Orbital Spaceflight Remodels miRNA Expression and Suppresses miRNA Biogenesis Machinery in Astronaut PBMCs

प्रत्येक जीवित कोशिका के भीतर, सूक्ष्म आणविक स्विचों का एक विशाल नेटवर्क काम करता है जो शरीर को सुचारू रूप से चलाने में मदद करता है। ये स्विच स्वयं जीन नहीं हैं, बल्कि सूक्ष्म आरएनए (microRNAs) नामक आनुवंशिक सामग्री के छोटे स्ट्रैंड हैं। इन्हें एक लाइट पैनल पर लगे डिमर स्विच की तरह समझें; वे रोशनी को पूरी तरह से चालू या बंद नहीं करते हैं, बल्कि यह नियंत्रित करके कि किसी विशिष्ट प्रोटीन का कितना निर्माण किया जाता है, इस बात को नियंत्रित करते हैं कि रोशनी कितनी तेज चमकेगी। यह प्रणाली तनाव के प्रबंधन, क्षति की मरम्मत करने और प्रतिरक्षा प्रणाली को संतुलित रखने के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है। दशकों से, वैज्ञानिक जानते हैं कि जब शरीर गंभीर बीमारी या तीव्र शारीरिक परिश्रम जैसी चरम स्थितियों का सामना करता है, तो ये सूक्ष्म नियामक बदल जाते हैं। हालाँकि, मनुष्यों के लिए सबसे चरम वातावरणों में से एक, जिसमें से यह विशिष्ट प्रणाली काफी हद तक रहस्य बनी हुई है, वह है अंतरिक्ष की शांति और भारहीनता।

जब अंतरिक्ष यात्री पृथ्वी छोड़ते हैं, तो वे एक ऐसी दुनिया में कदम रखते हैं जहाँ गुरुत्वाकर्षण उन्हें नीचे नहीं खींचता है, और उनके शरीर को भौतिक नियमों के एक पूरी तरह से अलग सेट के अनुकूल होना पड़ता है। यह वातावरण, जिसे सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षण (microgravity) कहा जाता है, कोशिकाओं के व्यवहार में व्यापक बदलाव लाने के लिए जाना जाता है, जो हड्डियों के घनत्व से लेकर प्रतिरक्षा कार्य तक सब कुछ प्रभावित करता है। जबकि शोधकर्ताओं ने लंबे समय से इस बात का अध्ययन किया है कि अंतरिक्ष में जीन कैसे चालू या बंद होते हैं, उन्होंने उन 'डिमर स्विचों' पर कम ध्यान दिया है जो उन जीनों को नियंत्रित करते हैं। यह समझना कि अंतरिक्ष मिशन के दौरान इन माइक्रोआरएनए (microRNAs) स्विचों को ऊपर या नीचे की ओर घुमाया जा रहा है या नहीं, अत्यंत महत्वपूर्ण है। यदि अंतरिक्ष में शरीर की अपनी मशीनरी को सूक्ष्म रूप से नियंत्रित करने की क्षमता बाधित होती है, तो यह अंतरिक्ष यात्रियों को संक्रमण, धीमी रिकवरी या अन्य स्वास्थ्य जोखिमों के प्रति संवेदनशील बना सकता है, विशेष रूप से चंद्रमा या मंगल की लंबी यात्राओं के दौरान।

शोधकर्ताओं की एक टीम ने हाल ही में एक वास्तविक अंतरिक्ष मिशन के दौरान अंतरिक्ष यात्रियों के रक्त का सीधे अध्ययन करके इस पहेली को सुलझाने का प्रयास किया। उन्होंने श्वेत रक्त कोशिकाओं के एक विशिष्ट समूह, जिसे पेरीफेरल ब्लड मोनोन्यूक्लियर सेल्स (peripheral blood mononuclear cells) कहा जाता है, पर ध्यान केंद्रित किया, जो प्रतिरक्षा प्रणाली के लिए अग्रिम रक्षा पंक्ति के रूप में कार्य करते हैं। 'मैसेज साइंस मिशन' (MESSAGE Science Mission) नामक एक बड़े प्रयास के हिस्से के रूप में, इस अध्ययन में लॉन्च से पहले तीन अंतरिक्ष यात्रियों से लिए गए नमूनों और फिर अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर उनके चौथे, सातवें और दसवें दिन के नमूनों का परीक्षण किया गया। एक पूर्ण चित्र प्राप्त करने के लिए, टीम ने एक ऐसे अंतरिक्ष यात्री के नमूने को भी देखा है जो अभी-अभी कुछ घंटों की एक बहुत छोटी, उप-कक्षीय उड़ान (suborbital flight) से लौटा था। इन विभिन्न समय बिंदुओं की तुलना करके, वैज्ञानिक देख सके कि शरीर के आनुवंशिक 'डिमर स्विच' लॉन्च के तत्काल झटके बनाम कक्षा (orbit) में रहने की निरंतर वास्तविकता के प्रति कैसे प्रतिक्रिया करते हैं।

परिणामों ने समय के साथ बदलते एक उल्लेखनीय पैटर्न का खुलासा किया। जब अंतरिक्ष यात्रियों ने पहली बार पृथ्वी छोड़ी और अंतरिक्ष के वातावरण में प्रवेश किया, तो उनकी कोशिकाओं ने पुनर्गठित होना शुरू कर दिया, लेकिन सबसे महत्वपूर्ण परिवर्तन तब हुए जब वे अपनी कक्षा में बस गए। शोधकर्ताओं ने पाया कि शरीर केवल अपने सभी स्विचों को एक साथ ऊपर या नीचे नहीं करता है। इसके बजाय, यह एक जटिल, समन्वित पुनर्गठन (remodeling) में संलग्न होता है। बड़ी संख्या में माइक्रोआरएनए स्विचों को कम (down) कर दिया गया, जिसका अर्थ है कि कोशिकाएं इन नियामक अणुओं के उत्पादन को कम कर रही हैं। यह दमन यादृच्छिक नहीं था; यह एक स्पष्ट समयरेखा का पालन करता था। परिवर्तन अंतरिक्ष में चौथे दिन तक सबसे अधिक स्पष्ट थे और दसवें दिन तक कम बने रहे। इसके विपरीत, जो अंतरिक्ष यात्री केवल कुछ घंटों के लिए अंतरिक्ष में थे, उनमें बहुत कमजोर और कम व्यवस्थित प्रतिक्रिया देखी गई, जो यह सुझाव देती है कि इस गहरे स्तर के आनुवंशिक पुनर्गठन को सक्रिय करने के लिए शरीर को सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षण के निरंतर संपर्क की आवश्यकता होती है।

सबसे आश्चर्यजनक खोज केवल यह नहीं थी कि स्विचों को कम किया जा रहा था, बल्कि यह भी थी कि स्विच बनाने वाली मशीनरी को भी हटाया जा रहा था। वैज्ञानिकों ने पाया कि इन माइक्रोआरएनए को बनाने, परिवहन करने और सक्रिय करने के लिए जिम्मेदार जीन भी बाधित (suppressed) किए जा रहे थे। यह ऐसा है जैसे कि डिमर स्विच बनाने वाली फैक्ट्री, उन्हें ले जाने वाले ट्रक और उन्हें स्थापित करने वाले श्रमिकों को एक ही समय में धीमा होने के लिए कहा गया हो। इसमें वे प्रोटीन भी शामिल थे जो कच्चे आनुवंशिक पदार्थ को उसके अंतिम आकार में काटते हैं, वे ट्रांसपोर्टर जो इसे कोशिका के केंद्रक (nucleus) से शेष शरीर तक ले जाते हैं, और वे प्रोटीन जो वास्तव में स्विच को उसके लक्ष्य से जोड़ते हैं। यह समन्वित शटडाउन बताता है कि शरीर केवल एक एकल तनाव के प्रति प्रतिक्रिया नहीं दे रहा है, बल्कि अंतरिक्ष के वातावरण के अनुकूल होने के लिए अपनी पूरी पोस्ट-ट्रांसक्रिप्शनल नियामक प्रणाली को मौलिक रूप से बदल रहा है।

अध्ययन ने यह भी पहचाना कि इन परिवर्तनों से कौन सी जैविक प्रक्रियाएं सबसे अधिक प्रभावित हुईं। वे जीन जो इन माइक्रोआरएनए द्वारा विनियमित किए जा रहे थे, रक्त वाहिकाओं के विकास, कोशिकाओं की गति और कोशिकाओं के बीच के स्थान के संगठन में गहराई से शामिल थे। यह एक ऐसे शरीर की ओर संकेत करता है जो सक्रिय रूप से अपनी आंतरिक संरचना और यह कैसे कि कोशिकाएं एक-दूसरे के साथ संवाद करती हैं, उसे नया आकार दे रहा है। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि ये परिवर्तन प्रतिरक्षा प्रणाली, संवहनी स्वास्थ्य (vascular health) और चयापचय नियमन (metabolic regulation) से जुड़े थे, जो सभी गुरुत्वाकर्षण की कमी के प्रति संवेदनशील माने जाते हैं। यह तथ्य कि शरीर ने इन विशिष्ट मार्गों को दबाने का विकल्प चुना, एक सरल कार्यात्मक गिरावट के बजाय एक जानबूझकर, हालांकि रहस्यमय, अनुकूलन रणनीति का सुझाव देता है।

इन स्पष्ट निष्कर्षों के बावजूद, शोधकर्ता सावधानीपूर्वक यह उल्लेख करते हैं कि यह खोज का चरण है। इस अध्ययन में अंतरिक्ष यात्रियों की बहुत कम संख्या शामिल थी, जो अंतरिक्ष उड़ान अनुसंधान के लिए सामान्य है, और नमूने विभिन्न मिशनों से आए थे जिनमें स्थितियां थोड़ी भिन्न थीं। डेटा अंतरिक्ष में बिताए गए समय और इन आनुवंशिक नियामकों के दमन के बीच एक मजबूत संबंध दिखाता है, लेकिन यह अभी तक यह साबित नहीं करता है कि यह लंबे समय में अंतरिक्ष यात्रियों के स्वास्थ्य को कैसे प्रभावित करता है या क्या पृथ्वी पर लौटने के बाद शरीर अंततः ठीक हो जाता है। वैज्ञानिक इस बात पर जोर देते हैं कि जबकि रक्त कोशिकाओं में आनुवंशिक निर्देश स्पष्ट रूप से बदल रहे हैं, वास्तविक प्रोटीन और कार्यात्मक स्विच भी कम हो गए हैं या नहीं, इसकी पुष्टि करने के लिए उन्हें आगे के अध्ययन की आवश्यकता है।

यह कार्य मानव शरीर के अंतरिक्ष के अनुकूल होने के तरीके में एक नया दृष्टिकोण प्रदान करता है। यह केवल यह सूचीबद्ध करने से आगे बढ़कर दिखाता है कि कौन से जीन सक्रिय हैं, बल्कि यह दिखाता है कि जीन अभिव्यक्ति (gene expression) के संपूर्ण नियंत्रण तंत्र को कैसे पुनर्गठित किया जा रहा है। यह निष्कर्ष कि शरीर कक्षीय उड़ान के दौरान अपनी नियामक मशीनरी को दबा देता है, यह सुझाव देता है कि अंतरिक्ष में संक्रमण एक गहरा शारीरिक घटना है जो पहले की तुलना में कहीं अधिक गहरा है। जैसे-जैसे मानवता दूर के ग्रहों के लंबे मिशनों की ओर देख रही है, इन सूक्ष्म, समन्वित परिवर्तनों को समझना अंतरिक्ष यात्रियों को स्वस्थ रखने और यह सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक होगा कि उनके शरीर सितारों के बीच रहने की अनूठी चुनौतियों का सामना कर सकें।