और कोशिकाओं से भरा है जो काम करने के लिए तैयार हैं। चूहों में, यह क्षेत्र बस मौजूद ही नहीं है; उनकी त्वचा में किनारे तक हेयर फॉलिकल्स (बालों के रोम) होते हैं।

हार्मोन स्विच
इसके बाद, टीम जानना चाहती थी कि दरवाजा बंद होने के लिए क्या ट्रिगर करता है। उन्होंने कुछ गिनी पिगों पर एक छोटी सर्जरी की, उनके अंडाशय (ovaries - वे अंग जो हार्मोन बनाते हैं) को निकाल दिया ताकि देखा जा सके कि क्या होता है।

• जब उन्होंने अंडाशय हटा दिए, तो दरवाजा बंद तो हुआ, लेकिन वह पतला था।
• जब उन्होंने पिग्स को प्रोजेस्टेरोन (एक हार्मोन) दिया, तो दरवाजा मोटा और मजबूत हो गया, जिसकी मोटाई लगभग 1.45 मिमी तक पहुँच गई—जो गर्भावस्था के दौरान की मोटाई के लगभग बराबर है।
• जब उन्हें एस्ट्रोजन दिया गया, तो दरवाजा खुला रहा या बहुत पतला (लगभग 0.27 मिमी) हो गया।

यह सुझाव देता है कि प्रोजेस्टेरोन वह "बिल्डर" है जो कोशिकाओं को कोशिकाओं को एक के ऊपर एक रखने और दरवाजा बंद करने का निर्देश देता है, जबकि एस्ट्रोजन वह "ध्वस्तीकरण दल" (demolition crew) है जो इसे खुला रखता है।

जादुई निर्माता: स्टेम कोशिकाएं
सबसे रोमांचक खोज यह थी कि कौन निर्माण कर रहा है। शोधकर्ताओं ने "स्टेм सेल मार्कर्स" की तलाश की, जो आईडी कार्ड की तरह होते हैं जो हमें बताते हैं कि एक कोशिका एक मास्टर बिल्डर है। उन्होंने पाया कि गिनी पिग के बिना बालों वाले ट्रांजिशन ज़ोन में, इन बैजों (ID कार्ड) को पहने हुए कोशिकाओं की एक विशाल आबादी थी। इन कोशिकाओं ने Krt19, Oct4, Sox2, Nanog, c-Myc, और Klf4 जैसे मार्कर्स को व्यक्त किया।

यहाँ एक मोड़ है: चूहों में, ये "सुपर-बिल्डर" बैज योनि क्षेत्र से ज्यादातर गायब थे। लेकिन गिनी पिग में, ये कोशिकाएं ट्रांजिशन ज़ोन और क्लोजिंग मेम्ब्रेन में हर जगह मौजूद थीं। इससे भी अधिक अजीब बात यह थी कि इनमें से कुछ बैज (विशेष रूप से Oct4 और Nanog) केंद्रक (nucleus - कोशिका का नियंत्रण केंद्र) के बजाय साइटोप्लाज्म (कोशिका के अंदर का जेली जैसा पदार्थ) में तैर रहे थे। आमतौर पर, ये बैज कोशिका को निर्देश देने के लिए केंद्रक में होने चाहिए। यह तथ्य कि वे साइटोप्लाज्म में घूम रहे हैं, यह सुझाव देता है कि ये कोशिकाएं पुनर्गठन की एक अत्यंत सक्रिय अवस्था में हैं, जैसे कि एक निर्माण दल जिसने तुरंत कंक्रीट मिलाने के लिए अपने ब्लूप्रिंट को रोक दिया हो।

निर्माण की गति
वैज्ञानिकों ने यह भी जांचा कि कोशिकाएं कितनी तेजी से विभाजित हो रही हैं। उन्होंने एक विशेष डाई (BrdU) का उपयोग किया जो कोशिकाओं में तब फंस जाती है जब वे नई कोशिकाएं बनाने के लिए अपने डीएनए की नकल (copy) कर रही होती हैं। उन्होंने पाया कि गिनी पिग के संभोग सत्र (estrus) के ठीक बाद, बिना बालों वाले ट्रांजिशन ज़ोन की कोशिकाएं पागलों की तरह बढ़ने लगीं। यह ठीक उसी समय हुआ जब झिल्ली बनना शुरू हुई। इसके विपरीत, चूहों की त्वचा की कोशिकाओं ने उस समय गति नहीं पकड़ी।

इसका क्या अर्थ है

यह शोध पत्र सुझाव देता है कि गिनी पिग के योनि द्वार का आवधिक बंद होना केवल एक साधारण घाव का भरना नहीं है। इसके बजाय, यह एक अत्यधिक संगठित पुनर्जन्म प्रक्रिया (regeneration process) है।

• प्रक्रिया: हर बार जब संभोग का मौसम समाप्त होता है, तो बिना बालों वाले ट्रांजिशन ज़ोन में स्टेम कोशिकाओं की एक विशेष टीम जाग जाती है।
• ट्रिगर: प्रोजेस्टेरोन इन कोशिकाओं को तेजी से बढ़ने और एक मोटी दीवार बनाने का संकेत देता है।
• परिणाम: कुछ ही दिनों के भीतर, एक नई झिल्ली बन जाती है, जो द्वार को सील कर देती है।
• अंतर: चूहों में यह विशिष्ट बिना बालों वाला क्षेत्र और यह विशिष्ट स्टेम सेल आबादी नहीं होती है, यही कारण है कि उनके पास यह स्वयं-सीलिंग दरवाजा नहीं है।

शोधकर्ता सावधानी से कहते हैं कि हालांकि उन्होंने इन स्टेम कोशिकाओं और उनके मार्कर्स को पाया है, लेकिन उन्होंने अभी तक यह सिद्ध नहीं किया है कि ये कोशिकाएं पूरी तरह से "प्लुरिपोटेंट" (pluripotent - जिसका अर्थ है कि वे किसी भी प्रकार की कोशिका में बदल सकती हैं) हैं। हालांकि, साक्ष्य दृढ़ता से संकेत देते हैं कि गिनी पिग के पास उनके योनि द्वार के ठीक किनारे पर इन शक्तिशाली कोशिकाओं का एक अनूठा भंडार है, जो आवश्यकता पड़ने पर पुनर्गठन के लिए तैयार रहता है।

यह क्यों अद्भुत है

यह अध्ययन एक ऐसे शहर में गुप्त कार्यशाला खोजने जैसा है जिसे अधिकांश लोग अनदेखा कर देते हैं। यह दिखाता है कि प्रकृति ने इन जानवरों के लिए एक तरीका विकसित किया है जिससे वे बिना निशान छोड़े बार-बार एक जटिल ऊतक को पूरी तरह से पुनर्जीवित कर सकते हैं। तथ्य यह है कि यह वयस्क जानवरों में होता है, न कि केवल बच्चों में, इसे और भी विशेष बनाता है। हालांकि वैज्ञानिक यह दावा नहीं करते हैं कि इससे तुरंत मानव रोगों का इलाज होगा, लेकिन गिनी पिग में ये "जादुई निर्माता" कैसे काम करते हैं, इसे समझने से भविष्य में हमें अपने शरीर को बेहतर ढंग से ठीक होने में मदद मिल सकती है, शायद हमें उन ऊतकों को पुनर्जीवित करने में भी मदद मिले जो आमतौर पर केवल निशान छोड़ देते हैं। फिलहाल, हम जानते हैं कि गिनी पिग के पास एक गुप्त, स्वयं-मरम्मत करने वाला दरवाजा है, और यह स्टेम कोशिकाओं की एक छिपी हुई सेना द्वारा संचालित है जो एक बिना बालों वाले क्षेत्र में प्रतीक्षा कर रही है।