MicroRNA expression profile of fibro-adipogenic progenitors in Duchenne muscular dystrophy reveals dysregulation of adipogenesis-related microRNAs

कल्पना कीजिए कि आपका शरीर एक हलचल भरा शहर है जहाँ मांसपेशियाँ मेहनती निर्माण कर्मियों (construction crews) की तरह हैं, जो लगातार सड़कों और इमारतों की मरम्मत कर रही हैं। लेकिन कभी-कभी, एक टूटे हुए ब्लूप्रिंट (एक आनुवंशिक उत्परिवर्तन/genetic mutation) के कारण, ये कर्मी भ्रमित हो जाते हैं। सड़कों की मरम्मत करने के बजाय, वे गलती से गलत जगहों पर वसा (fat) और स्कार टिश्यू (scar tissue) बनाना शुरू कर देते हैं। यह ड्यूशेन मस्कुलर डिस्ट्रॉफी (DMD) नामक स्थिति में होता है। मांसपेशी फाइबर टूट जाते हैं, और शरीर छेदों को भरने की कोशिश करता है, लेकिन मरम्मत करने वाली टीम काम के बोझ से दब जाती है।

यहाँ प्रवेश होता है "फाइब्रो-एडिपोजेनिक प्रोजेनिटर्स" (FAPs) का। इन कोशिकाओं को शहर के बहुमुखी निर्माण प्रबंधकों (construction managers) के रूप में सोचें। एक स्वस्थ शरीर में, वे सहायक होते हैं: वे मलबे को साफ करते हैं और मांसपेशियों की टीमों को फिर से मजबूत होने में मदद करते हैं। लेकिन DMD में, ये प्रबंधक अनियmathbfly (rogue) हो जाते हैं। मांसपेशियों की मदद करने के बजाय, वे वसा कोशिकाओं और स्कार टिश्यू में बदलने लगते हैं, जिससे काम रुक जाता है और मांसपेशियां कमजोर हो जाती हैं। वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि ये प्रबंधक गलत व्यवहार कर रहे हैं, लेकिन वे पूरी तरह से नहीं समझ पाए थे कि वे इतने बुरे निर्णय क्यों ले रहे हैं।

हाल ही में, शोधकर्ताओं ने पाया कि कोशिकाओं के पास छोटे "निर्देश मैनुअल" होते हैं जिन्हें microRNAs कहा जाता है। ये प्रोटीन बनाने वाले बड़े ब्लूप्रिंट नहीं हैं; ये स्टिकी नोट्स या पोस्ट-इट रिमाइंडर्स की तरह हैं जो कोशिका को बताते हैं कि किन निर्देशों को अनदेखा करना है और किन्हें पालन करना है। यदि कोई स्टिकी नोट गिर जाता है या चिपक जाता है, तो कोशिका गलत चीज़ बना सकती है। यह शोध पत्र एक सरल लेकिन महत्वपूर्ण प्रश्न पूछता है: क्या DMD रोगियों के इन अनियुक्त प्रबंधकों (FAPs) में मौजूद स्टिकी नोट्स (microRNAs) स्वस्थ लोगों की तुलना में अलग हैं? और यदि ऐसा है, तो क्या हम इन नोट्स को ठीक करके प्रबंधकों को वसा बनाने से रोक सकते हैं?

अनियुक्त प्रबंधकों और गायब स्टिकी नोट्स की कहानी

न्यूकैसल यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं और उनके सहयोगियों ने इन निर्माण प्रबंधकों की बारीकी से जांच करने का निर्णय लिया। उन्होंने ड्यूशेन मस्कुलर डिस्ट्रॉफी वाले रोगियों और स्वस्थ व्यक्तियों से FAPs एकत्र किए। उन्होंने इन्हें लैब में उगाया, उन्हें दो अलग-अलग प्रकार का "भोजन" खिलाया: एक जो उन्हें विश्राम अवस्था (basal conditions) में रखता है और दूसरा जो उन्हें वसा में बदलने के लिए प्रोत्साहित करता है (adipogenic conditions)।

"स्मॉल आरएनए सीक्वेंसिंग" नामक एक हाई-टेक स्कैनर का उपयोग करके, उन्होंने इन कोशिकाओं के भीतर के स्टिकी नोट्स (microRNAs) को पढ़ा। यह एक स्वस्थ प्रबंधक के कार्यालय के पोस्ट-इट नोट्स की तुलना DMD प्रबंधक के अराजक कार्यालय के नोट्स से करने जैसा था। उन्होंने पाया कि इसमें स्पष्ट अंतर था। DMD प्रबंधकों के पास स्वस्थ प्रबंधकों की तुलना में पूरी तरह से अलग सेट था। विशेष रूप से, उन्होंने पाया कि आठ नोट्स DMD कोशिकाओं में मौजूद नहीं थे या गलत मात्रा में थे, यहाँ तक कि कोशिकाओं के वसा बनने की कोशिश करने से पहले ही। जब उन्होंने कोशिकाओं को वसा बनने के लिए प्रोत्साहित किया, तो नोट्स फिर से बदल गए, लेकिन DMD प्रबंधकों के पास अभी भी एक अद्वितीय, अराजक हस्ताक्षर (signature) था।

एक नोट ने, विशेष रूप से, उनका ध्यान खींचा: एक छोटा निर्देश जिसे hsa-miR-196a-5p कहा जाता है। स्वस्थ प्रबंधकों में, यह नोट अच्छे स्तर पर मौजूद था। लेकिन DMD प्रबंधकों में, यह लगभग गायब था—लैब में 4 गुना से अधिक कम और वास्तविक रोगी के ऊतकों (tissue) में 18 गुना कम। शोधकर्ताओं को संदेह था कि यह गायब नोट ही मुख्य कारण था कि प्रबंधक अनियुक्त हो रहे थे।

इसकी जांच करने के लिए, उन्होंने "क्या होगा अगर" का खेल खेला। उन्होंने DMD प्रबंधकों को लिया और उन्हें इस गायब नोट का अधिक हिस्सा दिया (ट्रांसफेक्शन नामक एक लैब तकनीक का उपयोग करके)। जब उन्होंने ऐसा किया, तो कुछ दिलचस्प हुआ। प्रबंधकों ने उन संकेतों को सुनना बंद कर दिया जो उन्हें वसा बनने के लिए कहते थे। वे जीन जो कोशिका को वसा कोशिका में बदलते हैं (जैसे CEBPA, PPARG, और FABP4), काफी हद तक शांत हो गए। ऐसा लग रहा था जैसे उस गायब स्टिकी नोट को वापस डेस्क पर रखने से प्रबंधक को याद आ गया कि उनका काम मांसपेशियों की मदद करना है, न कि वसा बनाना।

टीम ने यह भी देखा कि यह नोट क्यों काम करता है। उन्होंने पाया कि यह गायब नोट HOX जीन (विशेष रूप से HOXC8 और HOXC9) नामक जीनों के समूह को लक्षित करता है। स्वस्थ कोशिकाओं में, यह नोट इन HOX जीनों को नियंत्रण में रखता है। लेकिन DMD कोशिकाओं में, क्योंकि यह नोट गायब है, HOX जीन बेकाबू हो जाते हैं और कोशिका वसा में बदल जाती है। जब शोधकर्ताओं ने नोट को वापस जोड़ा, तो HOX जीन HOXC9 काफी हदగా शांत हो गया, जबकि HOXC8 भी कम हुआ, हालांकि इस विशिष्ट गिरावट ने उनके परीक्षणों में सांख्यिकीय महत्व (statistical significance) तक नहीं छुआ। यह सुझाव देता है कि हालांकि यह नोट संभवतः दोनों को नियंत्रित करता है, लेकिन इस विशिष्ट प्रयोग में HOXC9 के लिए प्रमाण अधिक मजबूत है।

हालाँकि, कहानी यह नहीं है कि "नोट ठीक करो, और बीमारी ठीक हो जाएगी।" जब शोधकर्ताओं ने इसके विपरीत करने की कोशिश की—स्वस्थ प्रबंधकों से वह नोट हटा दिया ताकि वे देख सकें कि क्या वे वसा में बदल जाते हैं—तो परिणाम उतना नाटकीय नहीं था। स्वस्थ प्रबंधक केवल इसलिए वसा कारखाने में नहीं बदले क्योंकि नोट गायब था। यह सुझाव देता है कि हालांकि गायब नोट एक बड़ा हिस्सा है, लेकिन यह एकमात्र स्विच नहीं भी हो सकता है। DMD प्रबंधकों के पास अन्य टूटे हुए हिस्से भी हो सकते हैं जो उन्हें 'वसा-मोड' में फंसाए रखते हैं, भले ही हम इस एक नोट को ठीक कर दें।

शोधकर्ताओं ने अन्य नोट्सों को भी देखा जो वसा बनने के दौरान बदलते हैं। उन्होंने पाया कि hsa-miR-27a-5p और hsa-miR-1908-5p जैसे नोट्स स्वस्थ कोशिकाओं की तुलना में DMD कोशिकाओं में अलग व्यवहार करते हैं। ये नोट्स उस जटिल बातचीत का हिस्सा लगते हैं जो तब होती है जब एक कोशिका अपने भाग्य का निर्णय लेती है, और उनका व्यवहार बीमारी में बदल जाता है।

भविष्य के लिए इसका क्या अर्थ है

यह अध्ययन यह दावा नहीं करता है कि इसने एक जादुई इलाज खोज लिया है। इसके बजाय, यह एक नया मानचित्र प्रदान करता है। यह हमें दिखाता है कि DMD रोगियों के निर्माण प्रबंधकों के पास स्वस्थ लोगों की तुलना में एक अलग "निर्देश मैनुअल" है, और यह अंतर तब भी मौजूद रहता है जब कोशिकाएं शरीर से दूर, एक डिश में होती हैं। यह साबित करता है कि बीमारी इन कोशिकाओं की प्रकृति को बदल देती है, न कि केवल उस वातावरण को जिसमें वे रहती हैं।

सबसे रोमांचक खोज यह है कि hsa-miR-196a-5p वसा निर्माण पर एक ब्रेक की तरह कार्य करता है। जब यह गायब होता है, तो ब्रेक फेल हो जाते हैं। जब इसे लैब में वापस जोड़ा गया, तो इसने प्रमुख वसा बनाने वाले जीनों की अभिव्यक्ति (expression) को सफलतापूर्वक कम कर दिया, लेकिन शोधकर्ताओं ने चेतावनी दी कि रोगी के शरीर में इस अराजकता को पूरी तरह से रोकने के लिए केवल इस एक नोट से अधिक की आवश्यकता हो सकती है। DMD प्रबंधकों को वापस पटरी पर लाने के लिए नए निर्देशों के पूरे सेट की आवश्यकता हो सकती है।

अंततः, यह शोध पत्र बताता है कि ड्यूशेन मस्कुलर डिस्ट्रॉफी के रोगियों की वास्तव में मदद करने के लिए, हमें दो चीजें करने की आवश्यकता हो सकती है: टूटे हुए मांसपेशी ब्लूप्रिंट (डिस्ट्रोफिन) को ठीक करना और उनके गायब स्टिकी नोट्स को ठीक करके अनियुक्त निर्माण प्रबंधकों को फिर से प्रशिक्षित करना। यह एक याद दिलाता है कि मांसपेशियों को ठीक करना केवल मांसपेशियों के बारे में नहीं है; यह उस पूरे पड़ोस को ठीक करने के बारे में भी है जहाँ मांसपेशियां रहती हैं।