α-Synuclein Seeding Activity in Fixed Antemortem Skin Biopsies From Patients With Synucleinopathies

पार्किंसंस, लेवी बॉडी डिमेंशिया और मल्टीपल सिस्टम एट्रोफी जैसी न्यूरोडीजेनेरेटिव बीमारियाँ एक सामान्य, विनाशकारी विशेषता साझा करती हैं: एक प्रोटीन जिसे अल्फा-सिन्यूक्लिन कहा जाता है। एक स्वस्थ मस्तिष्क में, यह प्रोटीन सामान्य कार्य करता है, लेकिन इन बीमारियों में, यह गलत तरीके से मुड़ (misfold) जाता है और जहरीले समुच्चय (aggregates) बनाने के लिए आपस में गुच्छे बना लेता है। ये गुच्छे एक संक्रामक बीज की तरह कार्य करते हैं, जो एक कोशिका से दूसरी कोशिका में फैलते हैं और अंततः मस्तिष्क कोशिकाओं को विफल कर देते हैं। दशकों तक, डॉक्टर इन स्थितियों का निदान करने के लिए नैदानिक लक्षणों पर निर्भर रहे हैं, लेकिन एक निश्चित पुष्टि के लिए आमतौर पर किसी व्यक्ति की मृत्यु के बाद मस्तिष्क के ऊतकों (tissue) की जांच करना आवश्यक होता था। हालांकि, वैज्ञानिकों ने हाल ही में खोजा है कि ये हानिकारक प्रोटीन के गुच्छे केवल मस्तिष्क तक ही सीमित नहीं हैं; वे परिधीय तंत्रिका तंत्र (peripheral nervous system) में भी जमा होते हैं, जिसमें त्वचा में पाई जाने वाली सूक्ष्म तंत्रिका तंतु (nerve fibers) भी शामिल हैं। इस अहसास ने कम आक्रामक परीक्षणों के लिए एक द्वार खोल दिया, जिससे शोधकर्ताओं को जीवित रोगियों के छोटे त्वचा नमूनों के माध्यम से इन रोग मार्करों को देखने की अनुमति मिली।

हालांकि, चुनौती यह थी कि त्वचा में इस जहरीले प्रोटीन की मात्रा अविश्वसनीय रूप से कम होती है, जो अक्सर मानक स्टेनिंग विधियों से दिखाई देने के लिए बहुत धुंधली होती है। इसे हल करने के लिए, शोधकर्ताओं ने 'सीड एम्प्लीफिकेशन एसे' (seed amplification assay) नामक एक तकनीक विकसित की। कल्पना कीजिए कि पानी की एक बाल्टी में स्याही की एक बूंद है; यह लगभग अदृश्य है। लेकिन यदि उस बूंद में ऐसा पदार्थ है जो पूरी बाल्टी के पानी को स्याही में बदल सकता है, तो आप इसे आसानी से पहचान सकते हैं। यह एसे (assay) यही करता है: यह त्वचा का एक छोटा सा नमूना लेता है और किसी भी मौजूदा जहरीले प्रोटीन बीजों को तेजी से बढ़ने के लिए सही स्थितियाँ प्रदान करता है, जिससे एक संकेत (signal) बनता है जिसे मापने के लिए पर्याप्त मजबूत बनाया जा सके। जबकि यह विधि ताजे या जमे हुए त्वचा के नमूनों पर अच्छी तरह से काम करती है, चिकित्सा इतिहास का एक विशाल संग्रह त्वचा के बायोप्सी के रूप में मौजूद है जिन्हें एक रासायनिक फिक्सेटिव (fixative) में संरक्षित किया गया है। ये संरक्षित नमूने पैथोलॉजी प्रयोगशालाओं के लिए मानक हैं, लेकिन यह स्पष्ट नहीं था कि क्या उपयोग की जाने वाली रासायनिक प्रक्रिया उन बीजों को नष्ट कर देगी जिन्हें शोधकर्ता खोजना चाहते हैं।

शोधकर्ताओं की एक टीम इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए निकली कि क्या वे अभी भी पैराफॉर्मेल्डिहाइड (paraformaldehyde), जो अस्पतालों में उपयोग किया जाने वाला मानक संरक्षक है, से संरक्षित त्वचा के नमूनों में इन प्रोटीन बीजों की गतिविधि का पता लगा सकती है। उन्होंने जीवित रोगियों से प्राप्त त्वचा बायोप्सी खंडों को एकत्र किया जिन्हें पार्किंसंस रोग, लेवी बॉडी डिमेंशिया, या मल्टीपल सिस्टम एट्रोफी से निदान किया गया था, साथ ही स्वस्थ व्यक्तियों के नमूने भी लिए। टीम ने इन निश्चित ऊतकों पर एक अनुकूलित (optimized) एम्प्लीफिकेशन टेस्ट लागू किया। उन्होंने पहले पुष्टि की कि प्रोटीन का जहरीला, फॉस्फोराइलेटेड रूप वास्तव में त्वचा के तंत्रिका तंतुओं में मौजूद था, जो तंत्रिकाओं की हरी रूपरेखा के साथ लाल संकेतों के रूप में दिखाई दे रहा था। फिर, उन्होंने प्रतिक्रिया मिश्रण (reaction mixture) में निश्चित ऊतक के नमूनों को डाला ताकि यह देखा जा सके कि क्या वे एम्प्लीफिकेशन प्रक्रिया को सक्रिय कर सकते हैं।

परिणामों ने दिखाया कि निश्चित ऊतक ने एक बीज के रूप में कार्य करने की क्षमता बनाए रखी, हालांकि यह प्रक्रिया ताजे ऊतक की तुलना में थोड़ी धीमी और कम तीव्र थी। इस विशिष्ट रोगी समूह में, परीक्षण ने पार्किंसंस के 70 प्रतिशत मामलों, लेवी बॉडी डिमेंशिया के 80 प्रतिशत मामलों और मल्टीपल सिस्टम एट्रोफी के 80 प्रतिशत मामलों में जहरीले बीजों की उपस्थिति को सफलतापूर्वक पहचाना। स्वस्थ नियंत्रण समूह के बीच, परीक्षण ने 80 प्रतिशत व्यक्तियों को नकारात्मक के रूप में सही ढंग से पहचाना, जिसका अर्थ है कि इसने उन्हें बीमारी के रूप में गलत तरीके से चिह्नित नहीं किया। शोधकर्ताओं ने यह भी देखा कि क्या परीक्षण से मिलने वाले संकेत की ताकत रोगी के बीमार होने के स्तर से मेल खाती है। उन्होंने पाया कि एक मजबूत संकेत एक मानक रेटिंग स्केल द्वारा मापे गए मोटर हानि के उन्नत चरणों से जुड़ा था, लेकिन संकेत ने संज्ञानात्मक स्कोर (cognitive scores) या सूक्ष्मदर्शी के नीचे दिखने वाले प्रोटीन की कुल मात्रा के साथ कोई स्पष्ट संबंध नहीं दिखाया।

यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि त्वचा के ऊतकों का रासायनिक संरक्षण जहरीले प्रोटीन बीजों की जैविक गतिविधि को मिटाता नहीं है। यह एक महत्वपूर्ण खोज है क्योंकि इसका अर्थ है कि चिकित्सा अभिलेखागारों में पहले से ही संग्रहीत निश्चित त्वचा बायोप्सी के विशाल भंडारों का अब इस शक्तिशाली नए उपकरण का उपयोग करके पुन: परीक्षण किया जा सकता है। यह वैज्ञानिकों को ऊतक के एक ही टुकड़े से दो अलग-अलग प्रकार की जानकारी प्राप्त करने की अनुमति देता है: प्रोटीन कहाँ स्थित है इसका एक दृश्य मानचित्र और वे प्रोटीन कितने सक्रिय हैं इसका एक कार्यात्मक माप। हालांकि यह अध्ययन रोगियों के एक चयनित समूह पर किया गया था और अभी तक सामान्य आबादी के लिए एक स्टैंडअलोन नैदानिक परीक्षण के रूप में उपयोग नहीं किया जा सकता है, यह सिद्ध करता है कि यह विधि निश्चित नमूनों पर काम करती है। संरक्षित ऊतकों में इन बीजों का पता लगाने की क्षमता इन रोगों के इतिहास का अध्ययन करने का एक नया तरीका प्रदान करती है और शोधकर्ताओं को यह बेहतर ढंग से समझने में मदद कर सकती है कि पैथोलॉजी कैसे फैलती और विकसित होती है।