Local delivery of engineered exosomes promotes nerve regeneration post sacral nerve injury via macrophage polarization
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि प्रेरित न्यूरल स्टेम कोशिकाओं से प्राप्त इंजीनियर एक्सोसोम को समाहित करने वाला एक नवीन 3D-प्रिंटेड हाइड्रो जेल, सूजन को कम करने के लिए मैक्रोफेज ध्रुवीकरण (macrophage polarization) को नियंत्रित करके सैक्रल तंत्रिका पुनर्जनन को बढ़ावा देता है।
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जब शरीर की किसी तंत्रिका (नर्व) को कुचला या काटा जाता है, तो वह क्षति एक जटिल श्रृंखला अभिक्रिया को सक्रिय कर देती है। तंत्रिका तंतु टूट जाते हैं, और शरीर की प्रतिरक्षा प्रणाली मलबे को साफ करने के लिए उस स्थान पर पहुँच जाती है। इस सफाई दल में मुख्य रूप से मैक्रोफेज (macrophages) नामक विशिष्ट प्रतिरक्षा कोशिकाएं शामिल होती हैं। शुरुआत में, ये कोशिकाएं एक विध्वंस टीम की तरह कार्य करती हैं, जो तंत्रिका के टूटे हुए हिस्सों को साफ करती हैं, लेकिन वे ऐसे रसायन भी छोड़ती हैं जिनसे सूजन (इन्फ्लेमेशन) होती है। यदि यह सूजन वाली अवस्था बहुत लंबे समय तक बनी रहती है, तो यह तंत्रिका को ठीक होने से रोकती है और स्थायी कार्यक्षमता की हानि का कारण बन सकती है। निचले पीठ और टेलबोन क्षेत्र की तंत्रिकाओं के लिए, जिन्हें सैक्रल नर्व्स (sacral nerves) कहा जाता है, यह समस्या विशेष रूप से गंभीर होती है। यहाँ होने वाली क्षति अक्सर मूत्राशय नियंत्रण (ब्लैडर कंट्रोल) के नुकसान का कारण बनती है, जो व्यक्ति के जीवन की गुणवत्ता को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है। जबकि वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि स्टेम कोशिकाएं क्षतिग्रस्त ऊतकों को ठीक करने में मदद कर सकती हैं, उन्हें सीधे उपयोग करना कठिन है क्योंकि उन्हें बड़ी संख्या में प्राप्त करना मुश्किल होता है और वे कभी-कभी अनचाहे दुष्प्रभाव भी पैदा कर सकते हैं। एक नया दृष्टिकोण इन कोशिकाओं द्वारा छोड़े गए छोटे, प्राकृतिक पैकेजों का उपयोग करना है, जिन्हें एक्सोसोम (exosomes) कहा जाता है। ये पैकेज निर्देश और मरम्मत सामग्री ले जाते हैं लेकिन जीवित कोशिकाओं के प्रत्यारोपण के जोखिम नहीं उठाते हैं।
चीन के कई संस्थानों, जिनमें फुदान विश्वविद्यालय और चाइनीज पीएलए जनरल अस्पताल शामिल हैं, के शोधकर्ताओं ने यह देखने के लिए काम शुरू किया कि क्या वे इन क्षतिग्रस्त सैक्रल नर्व्स को ठीक करने के लिए इन छोटे पैकेजों का उपयोग कर सकते हैं। उन्होंने चूहों से लिए गए वसा कोशिकाओं (fat cells) से शुरुआत की, जिन्हें प्राप्त करना और विकसित करना आसान है। उन्होंने इन वसा कोशिकाओं को इस तरह से पुनर्गठित (reprogram) किया कि वे न्यूरल स्टेम सेल्स की तरह व्यवहार करने लगीं, जो तंत्रिका तंत्र के लिए शरीर के प्राकृतिक निर्माता होते हैं। इन कोशिकाओं को और अधिक प्रभावी बनाने के लिए, वैज्ञानिकों ने इन्हें 'नर्व ग्रोथ फैक्टर' नामक एक विशिष्ट विकास कारक से लोड किया, जो एक संकेत के रूप में कार्य करता है ताकि तंत्रिकाएं वापस बढ़ सकें। इन इंजीनियर की गई कोशिकाओं ने फिर अपने स्वयं के छोटे पैकेज छोड़े, जो अब अतिरिक्त विकास कारक के निर्देशों से भरे हुए थे। टीम ने इन पैकेजों को एक नरम, 3D-प्रिंटेड जेल में रखा जिसे चोट के सटीक स्थान के अनुसार आकार दिया जा सकता था। इस जेल ने एक स्पंज की तरह कार्य किया, जिसने पैकेजों को स्थान पर बनाए रखा और उन्हें धीरे-धीरे छोड़ा, जिससे यह सुनिश्चित हुआ कि मरम्मत के संकेत तुरंत बह जाने के बजाय चोट के स्थान पर ही बने रहें।
टीम ने कुचली हुई सैक्रल नर्व्स वाले चूहों पर इस उपचार का परीक्षण किया। उन्होंने पाया कि इंजीनियर किए गए पैकेजों वाले जेल से उपचारित चूहों ने उन चूहों की तुलना में काफी बेहतर रिकवरी दिखाई, जिन्हें कोई उपचार नहीं मिला या जिन्हें केवल साधारण वसा कोशिका पैकेज मिले। उपचारित चूहों ने अपने मूत्राशय को नियंत्रित करने की क्षमता तेजी से वापस पा ली। मूत्राशय के दबाव और आयतन के माप ने दिखाया कि अंग अधिक सामान्य रूप से कार्य कर रहे थे, और अल्ट्रासाउंड स्कैन से पता चला कि उपचारित चूहों के मूत्राशय में मूत्र खाली करने के बाद बहुत कम बचा था। शोधकर्ताओं ने ऊतक (टिश्यू) का भी अवलोकन किया और देखा कि उपचारित समूह में बिना उपचार वाले समूह की तुलना में अधिक स्वस्थ तंत्रिका तंतु और सहायक कोशिकाएं थीं।
इस सफलता का मुख्य कारण यह था कि उपचार ने चोट के स्थान पर प्रतिरक्षा कोशिकाओं के व्यवहार को कैसे बदल दिया। बिना उपचार वाले चूहों में, प्रतिरक्षा कोशिकाएं उच्च सतर्कता की स्थिति में बनी रहीं, और सूजन पैदा करने वाले रसायनों को छोड़ना जारी रखा जिससे उपचार में बाधा आई। हालांकि, इंजीनियर किए गए पैकेजों से उपचारित चूहों में, इन प्रतिरक्षा कोशिकाओं के व्यवहार में बदलाव आया। उन्होंने एक विध्वंस दल की तरह कार्य करना बंद कर दिया और निर्माण श्रमिकों की तरह कार्य करना शुरू कर दिया, जिससे सूजन को शांत करने वाले और ऊतक मरम्मत को बढ़ावा देने वाले रसायन निकलने लगे। वैज्ञानिकों ने इस परिवर्तन का पता प्रतिरक्षा कोशिकाओं के भीतर विशिष्ट मार्गों (pathways) से लगाया, जिससे पता चला कि इंजीनियर की गई कोशिकाओं के पैकेजों ने सही स्विच चालू कर दिए जो एक सहायक स्थिति को बढ़ावा देते हैं। प्रतिरक्षा प्रणाली को विनाशकारी मोड से सुधारात्मक मोड में बदलकर, उपचार ने एक ऐसा वातावरण बनाया जहाँ तंत्रिकाएं अंततः खुद को ठीक कर सकें। यह अध्ययन बताता है कि इंजीनियर किए गए, सेल-मुक्त पैकेजों का उपयोग करना, जिन्हें स्थानीय जेल के माध्यम से वितरित किया जाता है, गंभीर तंत्रिका चोटों के इलाज और क्षतिग्रस्त अंगों जैसे मूत्राशय के कार्य को बहाल करने का एक आशाजनक तरीका हो सकता है।
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