Identification of Lactylation-Related Diagnostic Biomarkers for Atherosclerosis via Integrative Transcriptomic and Machine Learning Analysis

हृदय रोग दुनिया भर में मृत्यु का प्रमुख कारण बना हुआ है, और इस संकट के केंद्र में एथेरोस्क्लेरोसिस (atherosclerosis) नामक एक स्थिति है। यह एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें वसायुक्त प्लाक धमनियों के अंदर जमा हो जाते हैं, जिससे रक्त के मार्ग संकरे हो जाते हैं और संभावित रूप से हार्ट अटैक या स्ट्रोक को ट्रिगर कर सकते हैं। डॉक्टर वर्तमान में इन प्लाक का पता लगाने के लिए इमेजिंग स्कैन और रक्त परीक्षणों पर भरोसा करते हैं, लेकिन ये उपकरण तब तक शुरुआती, सूक्ष्म परिवर्तनों का पता लगाने में संघर्ष करते हैं जब तक कि कोई वाहिका खतरनाक रूप से अवरुद्ध न हो जाए। एक ऐसे तरीके की तत्काल आवश्यकता है जिससे इस बीमारी को पहले देखा जा सके, शायद हमारे कोशिकाओं के भीतर उन सूक्ष्म रासायनिक संकेतों को देखकर जो स्कैन पर दृश्यमान होने से बहुत पहले बदल जाते हैं।

एक ऐसा संकेत लैक्टिलेशन (lactylation) नामक प्रक्रिया से संबंधित है। कोशिकाएं ऊर्जा के लिए चीनी को तोड़ते समय, विशेष रूप से जब ऑक्सीजन कम हो या सूजन अधिक हो, लैक्टेट नामक एक पदार्थ का उत्पादन करती हैं। हाल के वर्षों में, वैज्ञानिकों ने पाया कि लैक्टेट केवल कोशिका के भीतर बैठा नहीं रहता है; यह प्रोटीन से जुड़ सकता है और इस बात को बदल सकता है कि जीन कैसे चालू या बंद होते हैं। यह रासायनिक जुड़ाव, जिसे लैक्टिलेशन कहा जाता है, एक स्विच की तरह कार्य करता है जो कोशिका के व्यवहार को बदल देता है। हृदय रोग के संदर्भ में, एक अवरुद्ध धमनी के भीतर का वातावरण वसा और सूजन से समृद्ध होता है, जो इस प्रक्रिया के होने के लिए आदर्श स्थितियां बनाता है। शोधकर्ताओं को संदेह है कि लैक्टेट संकेतों के प्रति प्रतिक्रिया करने वाले जीन एथेरोस्क्लेरोसिस के लिए शुरुआती चेतावनी संकेत के रूप में कार्य कर सकते हैं, जो किसी आपदा के होने से पहले बीमारी के निदान का एक नया तरीका प्रदान करते हैं।

चीन के अस्पतालों और विश्वविद्यालयों के शोधकर्ताओं की एक टीम ने इन विशिष्ट आनुवंशिक संकेतों को खोजने का लक्ष्य रखा। उन्होंने एथेरोस्क्लेरोसिस वाले रोगियों और स्वस्थ व्यक्तियों के आनुवंशिक डेटा के विशाल डिजिटल पुस्तकालयों को खंगालना शुरू किया। शक्तिशाली कंप्यूटर एल्गोरिदम का उपयोग करके, उन्होंने हजारों जीनों में से उन जीनों को खोजने के लिए छानबीन की जो स्वस्थ लोगों की तुलना में बीमार रोगियों में अलग व्यवहार करते थे। उन्होंने इस सूची को केवल उन जीनों पर ध्यान केंद्रित करके और सीमित किया जो लैक्टेट द्वारा प्रभावित होने के लिए जाने जाते हैं। उन्मूलन की इस प्रक्रिया ने, एक ऐसी विधि के साथ मिलकर जो जीनों के उन समूहों को देखती है जो एक टीम की तरह मिलकर काम करते हैं, उन्हें चार विशिष्ट जीनों तक पहुँचाया जो बीमारी में सबसे महत्वपूर्ण खिलाड़ी के रूप में उभरे। इन जीनों के नाम KCNN4, PIK3CG, SLC25A4 और TPP1 हैं।

यह सुनिश्चित करने के लिए कि उनके कंप्यूटर निष्कर्ष वास्तविक थे न कि केवल डिजिटल शोर, वैज्ञानिक प्रयोगशाला में चले गए। उन्होंने चूहों की प्रतिरक्षा कोशिकाओं को लिया, जो मानव धमनियों में जमा होने वाली कोशिकाओं के समान होती हैं, और उन्हें एक ऐसे पदार्थ के संपर्क में लाया जो एक रोगग्रस्त धमनी के वसायुक्त, सूजन वाले वातावरण की नकल करता है। जब उन्होंने इन कोशिकाओं में चार जीनों की गतिविधि को मापा, तो उन्होंने पाया कि चारों जीन काफी सक्रिय हो गए थे, जैसा कि कंप्यूटर मॉडल ने भविष्यवाणी की थी। इसने पुष्टि की कि ये जीन सीधे एथेरोस्क्लेरोसिस में पाई जाने वाली स्थितियों के प्रति प्रतिक्रिया करते हैं। शोधकर्ताओं ने यह परीक्षण करने के लिए उन्नत सांख्यिकीय मॉडल का उपयोग किया कि ये चार जीन स्वस्थ लोगों और बीमारी वाले लोगों के बीच कितनी अच्छी तरह अंतर कर सकते हैं। परिणामों ने दिखाया कि ये जीन बीमारी की सटीक पहचान कर सकते थे, जिसमें कंप्यूटर मॉडल मौजूदा नैदानिक विधियों में से कई की तुलना में बेहतर प्रदर्शन कर रहे थे।

चार जीनों में से, एक जिसे TPP1 कहा जाता है, विशेष रूप से महत्वपूर्ण प्रतीत हुआ। टीम ने पाया कि इस जीन का मैक्रोफेज (macrophages) के साथ एक मजबूत संबंध था, जो एक प्रकार की प्रतिरक्षा कोशिका है जो शरीर में एक स्कैवेंजर (सफाई करने वाले) के रूप में कार्य करती है। एथेरोस्क्लेरोसिस में, ये मैक्रोफेज वसा से भर जाते हैं और खतरनाक प्लाक के विकास में योगदान देते हैं। अध्ययन बताता है कि TPP1 यह नियंत्रित करने में मदद करता है कि ये कोशिकाएं कैसे कार्य करती हैं और सूजन वाले वातावरण के प्रति कैसे प्रतिक्रिया करती हैं। जबकि अन्य तीन जीनों ने भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाई, TPP1 उस प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया में एक प्रमुख चालक के रूप में दिखाई दिया जो बीमारी को बढ़ावा देती है। शोधकर्ताओं ने यह दावा नहीं किया कि उन्होंने इलाज खोज लिया है, बल्कि उन्होंने जैविक मार्करों का एक सेट पहचाना है जो बीमारी की प्रगति से मजबूती से जुड़े हुए हैं।

अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि ये चार लैक्टेट-संबंधित जीन निदान के लिए एक आशाजनक नया मार्ग प्रदान करते हैं। KCNN4, PIK3CG, SLC25A4 और TPP1 के स्तर को मापकर, डॉक्टर एक दिन एथेरोस्क्लेरोसिस का वर्तमान विधियों की तुलना में बहुत पहले पता लगा सकेंगे। यह कार्य इस बात पर प्रकाश डालता है कि कैसे कोशिका के भीतर एक विशिष्ट रासायनिक प्रक्रिया को एक प्रमुख मानव रोग से जोड़ा जा सकता है, जिससे एक जटिल जैविक तंत्र को जीवन बचाने वाले संभावित उपकरण में बदला जा सके। हालांकि इन निष्कर्षों को क्लिनिक तक लाने के लिए और अधिक शोध की आवश्यकता है, इन विशिष्ट आनुवंशिक मार्करों की पहचान भविष्य के चिकित्सा नवाचारों के लिए एक ठोस लक्ष्य प्रदान करती है।