Singlet-filtered 1 H-MRS at 3 T yields phantom-calibrated apparent regional glutamate values in healthy adults and compartmental glutamate alterations in glioma: a prospective observational study
यह भावी अवलोकनात्मक अध्ययन प्रदर्शित करता है कि सिंगलेट-फिल्टर्ड 1H-MRS (3 T पर) ग्लूटामेट के चयनात्मक, फैंटम-कैलिब्रेटेड परिमाणीकरण को सक्षम बनाता है, जो स्वस्थ वयस्कों में विशिष्ट क्षेत्रीय विविधताओं और ग्लियोमा रोगियों में महत्वपूर्ण कम्पार्टमेंटल परिवर्तनों को प्रकट करता है, हालांकि नैदानिक तैनाती से पहले आगे के सत्यापन की आवश्यकता है।
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मानव मस्तिष्क विचारों के प्रवाह को बनाए रखने और मांसपेशियों को चलाने के लिए एक जटिल रासायनिक भाषा पर निर्भर करता है। इसके सबसे महत्वपूर्ण संदेशकों में से एक अणु है जिसे ग्लूटामेट (glutamate) कहा जाता है, जो प्राथमिक संकेत के रूप में कार्य करता है जो न्यूरॉन्स को उत्तेजित करता है, उन्हें सक्रिय होने के लिए कहता है। एक स्वस्थ मस्तिष्क में, यह संकेत कड़ाई से विनियमित और पुनर्चक्रित किया जाता है, लेकिन जब यह प्रणाली बिगड़ जाती है, तो यह अल्जाइमर जैसी न्यूरोडीजेनेरेटिव बीमारियों से लेकर मस्तिष्क के ट्यूमर तक की गंभीर स्थितियों में योगदान दे सकती है। दशकों से, वैज्ञानिक यह समझना चाहते थे कि जीवित मस्तिष्क के विशिष्ट हिस्सों में कितना ग्लूटामेट मौजूद है ताकि वे इन बीमारियों को बेहतर ढंग से समझ सकें। हालाँकि, मानक मेडिकल स्कैनर्स के साथ ऐसा करना कठिन रहा है क्योंकि ग्लूटामेट का संकेत अक्सर एक बहुत ही समान अणु, ग्लुटामाइन (glutamine), के संकेत द्वारा छिपा दिया जाता है, जिससे उन्हें अलग पहचानना मुश्किल हो जाता है।
चीन और स्विट्जरलैंड के अस्पतालों की एक टीम ने अब अधिकांश अस्पतालों में पाए जाने वाले मानक 3 टेस्ला एमआरआई (MRI) मशीनों का उपयोग करके इस छिपे हुए संकेत को देखने का एक नया तरीका विकसित किया है। उन्होंने एक विशेष तकनीक बनाई है जो एक फिल्टर की तरह काम करती है, जो ग्लूटामेट के अद्वितीय हस्ताक्षर को अलग करती है और आसपास के अणुओं के शोर को दबा देती है। स्वस्थ स्वयंसेवकों और मस्तिष्क ट्यूमर वाले रोगियों पर इस पद्धति का परीक्षण करके, वे यह मानचित्रण करने में सक्षम रहे कि ग्लूटामेट स्वाभाविक रूप से मस्तिष्क में कहाँ स्थित होता है और ट्यूमर की उपस्थिति में उन स्तरों में कैसे परिवर्तन होता है। यह अध्ययन यह दावा नहीं करता है कि इसने मस्तिष्क कैंसर या डिमेंशिया के रहस्य को सुलझा लिया है, लेकिन इसने सफलतापूर्वक यह प्रदर्शित किया है कि व्यापक रूप से उपलब्ध उपकरणों का उपयोग करके जीवित मानव मस्तिष्क में ग्लूटामेट का स्पष्ट, कैलिब्रेटेड रीडिंग प्राप्त करना संभव है, जो भविष्य के अनुसंधान के लिए एक नया द्वार खोलता है।
शोधकर्ताओं ने इसकी शुरुआत यह सिद्ध करके की कि उनकी विधि एक सरल, नियंत्रित परीक्षण पर काम करती है। उन्होंने ग्लूटामेट की ज्ञात मात्रा वाले तरल नमूनों की एक श्रृंखला तैयार की और उन्हें एक विश्वसनीय संदर्भ पैमाने (reference scale) के रूप में स्कैन किया। एक बार जब उन्होंने पुष्टि कर ली कि स्कैनर ज्ञात मात्राओं को सटीक रूप से पढ़ सकता है, तो वे जीवित मस्तिष्क की ओर बढ़े। उन्होंने पच्चीस स्वस्थ वयस्कों का स्कैन किया, जिसमें तीन विशिष्ट क्षेत्रों के ऊपर एक छोटा, अदृश्य बॉक्स, या वॉल्यूम, रखा गया था: माथे के पास फ्रंटल लोब (frontal lobe), सिर के पीछे ओसीसीपिटल लोब (occipital lobe), और केंद्र में गहराई में बेसल गैंग्लिया (basal ganglia)। परिणामों ने यह स्पष्ट किया कि एक स्वस्थ मस्तिष्क में ग्लूटामेट का वितरण कैसे होता है। फ्रंटल लोब में उच्चतम सांद्रता देखी गई, जिसका औसत मान 8.50 मिलीमोल प्रति लीटर था। ओसीसीपिटल लोब में 4.79 मिलीमोल प्रति लीटर की मध्यम मात्रा थी, जबकि बेसल गैंग्लिया में सबसे कम 3.24 मिलीमोल प्रति लीटर था। इसने एक आधार रेखा स्थापित की, जिससे पता चला कि एक स्वस्थ मस्तिष्क में भी, ग्लूटामेट समान रूप से नहीं फैला होता है बल्कि एक विशिष्ट क्षेत्रीय पदानुक्रम का पालन करता है।
इसके बाद, टीम ने इसी तकनीक को उन पंद्रह रोगियों पर लागू किया जिन्हें अभी-अभी ग्लियोमा (glioma), जो एक प्रकार का मस्तिष्क ट्यूमर है, का निदान किया गया था और जिन्होंने अभी तक कोई उपचार प्राप्त नहीं किया था। उन्होंने ट्यूमर के भीतर और उसके आसपास के तीन अलग-अलग क्षेत्रों को स्कैन किया: ट्यूमर का ठोस कोर, ट्यूमर के चारों ओर की सूजन या एडिमा (edema), और तुलना के लिए मस्तिष्क के स्वस्थ हिस्से का एक मिलान वाला क्षेत्र। यहाँ के निष्कर्ष चौंकाने वाले थे। ट्यूमर के ठोस भाग में स्वस्थ फ्रंटल लोब की तुलना में काफी कम ग्लूटामेट था, जिसका औसत 4.47 मिलीमोल प्रति लीटर था। हालाँकि, सबसे नाटकीय गिरावट ट्यूमर के आसपास की तरल पदार्थ से भरी सूजन में देखी गई, जहाँ ग्लूटामेट का स्तर गिरकर केवल 1.21 मिलीमोल प्रति लीटर रह गया। इस सूजन वाले क्षेत्र में ट्यूमर कोर और स्वस्थ मस्तिष्क ऊतक दोनों की तुलना में बहुत कम ग्लूटामेट था।
जब शोधकर्ताओं ने ट्यूमर के रोगियों की सीधे स्वस्थ स्वयंसेवकों से तुलना की, तो अंतर स्पष्ट था। ट्यूमर और उसके आसपास की सूजन के संयुक्त क्षेत्रों में ग्लूटामेट का स्तर काफी कम था, जो स्वस्थ नियंत्रण समूहों के 7.06 मिलीमोल प्रति लीटर की तुलना में औसतन 3.75 मिलीमोल प्रति लीटर था। यह सुझाव देता है कि ट्यूमर और उससे जुड़ी सूजन इस महत्वपूर्ण न्यूरोट्रांसमीटर की स्थानीय आपूर्ति को कम करके, रासायनिक वातावरण को मौलिक रूप से बदल देती है। अध्ययन में यह भी नोट किया गया कि रोगी स्वस्थ स्वयंसेवकों की तुलना में औसतन अधिक आयु के थे, जो एक ऐसा कारक है जिसे शोधकर्ताओं ने स्वीकार किया कि यह परिणामों को प्रभावित कर सकता है, फिर भी ट्यूमर वाले क्षेत्रों में कम ग्लूटामेट का पैटर्न स्पष्ट बना रहा।
यह समझना महत्वपूर्ण है कि इस अध्ययन ने क्या किया और क्या नहीं किया। शोधकर्ता अपने मापों को "अभिलक्षित" (apparent) मानों के रूप में वर्णित करने में सावधान थे। इसका अर्थ यह है कि वे अपने तरल संदर्भ नमूनों के सापेक्ष सटीक हैं, लेकिन उन्हें अभी तक प्रत्येक व्यक्ति के मस्तिष्क के भीतर ग्रे मैटर, व्हाइट मैटर और तरल पदार्थ के विशिष्ट मिश्रण के लिए समायोजित नहीं किया गया है, जो अंतिम संख्या को प्रभावित कर सकता है। उन्होंने यह भी उल्लेख किया कि उनकी विधि अभी भी एक प्रगतिशील कार्य है और इसे यह सुनिश्चित करने के लिए और अधिक परीक्षण की आवश्यकता है कि यह विभिन्न अस्पतालों और स्कैनर्स में लगातार काम करे। अध्ययन अभी यह साबित नहीं करता है कि यह तकनीक ट्यूमर का निदान कर सकती है या यह अनुमान लगा सकती है कि रोगी उपचार के प्रति कैसी प्रतिक्रिया देगा। इसके बजाय, यह एक 'प्रूफ ऑफ कॉन्सेप्ट' के रूप में कार्य करता है, जो यह दिखाता है कि एक विशेष पल्स सीक्वेंस एक मानक अस्पताल स्कैनर में ग्लूटामेट को सफलतापूर्वक अलग कर सकता है।
इस कार्य के निहितार्थ भविष्य की खोज के लिए एक उपकरण बनने की क्षमता में निहित हैं। एक नियमित नैदानिक सेटिंग में ग्लुटामाइन से अलग ग्लूटामेट को मापने में सक्षम होकर, वैज्ञानिक अब अल्जाइमर, मिर्गी और मस्तिष्क कैंसर जैसी बीमारियों में इस विशिष्ट रसायन के बदलावों की पहले की तुलना में बहुत अधिक सटीकता के साथ जांच कर सकते हैं। शोधकर्ता इस बात पर जोर देते हैं कि हालांकि उनकी विधि आशाजनक है, इसे और अधिक सत्यापन की आवश्यकता है, जिसमें यह परीक्षण करना शामिल है कि क्या परिणाम वही हैं जब उसी व्यक्ति पर स्कैन को दोहराया जाता है, और रोगियों के बड़े समूहों वाले अध्ययन भी शामिल हैं। फिलहाल, यह अध्ययन एक महत्वपूर्ण कदम है, जो एक पहले से छिपे हुए रासायनिक संकेत को जीवित मानव मस्तिष्क की एक दृश्य और मापने योग्य विशेषता में बदल देता है।
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