Barcode, Passenger, or Driver? Mitochondrial Heteroplasmy in the Somatic Evolution of Human Haematopoiesis
यह समीक्षा मानव हेमेटोपोइज़िस (haematopoiesis) में माइटोकॉन्ड्रियल हेटरोप्लास्मी को न्यूट्रल बारकोड, पैसेंजर्स, फिटनेस मॉडिफायर या ड्राइवर्स के रूप में वर्गीकृत करने के लिए एक ढांचे का प्रस्ताव करती है, जबकि दैहिक विकास (somatic evolution) को आकार देने में मिटोन्यूक्लियर एपिस्टेसिस (mitonuclear epistasis) की उभरती भूमिका पर प्रकाश डालती है।
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रक्त एक स्थिर तरल पदार्थ नहीं है; यह एक जीवित, विकसित होता हुआ परिदृश्य है। अस्थि मज्जा (bone marrow) के भीतर, स्टेम कोशिकाओं की एक छोटी आबादी शरीर में प्रत्येक लाल रक्त कोशिका, श्वेत रक्त कोशिका और प्लेटलेट के स्रोत के रूप में कार्य करती है। एक व्यक्ति के पूरे जीवनकाल में, ये स्टेम कोशिकाएं विभाजित होती हैं, और कभी-कभी, वे अपने जेनेटिक कोड की नकल करने में छोटी गलतियां कर देती हैं। इनमें से अधिकांश गलतियां हानिरहित होती हैं, लेकिन कुछ कोशिका को एक मामूली लाभ प्रदान करती हैं, जिससे वह अपने पड़ोसियों को पछाड़कर रक्त की आपूर्ति का एक बड़ा हिस्सा लेने में सक्षम हो जाती है। यह प्रक्रिया, जिसे क्लोनल हेमेटोपोइसिस (clonal haematopoiesis) कहा जाता है, हमारे भीतर होने वाले प्राकृतिक चयन का एक रूप है, और उम्र बढ़ने के साथ यह अधिक सामान्य हो जाती है। दशकों तक, वैज्ञानिकों ने यह समझने के लिए कि कौन सी गलतियां इन परिवर्तनों को संचालित करती हैं, लगभग पूरी तरह से कोशिका के केंद्रक (nucleus) पर ध्यान केंद्रित किया है, जहाँ मानव डीएनए का मुख्य पुस्तकालय रखा जाता है। हालाँकि, प्रत्येक कोशिका में निर्देशों का एक दूसरा, बहुत छोटा सेट भी होता है जो माइटोकॉन्ड्रिया नामक नन्हे संरचनाओं में स्थित होता है। ये संरचनाएं कोशिका के पावर प्लांट हैं, और उनका अपना विशिष्ट डीएनए होता है। बीरुपक्ष बिस्वास द्वारा की गई एक नई समीक्षा एक मौलिक प्रश्न पूछती है: जब हम रक्त कोशिका के भीतर इस माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए में परिवर्तन देखते हैं, तो क्या यह केवल यात्रा के दौरान साथ चलने वाला एक यात्री है, या वास्तव में यह जहाज का संचालन कर रहा है?
इसका उत्तर सरल नहीं है, क्योंकि माइटोकॉड्रियल डीएनए के नियम न्यूक्लियर डीएनए के नियमों से भिन्न हैं। जबकि एक कोशिका में आमतौर पर प्रत्येक न्यूक्लियर जीन की केवल दो प्रतियां होती हैं, इसमें माइटोकॉड्रियल डीएनए की हजारों प्रतियां हो सकती हैं। इसका अर्थ है कि एक एकल कोशिका एक मिश्रण हो सकती है, जिसमें कुछ स्वस्थ माइटोकॉन्ड्रियल निर्देश और कुछ क्षतिग्रस्त निर्देश शामिल होते हैं। क्षतिग्रस्त और स्वस्थ प्रतियों के इस अनुपात को हेटरोप्लाज्मी (heteroplasmy) कहा जाता है। यह मिश्रण कोशिका के विभाजित होने पर बदल सकता है, कभी यादृच्छिक रूप से विचलित होता है, तो कभी कोशिका की अपनी गुणवत्ता नियंत्रण प्रणालियों द्वारा फ़िल्टर किया जाता है। इस जटिलता के कारण, रक्त की समग्र माइटोकॉन्ड्रियल संरचना में बदलाव का अर्थ हमेशा न्यूक्लियर जीनोम में बदलाव के समान नहीं होता है। यह समीक्षा इन परिवर्तनों को सोचने का एक नया तरीका प्रस्तावित करती है, उन्हें चार अलग-अलग भूमिकाओं में वर्गीकृत करती है: एक बारकोड, एक यात्री, एक फिटनेस मॉडिफायर, या एक ड्राइवर।
लेखक के सुझाव के अनुसार सबसे आम भूमिका 'बारकोड' की है। इस परिदृश्य में, एक विशिष्ट माइटोकॉन्ड्रियल परिवर्तन केवल एक कोशिका की वंशावली के इतिहास को रिकॉर्ड करता है। यह वैज्ञानिकों को बताता है कि कौन सी कोशिकाएं एक-दूसरे से संबंधित हैं, ठीक वैसे ही जैसे एक पारिवारिक नाम, बिना वास्तव में यह बदले कि कोशिका कितनी अच्छी तरह जीवित रहती है या बढ़ती है। जब एक विशेष न्यूक्लियर म्यूटेशन वाली स्टेम कोशिका का विस्तार शुरू होता है और रक्त की आपूर्ति पर हावी होने लगती है, तो उसके साथ जो भी माइटोकॉन्ड्रियल परिवर्तन हुए होंगे, वे भी अधिक सामान्य हो जाएंगे। यह "पैसेंजर" (यात्री) अवस्था है। माइटोकॉन्ड्रियल परिवर्तन विस्तार का कारण नहीं बन रहा है; यह केवल एक ऐसी कोशिका की पीठ पर सवार है जो किसी अन्य कारण से बढ़ रही है। सैकड़ों-हजारों लोगों पर आधारित बड़े अध्ययन इस दृष्टिकोण का समर्थन करते हैं, जो दिखाते हैं कि वृद्ध वयस्कों में पाए जाने वाले कई माइटोकॉन्ड्रियल परिवर्तन तटस्थ यात्री प्रतीत होते हैं जो केवल इसलिए दृश्यमान हुए क्योंकि उन्हें ले जाने वाली कोशिकाएं संख्या में बढ़ गईं।
हालाँकि, समीक्षा तर्क देती है कि हम यह मान नहीं सकते कि प्रत्येक माइटोकॉन्ड्रियल परिवर्तन तटस्थ है। इस बात के पुख्ता सबूत हैं कि कुछ परिवर्तन "फिटनेस मॉडिफायर" के रूप में कार्य करते हैं। ये वे परिवर्तन हैं जो अपने आप में कैंसर या एक बड़े क्लोन को शुरू नहीं करते हैं, लेकिन वे उस कोशिका के लिए तराजू के पलड़े को झुका सकते हैं जो पहले से ही बढ़ने की कोशिश कर रही है। उदाहरण के लिए, शोध से पता चला है कि DNMT3A R882 नामक एक विशिष्ट न्यूक्लियर म्यूटेशन वाली कोशिकाएं ऊर्जा के लिए अपने माइटोकॉन्ड्रिया पर बहुत अधिक निर्भर करती हैं। यदि इन कोशिकाओं में माइटोकॉन्ड्रियल कार्य बदल दिया जाता है, तो यह या तो उन्हें तेजी से बढ़ने में मदद कर सकता है या उन्हें कमजोर बना सकता है, यह इस विशिष्ट परिवर्तन पर निर्भर करता है कि वह क्या है। इस मामले में, माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए रोग का ड्राइवर नहीं है, बल्कि यह उस इंजन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है जो यह निर्धारित करता है कि कार कितनी तेज चलती है। प्रभाव पूरी तरह से न्यूक्लियर म्यूटेशन और माइटोकॉन्ड्रियल स्थिति के बीच की साझेदारी पर निर्भर करता है।
सबसे विवादास्पद संभावना यह है कि एक माइटोकॉन्ड्रियल परिवर्तन अपने आप में एक "ड्राइवर" हो सकता है, जो सीधे तौर पर कोशिका को रक्त की आपूर्ति पर कब्जा करने के लिए प्रेरित करता है। लेखक इस दावे को लेकर बहुत सतर्क हैं। वे तर्क देते हैं कि यह सिद्ध करने के लिए कि एक माइटोकॉड्रियल परिवर्तन एक वास्तविक ड्राइवर है, वैज्ञानिकों को यह दिखाना होगा कि यह कोशिका के विस्तार शुरू करने से पहले दिखाई देता है और यह अपने आप में स्पष्ट उत्तरजीविता लाभ प्रदान करता है। वर्तमान में, इसके लिए साक्ष्य कमजोर हैं। अधिकांश समय, जब एक बड़े रक्त क्लोन में माइटोकॉन्ड्रियल परिवर्तन पाया जाता है, तो इसकी संभावना अधिक होती है कि वह केवल एक यात्री या मॉडिफायर है। समीक्षा इस बात पर जोर देती है कि दोनों जीनोम के बीच का संबंध अक्सर एक साझेदारी होता है, जिसे 'मिटोन्यूक्लियर एपिस्टेसिस' (mitonuclear epistasis) कहा जाता है। इसका अर्थ है कि माइटोकॉन्ड्रिया में होने वाले परिवर्तन का प्रभाव इस बात पर निर्भर करता है कि न्यूक्लियस में क्या हो रहा है, और इसके विपरीत भी। एक प्रकार की कोशिका में हानिरहित परिवर्तन दूसरी प्रकार की कोशिका में खतरनाक हो सकता है, या यह तभी महत्वपूर्ण हो सकता है जब एक विशिष्ट न्यूक्लियर म्यूटेशन भी मौजूद हो।
लेखक निष्कर्ष निकालते हैं कि रक्त के विकास को समझने के लिए दोनों जीनोम को एक साथ देखना आवश्यक है। उम्र बढ़ना इस तस्वीर को और अधिक जटिल बना देता है, क्योंकि शरीर का वातावरण बदल जाता है, और समय के साथ कोशिकाएं ऊर्जा को संभालने का तरीका बदल जाता है। जबकि माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए रक्त कोशिकाओं की वंशावली का पता लगाने के लिए अविश्वसनीय रूप से उपयोगी है, यह हमेशा उन कोशिकाओं के जीतने का कारण नहीं होता है। भविष्य की चुनौती यह पता लगाना है कि कब एक माइटोकॉन्ड्रियल परिवर्तन केवल बढ़ते हुए परिवार का एक लेबल है और कब यह वास्तव में उस परिवार की सफलता का एक कारक है। इन भूमिकाओं के बीच अंतर करके, वैज्ञानिक रक्त रोगों के जोखिमों को बेहतर ढंग से समझने और शायद हस्तक्षेप करने के नए तरीके खोजने की आशा करते हैं, न कि मुख्य जेनेटिक त्रुटि पर हमला करके, बल्कि उस मेटाबॉलिक वातावरण को बदलकर जो उन त्रुटियों को फलने-फूलने में मदद करता है।
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