Investigating biomarkers and regulatory mechanisms associated with depression and anxiety in obesity based on transcriptome sequencing and experimental validation

कई लोगों के लिए, वजन के साथ संघर्ष केवल कैलोरी या व्यायाम के बारे में नहीं है; यह अक्सर एक साथ दो मोर्चों पर लड़ी जाने वाली लड़ाई है। चिकित्सा ज्ञान के एक बढ़ते समूह ने दिखाया है कि अत्यधिक वजन ढोना और अवसाद या चिंता जैसी मानसिक स्वास्थ्य चुनौतियों से जूझना गहराई से आपस में जुड़े हुए हैं। वे केवल संयोग से एक ही व्यक्ति में नहीं होते हैं; बल्कि, वे एक जटिल जैविक चक्र में एक-दूसरे को ईंधन देते प्रतीत होते हैं। जब शरीर मोटापे की स्थिति में होता है, तो यह अक्सर निम्न-स्तरीय सूजन (inflammation) और मेटाबॉलिक बदलावों को ट्रिगर करता है जो मस्तिष्क तक पहुँच सकते हैं, जिससे मनोदशा और व्यवहार बदल जाता है। इसके विपरीत, अवसाद के तनाव और रासायनिक परिवर्तन ऐसे व्यवहारों को बढ़ावा दे सकते हैं जो वजन बढ़ने का कारण बनते हैं। यह जानते हुए भी कि ये संबंध मौजूद हैं, डॉक्टरों और वैज्ञानिकों के पास उन विशिष्ट आणविक संकेतों का स्पष्ट मानचित्र नहीं था जो इन दोनों स्थितियों को जोड़ते हैं। यह जाने बिना कि वास्तव में कौन से जीन या प्रोटीन गलत तरीके से काम कर रहे हैं, समस्या के शारीरिक और मानसिक दोनों पहलुओं को एक साथ संबोधित करने के लिए लक्षित उपचार बनाना कठिन है।

तियानजिन यूनिवर्सिटी ऑफ ट्रेडिशनल चाइनीज मेडिसिन के फर्स्ट टीचिंग हॉस्पिटल के शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस अंतर को भरने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम उठाया है। शरीर के आनुवंशिक निर्देशों को डेटा के एक विशाल पुस्तकालय के रूप में मानकर, उन्होंने उन विशिष्ट आनुवंशिक स्विचों की खोज की जो मोटापा और मानसिक संकट एक साथ होने पर गलत हो जाते हैं। उनका काम केवल अनुमान लगाने या लक्षणों को देखने पर निर्भर नहीं था; इसके बजाय, उन्होंने सार्वजनिक चिकित्सा डेटाबेस से हजारों आनुवंशिक प्रोफाइल को छानने के लिए शक्तिशाली कंप्यूटर एल्गोरिदम का उपयोग किया। उन्होंने मोटापे से ग्रस्त लोगों में दिखने वाले पैटर्न को देखा और उनकी तुलना अवसाद और चिंता से ग्रस्त लोगों में पाए गए पैटर्न से की। लक्ष्य उस सामान्य आनुवंशिक सूत्र को खोजना था जो इन स्थितियों को एक साथ बांधता है, जिससे उम्मीद की जा सकती है कि विश्वसनीय जैविक मार्कर पहचाने जा सकेंगे जो गंभीर होने से पहले इन सह-रुग्णताओं (comorbidities) की उपस्थिति का संकेत दे सकें।

शोधकर्ताओं ने मोटापे से ग्रस्त लोगों के रक्त के नमूनों से आनुवंशिक डेटा एकत्र करके शुरुआत की और उनकी तुलना स्वस्थ नियंत्रण समूहों से की। फिर उन्होंने अवसाद और चिंता दोनों से पीड़ित लोगों के डेटा के साथ भी ऐसा ही किया। दोनों समूहों में परिवर्तित हुए जीनों को खोजकर, उन्होंने संभावनाओं की एक विशाल सूची को केवल कुछ चुनिकी उम्मीदवारों तक सीमित कर दिया। उन्नत मशीन लर्निंग तकनीकों का उपयोग करते हुए, जो शोर के समुद्र में सबसे महत्वपूर्ण संकेतों को पहचानने के लिए एक अत्यधिक प्रशिक्षित फिल्टर की तरह कार्य करती हैं, उन्होंने दो विशिष्ट जीनों की पहचान की जो सबसे अलग थे। CPOX और SLC35F5 नामक ये जीन मोटापे से ग्रस्त लोगों में बिना मोटापे वाले लोगों की तुलना में लगातार कम स्तर पर काम करते हुए पाए गए। शोधकर्ताओं ने एक नए डेटा सेट में इन जीनों का परीक्षण करके और फिर अपने स्वयं के अस्पताल के रोगियों के वास्तविक रक्त नमूनों का विश्लेषण करके इस निष्कर्ष की पुष्टि की, जहाँ परिणाम सही साबित हुए।

इन दो जीनों के कार्यों को समझने के लिए, टीम ने यह देखा कि वे शरीर में कहाँ सक्रिय हैं और वे किन जैविक मार्गों को प्रभावित करते हैं। उन्होंने पाया कि CPOX यकृत (liver) और अस्थि मज्जा (bone marrow) जैसे अंगों में अत्यधिक सक्रिय है, जबकि SLC35F5 थायराइड और गुर्दे में अधिक सामान्य है। कोशिकाओं के भीतर, CPOX तरल पदार्थ से भरे केंद्र में रहता है, जबकि SLC35F5 कोशिका के कमांड सेंटर यानी केंद्रक (nucleus) में पाया जाता है। अध्ययन बताता है कि जब ये जीन कम सक्रिय होते हैं, तो यह शरीर की ऊर्जा प्रबंधित करने और कुछ रसायनों को संसाधित करने की क्षमता को बाधित करता है। विशेष रूप से, शोध शरीर द्वारा सूजन (inflammation) को संभालने और प्रतिरक्षा प्रणाली (immune system) के साथ संचार करने के तरीके में व्यवधान की ओर इशारा करता है। प्रतिरक्षा प्रणाली, जो आमतौर पर शरीर को हमलावरों से बचाने के लिए होती है, इस तरह से अति सक्रिय हो जाती है जो ऊतकों को नुकसान पहुँचाती है और मस्तिष्क के रासायनिक संकेतों को भ्रमित करती है, जिससे संभावित रूप से मोटापे से ग्रस्त रोगियों में देखी जाने वाली चिंता और अवसाद की भावनाएँ उत्पन्न होती हैं।

शोधकर्ताओं ने केवल जीनों की पहचान करने पर ही नहीं रोका; उन्होंने यह भी देखने की कोशिश की कि क्या ये निष्कर्ष रोगियों को विभिन्न समूहों में वर्गीकृत करने में मदद कर सकते जिन्हें अलग उपचारों की आवश्यकता हो सकती है। मोटापे से ग्रस्त रोगियों के आनुवंशिक प्रोफाइल का विश्लेषण करके, उन्होंने पाया कि यह समूह एकसमान नहीं था। इसके बजाय, रोगी दो विशिष्ट आणविक उपप्रकारों में विभाजित थे, जिन्हें शोधकर्ताओं ने C1 और C2 नाम दिया। इन उपप्रकारों के अलग-अलग आनुवंशिक हस्ताक्षर और प्रतिरक्षा कोशिका गतिविधि के अलग-अलग पैटर्न थे। यह अंतर महत्वपूर्ण है क्योंकि यह सुझाव देता है कि मोटापा और उसके मानसिक स्वास्थ्य के दुष्प्रभावों के इलाज के लिए "एक ही आकार सबके लिए उपयुक्त" (one-size-fits-all) वाला दृष्टिकोण काम नहीं कर सकता है। कुछ रोगियों में एक विशिष्ट प्रकार की सूजन हो सकती है जो जीनों के एक सेट द्वारा संचालित होती है, जबकि अन्य में पूरी तरह से अलग तंत्र हो सकता है।

इन उपप्रकारों को परिभाषित करने के बाद, टीम उपचार के प्रश्न की ओर मुड़ी। उन्होंने कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग यह परीक्षण करने के लिए किया कि विभिन्न मौजूदा दवाएं प्रत्येक उपप्रकार में पाए गए विशिष्ट जीनों के साथ कैसे परस्पर क्रिया करती हैं। वे उन अणुओं की तलाश कर रहे थे जो CPOX जीन द्वारा उत्पादित प्रोटीनों से मजबूती से जुड़ सकें, जिससे प्रभावी रूप से जीन को वापस चालू किया जा सके या उसके कार्य को स्थिर किया जा सके। पहले उपप्रकार, C1 के लिए, सिमुलेशन ने पाया कि 'मैज़िनडोल' (mazindol) नामक दवा का लक्ष्य के साथ बहुत मजबूत संबंध है। दूसरे उपप्रकार, C2 के लिए, 'FK-866' नामक एक अलग दवा ने सबसे मजबूत बंधन दिखाया। हालांकि इस अध्ययन के भीतर इन दवाओं का रोगियों पर परीक्षण नहीं किया गया था, लेकिन कंप्यूटर मॉडल सुझाव देते हैं कि वे सैद्धांतिक रूप से प्रत्येक समूह में पाए गए विशिष्ट आनुवंशिक दोषों को ठीक कर सकते हैं। विशिष्ट आनुवंशिक प्रोफाइल के साथ दवा को मिलाने का यह दृष्टिकोण 'प्रिसिजन मेडिसिन' (precision medicine) की ओर एक कदम है, जहाँ उपचार को सामान्य निदान के बजाय व्यक्ति के अद्वितीय जीव विज्ञान के अनुरूप तैयार किया जाता है।

अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि CPOX और SLC35F5 जीन केवल निष्क्रिय मार्कर नहीं हैं, बल्कि वे मोटापा, अवसाद और चिंता के बीच जटिल संबंध में सक्रिय भूमिका निभाते हैं। उनकी कम सक्रियता मेटाबॉलिक स्वास्थ्य और मानसिक कल्याण को जोड़ने वाले तंत्र के एक प्रमुख हिस्से के रूप में दिखाई देती है। शोधकर्ताओं ने इन दो जीनों के आधार पर एक भविष्य कहने वाला मॉडल बनाया जो मोटापे से ग्रस्त और गैर-मोटापे से ग्रस्त व्यक्तियों के बीच सटीक रूप से अंतर कर सकता है, जो यह सुझाव देता है कि इन जीनों को मापना एक दिन डॉक्टरों को मानसिक स्वास्थ्य संबंधी जटिलताओं के जोखिम वाले रोगियों की पहचान करने में मदद कर सकता है। हालाँकि, लेखक सावधानीपूर्वक नोट करते हैं कि उनके निष्कर्ष कंप्यूटर विश्लेषण और प्रारंभिक लैब परीक्षणों पर आधारित हैं। अगला कदम इन परिणामों को लोगों के बड़े समूहों में पुष्ट करना और यह देखना होगा कि क्या इन विशिष्ट आनुवंशिक मार्गों का उपचार वास्तव में वजन और मनोदशा दोनों में सुधार करता है। फिलहाल, यह कार्य इस बात की समझ के लिए एक नया, ठोस लक्ष्य प्रदान करता है कि शरीर और मन कैसे जुड़े हुए हैं, जो भविष्य के उपचारों के लिए एक संभावित रोडमैप पेश करता है जो संपूर्ण व्यक्ति का उपचार करते हैं।