Evaluation of human-specific RNA enrichment kits for transcriptome sequencing in a non-model organism: the African savanna elephant (Loxodonta africana)

कल्पना कीजिए कि आप एक ऐसे कमरे में एक शांत बातचीत सुनने की कोशिश कर रहे हैं जहाँ एक साथ एक हजार लोग चिल्ला रहे हों। वैज्ञानिकों को रक्त की एक बूंद के भीतर मौजूद आनुवंशिक निर्देशों का अध्ययन करने के लिए इसी तरह की चुनौती का सामना करना पड़ता है। रक्त एक व्यस्त स्थान है, जो ऑक्सीजन ले जाने वाली कोशिकाओं से भरा होता है, लेकिन उन ऑक्सीजन वाहकों के आनुवंशिक "संदेश" (जिन्हें RNA कहा जाता है) इतने शोर भरे और प्रचुर मात्रा में होते हैं कि वे प्रतिरक्षा प्रणाली (इम्यून सिस्टम) के शांत और अधिक दिलचस्प संदेशों को दबा देते हैं। प्रतिरक्षा प्रणाली के रहस्यों को सुनने के लिए, वैज्ञानिकों को ऑक्सीजन वाहकों का वॉल्यूम कम करना पड़ता है। यह अधिकांश जानवरों के लिए कठिन है क्योंकि इसके लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरण आमतौर पर मनुष्यों, चूहों या मूषकों (mice) के लिए बनाए गए होते हैं। लेकिन क्या होगा यदि हम उन मानवीय उपकरणों का उपयोग किसी ऐसे जानवर पर कर सकें जो हमसे बिल्कुल अलग दिखता है, जैसे कि अफ्रीकी सवाना हाथी? यह शोध आनुवंशिकी और वन्यजीव संरक्षण के मिलन बिंदु पर स्थित है, जो एक सरल लेकिन महत्वपूर्ण प्रश्न पूछता है: क्या हम हाथी की प्रतिरक्षा प्रणाली को सुनने के लिए एक मानव माइक्रोफ़ोन उधार ले सकते हैं?

इस अध्ययन में शामिल वैज्ञानिक यह देखना चाहते थे कि क्या वे हाथी के रक्त के नमूनों को उनके आनुवंशिक कोड को पढ़ने से पहले साफ करने के लिए मानव-निर्मित "नॉइज़-कैंसलिंग" (शोर कम करने वाले) किट्स का उपयोग कर सकते हैं। आनुवंशिकी की दुनिया में, रक्त अक्सर किसी जानवर के स्वास्थ्य की जांच करने के लिए सबसे अच्छी जगह होती है, लेकिन यह "शोर" से भरा होता है। दो मुख्य प्रकार के शोर हावी रहते हैं: ग्लोबिन mRNA (हीमोग्लोबिन बनाने के निर्देश, जो ऑक्सीजन ले जाने वाला प्रोटीन है) और राइबोसोमल RNA (वह मशीनरी जो प्रोटीन बनाती है)। एक विशिष्ट रक्त नमूने में, ये दो प्रकार के शोर लगभग सभी आनुवंशिक सामग्री बना सकते हैं, जिससे तपेदिक (ट्यूबरकुलोसिस) या वायरस जैसी बीमारियों से लड़ने के बारे में दुर्लभ और महत्वपूर्ण संदेश छिप जाते हैं।

शोधकर्ताओं ने दक्षिण अफ्रीका के क्रूगर नेशनल पार्क से चार वयस्क नर अफ्रीकी सवाना हाथियों का रक्त लिया। उन्होंने मनुष्यों के लिए डिज़ाइन किए गए किट्स का उपयोग करके एक दो-चरणीय सफाई प्रक्रिया का परीक्षण किया। सबसे पहले, उन्होंने ग्लोबिन mRNA को हटाने के लिए एक किट का उपयोग किया, और फिर राइबोसोमल RNA को हटाने के लिए एक अन्य किट का उपयोग किया। लक्ष्य यह देखना था कि क्या ये मानवीय उपकरण हाथी पर काम करेंगे, जिसका DNA हमसे भिन्न है, और क्या परिणाम हाथी की प्रतिरक्षा प्रणाली का अध्ययन करने के लिए पर्याप्त स्पष्ट संकेत देगा।

यहाँ उन्हें क्या मिला। मानव राइबोसोमल RNA किट ने बहुत शानदार काम किया। सफाई से पहले, हाथी के रक्त के नमूने राइबोसोमल RNA के शोर से इतने भरे हुए थे कि 57.5% से 73.1% तक का आनुवंशिक डेटा केवल वह बैकग्राउंड चैटर (पृष्ठभूमि का शोर) था। मानव किट का उपयोग करने के बाद, यह शोर घटकर 3.5% से भी कम रह गया। यह एक चिल्लाते हुए भीड़ को फुसफुसाहट में बदलने जैसा था। इस बड़े पैमाने की सफाई का मतलब था कि जब वैज्ञानिकों ने आनुवंशिक रीड्स को हाथी के अपने आवंशिक मानचित्र (जेनेटिक मैप) से मिलाने की कोशिश की, तो सफलता दर डगमगाती हुई 25.3–40.5% से बढ़कर एक ठोस 86.2–90.5% हो गई। अचानक, वे वास्तव में हाथी की अनूठी आनुवंशिक कहानी को देख सकते थे।

हालाँकि, ग्लोबिन mRNA किट के लिए कहानी थोड़ी मिली-जुली रही। वैज्ञानिक उम्मीद कर रहे थे कि मानव किट ऑक्सीजन ले जाने वाले निर्देशों को उतना ही चुप करा देगी जितना कि उसने राइबोसोमल शोर को चुप कराया था। लेकिन जब उन्होंने जाँच की, तो पाया कि ग्लोबिन mRNA उम्मीद के अनुसार कम नहीं हुआ; वास्तव में, यह बिना साफ किए गए नमूनों के 0–3.7% से बढ़कर उपचारित नमूनों में 5.5–6.2% हो गया। शोधकर्ताओं को संदेह है कि ऐसा इसलिए है क्योंकि मानव किट विशिष्ट आनुवंशिक पैटर्न की तलाश करती है जो हाथी के पैटर्न से पूरी तरह मेल नहीं खाते। मानव और हाथी के हीमोग्लोबिन जीन के बीच समानता केवल 73.8% से 79.6% है, जो अच्छी है, लेकिन शायद इतनी अच्छी नहीं है कि मानव किट हाथी के निर्देशों को प्रभावी ढंग से पकड़ सके।

ग्लोबिन किट उम्मीद के मुताबिक काम न करने के बावजूद, हाथी अनुसंधान के लिए समग्र परिणाम एक बड़ी जीत है। अध्ययन बताता है कि भले ही सफाई प्रक्रिया का एक हिस्सा पूर्ण न हो, लेकिन राइबोसोमल RNA में भारी कमी डेटा को उपयोगी बनाने के लिए पर्याप्त है। शोधकर्ताओं ने पाया कि मानव राइबोसोमल किट अत्यधिक प्रभावी है क्योंकि राइबोसोमल जीन कई विभिन्न प्रजातियों में बहुत समान होते हैं, जैसे कि एक सार्वभौमिक भाषा जिसे मनुष्य और हाथी साझा करते हैं।

इसलिए, जबकि मानव ग्लोबिन किट ने हाथी पर अपना काम पूरी तरह से नहीं किया, इन उपकरणों के संयोजन ने फिर भी हाथी की प्रतिरक्षा प्रणाली की एक बहुत स्पष्ट तस्वीर बनाई। यह दृष्टिकोण वैज्ञानिकों को महंगे, कस्टम उपकरण शून्य से बनाने के बजाय इन राजसी जानवरों का अध्ययन करने का एक नया, व्यावहारिक तरीका प्रदान करता है। यह एक ऐसी विधि का उपयोग करके जंगली हाथियों के रोगों से लड़ने के तरीके को समझने का द्वार खोलता है, जो कि चतुर और आश्चर्यजनक रूप से सरल है: हाथी की आवाज़ सुनने के लिए एक मानव उपकरण उधार लेना।