Sept7 coordinates cytoskeletal dynamics and MAPK/ERK1/2 signaling to orchestrate OPC differentiation and myelination

मस्तिष्क केवल संकेतों भेजने वाले न्यूरॉन्स का एक संग्रह नहीं है; यह इंसुलेशन में लिपटे तारों का एक विशाल नेटवर्क है। यह इंसुलेशन, जिसे मायलिन (myelin) कहा जाता है, एक वसायुक्त आवरण है जो ओलिगोडेंड्रोसाइट्स (oligodendrocytes) नामक विशेष कोशिकाओं द्वारा निर्मित होता है। ठीक वैसे ही जैसे एक छिला हुआ बिजली का तार शॉर्ट सर्किट का कारण बनता है, क्षतिग्रस्त मायलिन तंत्रिका तंत्र में संचार को बाधित करता है, जिससे मल्टीपल स्केलेरोसिस और अल्जाइमर जैसी स्थितियों में दृष्टि, गति और स्मृति का नुकसान होता है। जैसे-जैसे हमारी उम्र बढ़ती है, यह सुरक्षात्मक आवरण स्वाभाविक रूप से घिसने लगता है, और मस्तिष्क की स्वयं की मरम्मत करने की क्षमता अक्सर विफल हो जाती है। नया मायलिन बनाने वाली कोशिकाएं, जिन्हें ओलिगोडेंड्रोसाइट प्रिकर्सर कोशिकाएं (oligodendrocyte precursor cells) कहा जाता है, बढ़ती उम्र के मस्तिष्क में मौजूद तो होती हैं, लेकिन वे अक्सर काम पूरा करने से पहले ही अटक जाती हैं। वे उन परिपक्व कोशिकाओं में परिवर्तित नहीं हो पातीं जिन्हें तंत्रिका तंतुओं (nerve fibers) के चारों ओर लिपटने के लिए आवश्यक होता है, जिससे मस्तिष्क क्षय के प्रति संवेदनशील हो जाता है। ये मरम्मत कोशिकाएं क्यों रुक जाती हैं, इसे सटीक रूप से समझना उम्र से संबंधित तंत्रिका संबंधी गिरावट के उपचारों को खोलने की कुंजी है।

डालियन मेडिकल यूनिवर्सिटी और अन्य संस्थानों के शोधकर्ताओं ने अब एक विशिष्ट प्रोटीन की पहचान की है जो इस मरम्मत प्रक्रिया के लिए एक महत्वपूर्ण स्विच के रूप में कार्य करता है। उन्होंने 'सेप्ट7' (Sept7) नामक एक अणु पर ध्यान केंद्रित किया, जो मायलिन बनाने वाली कोशिकाओं में पाया जाता है। चूहों और प्रयोगशाला में कोशिकाओं का अध्ययन करके, टीम ने पाया कि सेप्ट7 उन भौतिक परिवर्तनों के लिए आवश्यक है जो एक प्रिकर्सर कोशिका को एक परिपक्व मायलिन-निर्माता बनने के लिए करने होते हैं। पर्याप्त सेप्ट7 के बिना, ये कोशिकाएं अपने आप को नया आकार नहीं दे पातीं ताकि वे तंत्रिका तंतुओं के चारों ओर लिपट सकें, और वे संकेत जो उन्हें बढ़ने के लिए कहते हैं, काम नहीं करते हैं। अध्ययन से पता चलता है कि सेप्ट7 दो काम एक साथ करता है: यह कोशिका के आंतरिक कंकाल को व्यवस्थित करता है ताकि गति और आकार परिवर्तन संभव हो सके, और यह एक भौतिक मंच (platform) के रूप में कार्य करता है जो एक महत्वपूर्ण सिग्नलिंग पाथवे को सही ढंग से कार्य करने में मदद करता है। जब सेप्ट7 अनुपस्थित होता है, तो संरचना और संकेत दोनों टूट जाते हैं, जिससे मस्तिष्क अपने इंसुलेशन की मरम्मत करने में असमर्थ हो जाता है।

एक जीवित प्रणाली में यह प्रोटीन कैसे व्यवहार करता है, यह देखने के लिए वैज्ञानिकों ने पहले विभिन्न उम्र के चूहों की ऑप्टिक नर्व्स (दृष्टि तंत्रिका) का अध्ययन किया। उन्होंने पाया कि सेप्ट7 मायलिन बनाने वाली कोशिकाओं में मौजूद है, और जैसे-जैसे मस्तिष्क परिपक्व होता है और मायलिनेशन अपने चरम पर पहुँचता है, इसके स्तर बढ़ जाते हैं। हालांकि, जब उन्होंने वयस्क चूहों से सेप्ट7 को हटा दिया, तो मायलिन के आवरण टूटने लगे। इंसुलेशन की परतें ढीली होने लगीं और आंतरिक संरचनाएं सूज गईं, जो यह दर्शाता है कि यह प्रोटीन न केवल मायलिन बनाने के लिए आवश्यक है, बल्कि समय के साथ इसे बरकरार रखने के लिए भी आवश्यक है। इससे यह संकेत मिला कि सेप्ट7 की कमी एक प्रमुख कारक हो सकती है कि क्यों उम्र बढ़ने के साथ मायलिन खराब होता है।

टीम ने इसके बाद यह परीक्षण किया कि क्या क्षति के बाद मस्तिष्क की मरम्मत करने के लिए सेप्ट7 आवश्यक है। उन्होंने चूहों की ऑप्टिक नर्व्स से मायलिन हटाने के लिए दो अलग-अलग तरीकों का उपयोग किया: एक में फोकल लीजन (focal lesion) बनाने के लिए सीधे एक रसायन का इंजेक्शन दिया गया, और दूसरे में चूहों को एक ऐसा आहार खिलाया गया जो व्यापक डिमायलिनेशन (demyelination) का कारण बनता है। दोनों मामलों में, शोधकर्ताओं ने देखा कि जब मायलिन को नुकसान पहुँचा, तो सेप्ट7 का स्तर स्वाभाविक रूप से गिर गया और मरम्मत प्रक्रिया शुरू होते ही फिर से बढ़ गया। इसकी भूमिका की पुष्टि करने के लिए, उन्होंने ऐसे चूहे तैयार किए जिनमें प्रिकर्सर कोशिकाओं से विशेष रूप से सेप्ट7 को हटा दिया गया था। जब इन चूहों को क्षति हुई, तो वे अपनी दृष्टि वापस पाने में विफल रहे। परीक्षणों से पता चला कि उनकी आँखें प्रकाश संकेतों को ठीक से संसाधित नहीं कर सकती थीं, भले ही उनके तंत्रिका कोशिकाएं अभी भी जीवित थीं। सूक्ष्मदर्शी के नीचे, इन चूहों की ऑप्टिक नर्व्स में बहुत कम नए मायलिन आवरण दिखाई दिए, और जो बने भी थे, वे पतले और अव्यवस्थित थे। प्रिकर्सर कोशिकाएं वहां थीं, लेकिन वे काम करने के लिए आवश्यक परिपक्व कोशिकाओं में विकसित नहीं हुई थीं।

कोशिकाओं के भीतर गहराई से जांच करते हुए, शोधकर्ताओं ने पाया कि समस्या कोशिकाओं के आकार बदलने की क्षमता से शुरू हुई। एक स्वस्थ वातावरण में, प्रिकर्सर कोशिकाएं तंत्रिका तंतुओं के चारों ओर लिपटने के लिए लंबी, शाखाओं वाली भुजाएं फैलाती हैं। इस प्रक्रिया के लिए प्रोटीन फिलामेंट्स, विशेष रूप से एक्टिन (actin) और माइक्रोट्यूब्यूल्स (microtubules) से बना एक गतिशील आंतरिक कंकाल आवश्यक है। वैज्ञानिकों ने देखा कि जब सेप्ट7 को हटा दिया गया, तो कोशिकाएं गोल और सख्त हो गईं, और वे आवश्यक शाखाएं फैलाने में असमर्थ रहीं। वे लंबी, जटिल भुजाओं के बजाय छोटी, ठूँठ जैसी उभारों के साथ अटक गईं। आंतरिक कंकाल अव्यवस्थित था; एक्टिन फिलामेंट्स, जो कोशिका को हिलने और विस्तार करने की अनुमति देने के लिए आमतौर पर टूट जाते हैं, वहीं स्थिर रहे। इसी तरह, माइक्रोट्यूब्यूल्स, जो कोशिका के भीतर परिवहन के लिए संरचनात्मक ट्रैक प्रदान करते हैं, गलत स्थानों पर गुच्छों के रूप में जमा हो गए। इस अव्यवस्था का अर्थ था कि माइटोकॉन्ड्रिया, जो कोशिका के पावर प्लांट हैं, उन शाखाओं के सिरों तक नहीं जा सके जहाँ ऊर्जा के लिए उनकी आवश्यकता थी। सही आकार और उसे बनाए रखने के लिए आवश्यक ऊर्जा के बिना, कोशिकाएं अपने रूपांतरण को पूरा नहीं कर सकीं।

अध्ययन ने सेप्ट7 की दूसरी, समान रूप से महत्वपूर्ण भूमिका का भी खुलासा किया। केवल कोशिका की संरचना को थामे रखने के अलावा, सेप्ट7 MAPK/ERK1/2 नामक एक महत्वपूर्ण सिग्नलिंग पाथवे के लिए एक भौतिक मचान (scaffold) के रूप में कार्य करता है। यह पाथवे एक संचार रेखा की तरह है जो कोशिका को बढ़ने और परिपक्व होने का निर्देश देती है। शोधकर्ताओं ने पाया कि सेप्ट7 इस पाथवे के प्रमुख प्रोटीनों से भौतिक रूप से जुड़ता है, उन्हें सही जगह पर रखता है ताकि वे एक-दूसरे को सक्रिय कर सकें। जब सेप्ट7 गायब था, तो यह सिग्नलिंग लाइन शांत हो गई। जो प्रोटीन कोशिका को विभेदन (differentiation) के लिए संकेत देने हेतु सक्रिय होने चाहिए थे, वे निष्क्रिय रहे, और मायलिन बनाने के लिए आवश्यक जीन कम हो गए। इस भौतिक संबंध को सिद्ध करने के लिए, वैज्ञानिकों ने सेप्ट7 का एक ऐसा संस्करण बनाया जो सिग्नलिंग प्रोटीनों से बंध नहीं सकता था। भले ही कोशिका का कंकाल कुछ हद तक बरकरार था, लेकिन सिग्नलिंग विफल रही, और कोशिकाएं परिपक्व नहीं हो सकीं। इसने पुष्टि की कि सेप्ट7 न केवल एक संरचनात्मक गोंद है, बल्कि उन रासायनिक संदेशों का एक महत्वपूर्ण आयोजक भी है जो मरम्मत को संचालित करते हैं।

निष्कर्ष बताते हैं कि उम्र के साथ सेप्ट7 की गिरावट एक प्राथमिक कारण है कि क्यों मस्तिष्क अपनी मायलिन की मरम्मत करने की क्षमता खो देता है। जैसे-जैसे इस प्रोटीन का स्तर गिरता है, कोशिकाएं अपना आकार बदलने की अपनी क्षमता और बढ़ने के संकेत प्राप्त करने की अपनी क्षमता खो देती हैं। यह दोहरा विफलता मस्तिष्क के इंसुलेशन को उम्र बढ़ने और बीमारी के प्रभाव के प्रति असुरक्षित छोड़ देती है। शोध सेप्ट7 को भविष्य के उपचारों के लिए एक संभावित लक्ष्य के रूप में संकेत मिलता है। सेप्ट7 के स्तर या कार्य को बहाल करने के तरीके खोजकर, यह संभव हो सकता है कि मस्तिष्क की मरम्मत कोशिकाओं को उन बाधाओं को पार करने में मदद मिले जो वर्तमान में उन्हें क्षतिग्रस्त मायलिन को ठीक करने से रोकती हैं, जिससे उन स्थितियों के उपचार के लिए एक नई उम्मीद मिलती है जहाँ व्हाइट मैटर (white matter) का नुकसान एक केंद्रीय समस्या है।