A genome-wide cross-trait analysis reveals shared genetic architecture between essential tremor and Parkinson’s disease

दो सामान्य गति संबंधी विकार अक्सर डॉक्टरों और रोगियों दोनों को भ्रमित कर देते हैं क्योंकि वे सतह पर एक जैसे दिखते हैं। एक है एसेंशियल ट्रेमर (essential tremor), एक ऐसी स्थिति है जहाँ व्यक्ति के हाथ अनैच्छिक रूप से कांपते हैं, आमतौर पर तब जब वे उनका उपयोग करने की कोशिश कर रहे होते हैं। दूसरा है पार्किंसंस रोग (Parkinson's disease), एक प्रगतिशील विकार जो अकड़न, गति में धीमापन और एक विशिष्ट 'रेस्टिंग ट्रेमर' (विश्राम के समय होने वाला कंपन) का कारण बनता है। हालांकि वे इसे जीने वाले व्यक्ति के लिए अलग महसूस होते हैं, लेकिन दोनों के बीच की रेखा धुंधली हो सकती है। कुछ लोग एसेंशियल ट्रेमर के साथ अंततः पार्किंसंस के लक्षणों का विकास करते हैं, और कुछ पार्किंसंस के लोगों में ऐसे कंपन होते हैं जो बिल्कुल एसेंशियल ट्रेमर जैसे दिखते हैं। दशकों से, वैज्ञानिक इस बात पर विचार कर रहे हैं कि क्या यह ओवरलैप लक्षणों का महज एक संयोग है या क्या इन दोनों स्थितियों के बीच शरीर के भीतर एक गहरा, छिपा हुआ जैविक संबंध है। इसका उत्तर हमारे जीन में निहित है, जो हमारे शरीर के भीतर सूक्ष्म निर्देश मैनुअल हैं जो यह निर्धारित करते हैं कि हम कैसे बढ़ते हैं, कार्य करते हैं, और कभी-कभी, हम कैसे बीमार पड़ते हैं।

पेकिंग यूनिवर्सिटी और अन्य संस्थानों के शोधकर्ताओं की एक टीम ने हजारों लोगों के जेनेटिक कोड को सीधे देखकर उस छिपे हुए संबंध को खोजने का प्रयास किया। उन्होंने अस्पताल के कमरे में मरीजों का अध्ययन नहीं किया; इसके बजाय, उन्होंने पिछले अध्ययनों से एकत्र किए गए आनुवंशिक डेटा के विशाल डिजिटल पुस्तकालयों का अध्ययन किया। इन पुस्तकालयों में लगभग 20,000 एसेंशियल ट्रेमर वाले लोगों और 80,000 से अधिक पार्किंसंस रोग वाले लोगों की जानकारी शामिल थी। इन दोनों समूहों की तुलना आमने-सामने करके, शोधकर्ता देख सकते थे कि क्या दोनों स्थितियों वाले लोगों में समान आनुवंशिक भिन्नताएं शुद्ध संयोग की तुलना में अधिक बार दिखाई देती हैं। वे एक साझा ब्लूप्रिंट, एक सामान्य आनुवंशिक सूत्र की तलाश कर रहे थे जो यह समझा सके कि ये दोनों विकार एक ही परिवारों में या यहाँ तक कि एक ही व्यक्तियों में समय के साथ क्यों दिखाई देते हैं।

विश्लेषण ने एक स्पष्ट और महत्वपूर्ण संबंध का खुलासा किया। शोधकर्ताओं ने पाया कि एसेंशियल ट्रेमर के लिए आनुवंशिक जोखिम और पार्किंसंस रोग के लिए आनुवंशिक जोखिम सकारात्मक रूप से सह-संबंधित (positely correlated) हैं, जिसका अर्थ है कि वे मानव जीनोम में एक साथ चलते हैं। यह ऐसा है जैसे कि वे आनुवंशिक निर्देश जो किसी व्यक्ति को एक स्थिति के प्रति संवेदनशील बनाते हैं, उन्हें दूसरी स्थिति की ओर भी धकेल देते हैं। इस संबंध के सटीक स्थान को समझने के लिए, टीम ने पूरे जीनोम को स्कैन करने के लिए शक्तिशाली कंप्यूटर टूल का उपयोग किया, यह देखने के लिए कि कहाँ एसेंशियल ट्रेमर और पार्किंसंस वाले लोगों का डीएनए आपस में मिलता है। उन्होंने जेनेटिक कोड में 58 विशिष्ट स्थानों की पहचान की जो दोनों बीमारियों के बीच साझा थे। ये केवल यादृच्छिक मिलान नहीं हैं; ये विशिष्ट आनुवंशिक मार्कर हैं जो गलत दिशा में जाने वाली जैविक प्रक्रियाओं के लिए संकेतकों के रूप में कार्य करते हैं।

एक बार ये स्थान मिल जाने के बाद, शोधकर्ताओं को यह पता लगाना था कि वास्तव में कौन से जीन जिम्मेदार हैं। जीनोम बहुत विशाल है, और एक एकल मार्कर दर्जनों जीनों के पास स्थित हो सकता है। इसे हल करने के लिए, उन्होंने 'फाइन-मैपिंग' (fine-mapping) नामक विधि का उपयोग किया, जो सबसे संभावित दोषियों पर ज़ूम करने के लिए एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन माइक्रोस्कोप की तरह कार्य करती है। उन्होंने सूची को 17 प्रमुख आनुवंशिक वेरिएंट्स तक सीमित कर दिया जो डेटा द्वारा दृढ़ता से समर्थित थे। ये वेरिएंट्स 33 विशिष्ट जीनों की ओर इशारा करते हैं जो संभवतः दोनों स्थितियों में शामिल हैं। सबसे महत्वपूर्ण निष्कर्षों में वे जीन शामिल थे जो पहले से ही पार्किंसंस रोग में संदिग्ध थे, जैसे कि प्रोटीन के परिवहन और कोशिका स्वास्थ्य के रखरखाव में शामिल जीन, लेकिन इस अध्ययन ने एसेंशियल ट्रेमर में भी उनकी भूमिका की पुष्टि की।

शोधकर्ताओं ने फिर यह सवाल पूछा कि ये जीन वास्तव में शरीर के भीतर क्या करते हैं। उन्होंने पाया कि साझा आनुवंशिक जोखिम मुख्य रूप से इस बात पर केंद्रित है कि कोशिकाएं सामग्री को कैसे इधर-उडर ले जाती हैं। विशेष रूप से, जीन 'एंडोसाइटोसिस' (endocytosis) नामक प्रक्रिया में शामिल हैं, जो यह है कि कोशिकाएं अपने परिवेश से पोषक तत्वों और संकेतों को कैसे लेती हैं, और 'प्रोटीन स्राव' (protein secretion) में, जो यह है कि कोशिकाएं संदेश कैसे भेजती हैं। उन्होंने कोशिकाओं द्वारा तनाव (stress) को संभालने के तरीके से भी एक संबंध पाया। एक कोशिका की कल्पना एक व्यस्त कारखाने के रूप में करें; ये निष्कर्ष बताते हैं कि इन आनुवंशिक जोखिमों वाले लोगों में, सामग्री को पैक करने और भेजने वाली मशीनरी, या चीजें गलत होने पर तनाव का प्रबंधन करने वाली प्रणाली, थोड़ी कम कुशल है। यह अक्षमता मस्तिष्क की तंत्रिका कोशिकाओं को समय के साथ नुकसान के प्रति अधिक संवेदनशील बना सकती है, जिससे ट्रेमर या पार्किंसंस के लक्षण उत्पन्न हो सकते हैं।

यह देखने के लिए कि क्या एक स्थिति वास्तव में दूसरी का कारण बनती है, टीम ने 'मेंडेलियन रैंडमाइजेशन' (Mendelian randomization) तकनीक का उपयोग किया। यह विधि कारण और प्रभाव का परीक्षण करने के लिए जेनेटिक डेटा का उपयोग करती है, जो जीवनशैली के कारकों या पर्यावरणीय कारणों के भ्रम से बचने के लिए एक प्राकृतिक प्रयोग की तरह कार्य करती है। परिणामों ने एक दिशात्मक संबंध दिखाया: एसेंशियल ट्रेमर के प्रति आनुवंशिक पूर्वाग्रह रखने से जीवन के उत्तरार्ध में पार्किंसंस रोग विकसित होने का जोखिम बढ़ जाता है। डेटा ने सुझाव दिया कि ट्रेमर के लिए प्रत्येक बढ़े हुए आनुवंशिक जोखिम की इकाई के लिए, पार्किंसंस का जोखिम थोड़ा लेकिन महत्वपूर्ण रूप से बढ़ गया। हालाँकि, विपरीत दिशा में यह उतना स्पष्ट नहीं था। जबकि पार्किंसंस के आनुवंशिक जोखिम के होने का संबंध ट्रेमर की उच्च संभावना से भी था, साक्ष्य कम सुसंगत और अधिक जटिल थे। यह सुझाव देता है कि जबकि दोनों स्थितियाँ एक सामान्य आधार साझा करती हैं, ट्रेमर से पार्किंसंस तक का मार्ग विशिष्ट लोगों के लिए अधिक सीधा हो सकता है।

अध्ययन ने यह भी देखा कि ये जीन शरीर के किन हिस्सों को प्रभावित करते हैं। जबकि शोधकर्ता उम्मीद कर रहे थे कि उन्हें पार्किंसंस में क्षतिग्रस्त होने वाले मस्तिष्क क्षेत्रों में विशिष्ट सिग्नल मिलेगा, आनुवंशिक संकेत वास्तव में काफी व्यापक थे। उन्होंने पूर्ण निश्चितता के साथ किसी एक ऊतक प्रकार (tissue type) को सटीक रूप से नहीं बताया, लेकिन उन्होंने पाया कि एक विशिष्ट जीन, SLC41A1, 'कॉडेट' (caudate) में एक मजबूत साझा सिग्नल दिखाता है, जो गति नियंत्रण में शामिल मस्तिष्क का एक गहरा हिस्सा है। यह जीन कोशिकाओं के भीतर मैग्नीशियम के स्तर को प्रबंधित करने में मदद करता है, जो तंत्रिका कार्य के लिए एक महत्वपूर्ण खनिज है। अन्य जीन वसा और मांसपेशियों जैसे परिधीय ऊतकों (peripheral tissues) में सक्रिय थे, जो सुझाव देते हैं कि साझा आनुवंशिक जोखिम पूरे शरीर से संबंधित हो सकता है, न कि केवल मस्तिष्क से। यह व्यापक दृष्टिकोण इस विचार को चुनौती देता है कि ये बीमारियाँ पूरी तरह से स्थानीयकृत मस्तिष्क संबंधी मुद्दे हैं और संकेत देता है कि अंतर्निहित जीव विज्ञान प्रणालीगत (systemic) है।

अंततः, यह शोध इस बात को समझने के लिए एक नया मानचित्र प्रदान करता है कि एसेंशियल ट्रेमर और पार्किंसंस रोग अक्सर क्यों ओवरलैप होते हैं। यह चर्चा को केवल लक्षणों की तुलना करने से आगे बढ़ाकर साझा जीव विज्ञान के क्षेत्र में ले जाता है। निष्कर्ष बताते हैं कि कुछ लोगों के लिए, जो ट्रेमर वे अनुभव करते हैं वह केवल एक स्वतंत्र स्थिति नहीं है, बल्कि एक व्यापक आनुवंशिक भेद्यता का संकेत है जो अंततः पार्किंसंस की ओर ले जा सकता है। हालांकि इसका मतलब यह नहीं है कि हर व्यक्ति जिसे ट्रेमर है, उसे पार्किंसंस विकसित होगा, लेकिन यह उन व्यक्तियों की पहचान करता है जो एक साझा आनुवंशिक भार वहन करते हैं जो उन्हें उच्च जोखिम में डालता है। विशिष्ट जीन और जैविक मार्गों, जैसे कि कोशिकाएं तनाव और प्रोटीन को कैसे संभालती हैं, को सटीक रूप से पहचानकर, यह अध्ययन वैज्ञानिकों को भविष्य के अनुसंधान के लिए नए लक्ष्य प्रदान करता है। लक्ष्य एक दिन इस ज्ञान का उपयोग यह अनुमान लगाने के लिए करना है कि किसे खतरा है और ऐसे उपचार विकसित करना है जो इन दोनों चुनौतीपूर्ण गति संबंधी विकारों के साझा मूल जैविक कारणों को संबोधित करते हों।