Donor Age Impairs Vasculogenic Potential of hiPSC-Derived Endothelial Progenitors via Elevated Mitochondrial Reactive Oxygen Species
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि डोनर की आयु, एपिजेनेटिक और ट्रांसक्रिप्टोमिक परिवर्तनों के माध्यम से माइटोकॉन्ड्रियल रिएक्टिव ऑक्सीजन स्पीशीज को बढ़ाकर, hiPSC-व्युत्पन्न एंडोथेलियल प्रोजेनेटर्स की वैस्कुलोजेनिक क्षमता को बाधित करती है, एक ऐसी कमी जिसे कार्यात्मक संवहनी नेटवर्क निर्माण को बहाल करने के लिए एंटीऑक्सीडेंट उपचार द्वारा सुधारा जा सकता है।
मूल पेपर CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। यह एक ऐसे प्रीप्रिंट की AI से तैयार की गई व्याख्या है जिसकी अभी सहकर्मी समीक्षा नहीं हुई है। यह चिकित्सकीय सलाह नहीं है। इस सामग्री के आधार पर स्वास्थ्य संबंधी फैसले न लें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
मानव शरीर पाइपों का एक विशाल, जटिल नेटवर्क है, जो प्रत्येक कोशिका तक ऑक्सीजन और पोषक तत्व पहुँचाता है। जब ये वाहिकाएं बीमारी या उम्र के कारण क्षतिग्रस्त हो जाती हैं, तो शरीर की उन्हें मरम्मत करने की क्षमता अक्सर विफल हो जाती है, जिससे गंभीर स्वास्थ्य संकट पैदा होते हैं। वैज्ञानिक लंबे समय से प्रयोगशाला में नई रक्त वाहिकाएं उगाने का तरीका खोज रहे हैं, इस उम्मीद में कि एक दिन मरीजों में क्षतिग्रस्त वाहिकाओं को बदला जा सके। इस कार्य के लिए एक आशाजनक उपकरण प्रयोगशाला में विकसित कोशिकाओं का एक प्रकार है जिसे 'ह्यूमन इंड्यूस्ड प्लुरिपोटेंट स्टेम सेल' (human induced pluripotent stem cell) कहा जाता है। इन कोशिकाओं को एंडोथेलियल प्रोजेनिटर (endothelial progenitors) बनने के लिए प्रेरित किया जा सकता है, जो रक्त वाहिकाओं के निर्माण खंड हैं। उनमें बिना किसी अन्य कोशिका प्रकार के अतिरिक्त सहयोग के, वास्तविक रक्त वाहिकाओं की नकल करने वाली छोटी, खोखली नलिकाओं में स्वयं को व्यवस्थित करने की अनूठी क्षमता होती है।
हालाँकि, इस शोध को वर्तमान में संचालित करने के तरीके में एक महत्वपूर्ण अंतर मौजूद है। अधिकांश अध्ययन नवजात या बहुत कम उम्र के दाताओं से प्राप्त कोशिकाओं का उपयोग करते हैं, जिनका जीव विज्ञान अत्यंत शुद्ध और अत्यधिक अनुकूलन योग्य होता है। फिर भी, वे लोग जिन्हें अंततः ये उपचार मिलेंगे, वे आमतौर पर वृद्ध वयस्क होते हैं, जिनकी कोशिकाओं ने दशकों तक उम्र के साथ कई परिवर्तन संचित किए हैं। यह स्पष्ट नहीं है कि वृद्ध दाताओं से विकसित कोशिकाएं युवा दाताओं की तरह ही जटिल कार्यों को करने में सक्षम होंगी या नहीं। यदि दाता की आयु कोशिका की नई वाहिकाएं बनाने की क्षमता को मौलिक रूप से बदल देती है, तो प्रयोगशाला में विकसित आशाजनक उपचार उन मरीजों पर लागू होने में विफल हो सकते जिन्हें उनकी सबसे अधिक आवश्यकता है।
टेक्सास विश्वविद्यालय, ऑस्टिन के शोधकर्ताओं ने तीन नवजात दाताओं की कोशिकाओं के मुकाबले तीन परिपक्व दाताओं (जिनकी आयु तीस वर्ष से अधिक थी) की कोशिकाओं की तुलना करके इस रहस्य को सुलझाने का प्रयास किया। उन्होंने इन जोड़ों को सावधानीपूर्वक इस प्रकार मिलाया कि एकमात्र प्रमुख अंतर मूल दाता की आयु थी, जबकि लिंग और जिस ऊतक से कोशिकाएं ली गई थीं, उसे समान रखा गया था। टीम ने पहले इन कोशिकाओं को एंडोथेलियल प्रोजेनिटर के रूप में विकसित किया और फिर उन्हें एक नरम, जेल जैसे पदार्थ के भीतर रखा जो मानव ऊतक के वातावरण की नकल करने के लिए बनाया गया था। इस परिवेश में, कोशिकाएं स्वयं को वाहिकाओं के नेटवर्क में व्यवस्थित करने के लिए स्वतंत्र थीं। परिणाम स्पष्ट और तत्काल थे। नवजात दाताओं की कोशिकाओं ने स्पष्ट, खुले चैनलों के साथ नलिकाओं के घने, अत्यधिक जुड़े हुए जाल बनाए। इसके विपरीत, परिपक्व दाताओं की कोशिकाओं को काफी संघर्ष करना पड़ा। उन्होंने कोशिकाओं के अलग-थलग समूह बनाए जो कम जुड़े हुए थे और रक्त प्रवाह के लिए आवश्यक खोखले चैनलों को बनाने में काफी हद तक विफल रहे। परिपв matured कोशिकाएं उन मजबूत संवहनी नेटवर्क का निर्माण करने में विफल रहीं जो युवा कोशिकाओं ने सहजता से बनाया था।
इस विफलता के कारणों को समझने के लिए, वैज्ञानिकों ने कोशिकाओं के जीव विज्ञान की गहराई से जांच की। उन्होंने डीएनए पर मौजूद रासायनिक टैग्स की जांच की जो स्विच के रूप में कार्य करते हैं, जो जीन को चालू या बंद करते हैं, और पाया कि पुरानी कोशिकाओं में एक अलग एपिजेनेटिक सिग्नेचर (epigenetic signature) था। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि उन्होंने कोशिकाओं के ऊर्जा केंद्रों, जिन्हें माइटोकॉन्ड्रिया (mitochondria) कहा जाता है, में एक विशिष्ट दोष की खोज की। परिपक्व दाताओं की कोशिकाओं में, ये ऊर्जा केंद्र प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों (reactive oxygen species) का अत्यधिक उत्पादन कर रहे थे, जो एक प्रकार का हानिकारक रासायनिक तनाव है, जबकि उनकी आंतरिक ऊर्जा क्षमता युवा कोशिकाओं की तुलना में कम थी। आंतरिक तनाव का यह संचय प्राथमिक चालक प्रतीत हुआ, जिसके कारण कोशिकाएं उचित वाहिकाओं में संगठित होने की अपनी क्षमता खो बैठीं।
शोधकर्ताओं ने फिर यह परीक्षण किया कि क्या वे एक विशेष एंटीऑक्सीडेंट के साथ परिपक्व कोशिकाओं का उपचार करके इस समस्या को ठीक कर सकते हैं, जिसे विशेष रूप से माइटोकॉन्ड्रिया के भीतर हानिकारक ऑक्सीजन प्रजातियों को बेअसर करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। जब उन्होंने परिपक्व दाता कोशिकाओं को वाहिका बनाने वाले प्रोजेनिटर में बदलने से पहले इस उपचार को लागू किया, तो परिणाम नाटकीय रूप से बदल गया। उपचारित कोशिकाओं ने नवजात कोशिकाओं की तरह व्यवहार करना शुरू कर दिया। उन्होंने खुले चैनलों के साथ जटिल, परस्पर जुड़े नेटवर्क बनाने की अपनी क्षमता को पुनः प्राप्त कर लिया, जो लगभग पूरी तरह से युवा दाता कोशिकाओं के प्रदर्शन से मेल खाता था। इस हस्तक्षेप ने उनके डीएनए में रासायनिक परिवर्तनों और जीन गतिविधि के पैटर्न को भी उलट दिया, जिससे प्रभावी रूप से कोशिकाओं को एक अधिक युवा, कार्यात्मक अवस्था में पुनर्गठित कर दिया गया।
यह कार्य व्यक्तिगत चिकित्सा (personalized medicine) की राह में एक महत्वपूर्ण बाधा को उजागर करता है। यह सुझाव देता है कि केवल रोगी की अपनी कोशिकाओं को लेकर उन्हें नए ऊतक में बदलना पर्याप्त नहीं हो सकता है यदि वे कोशिकाएं एक वृद्ध व्यक्ति की हैं, क्योंकि उम्र से संबंधित क्षति उनके कार्य को बाधित कर सकती है। हालांकि, यह अध्ययन एक संभावित समाधान भी प्रदान करता है। उम्र के कारण होने वाले विशिष्ट आंतरिक तनाव को पहचानकर और उसे सुधारकर, वैज्ञानिक वृद्ध रोगियों की कोशिकाओं की पुनर्योजी शक्ति को बहाल करने में सक्षम हो सकते हैं। यह निष्कर्ष इस बात पर जोर देता है कि भविष्य के उपचारों की सफलता के लिए, शोधकर्ताओं को दाता की आयु को ध्यान में रखना चाहिए और उम्र बढ़ने के साथ आने वाली जैविक बाधाओं को दूर करने के लिए रणनीतियां विकसित करनी चाहिए।
अपने क्षेत्र के पेपरों की भीड़ में उलझे हुए हैं?
आपके रिसर्च कीवर्ड से मेल खाने वाले सबसे नए और अलग सोच वाले पेपरों का रोज़ाना Digest पाएँ—तकनीकी सारांश के साथ, आपकी भाषा में।