The Ectodermal-Brain Memory to Explain the Methylation Pattern of the ASD Gene Matrix

ऑटिज्म स्पेक्ट्रम डिसऑर्डर एक जटिल स्थिति है जहाँ मस्तिष्क का विकास और जुड़ाव विशिष्ट पैटर्न से अलग तरीके से होता है, जो इस बात को प्रभावित करता है कि एक व्यक्ति कैसे सीखता है, संवाद करता है और दुनिया के साथ अंतःक्रिया करता है। दशकों से, वैज्ञानिक इसके मूल कारण की खोज कर रहे हैं, जो अक्सर जेनेटिक कोड में विशिष्ट त्रुटियों को खोजने जैसा है, जैसे किसी पुस्तक में टाइपो (लिखने की गलती) ढूँढना। हालाँकि, कई ऑटिज्म से पीड़ित व्यक्तियों का जेनेटिक कोड पूरी तरह से ठीक होता है, जो यह सुझाव देता है कि समस्या डीएनए के अक्षरों में नहीं, बल्कि इस बात में है कि उन अक्षरों को कैसे पढ़ा और उपयोग किया जाता है। यहीं पर एपिजेनेटिक्स (epigenetics) आता है, जो डीएनए के ऊपर स्थित रासायनिक निर्देशों की एक परत है। इनमें से एक सबसे महत्वपूर्ण निर्देश मिथाइलेशन (methylation) है, जो एक ऐसी प्रक्रिया है जहाँ डीएनए से छोटे रासायनिक टैग जुड़े होते हैं ताकि जीन को चालू या बंद किया जा सके। ये टैग 'वॉल्यूम नॉब' की तरह काम करते हैं, जो यह तय करते हैं कि एक जीन कितनी ज़ोर से गाएगा या वह शांत रहेगा। चूँकि जीवित लोगों में सीधे मस्तिष्क का अध्ययन करना आक्रामक प्रक्रियाओं के बिना कठिन है, इसलिए शोधकर्ता जीवित व्यक्तियों में इन रासायनिक टैगों को देखने के लिए लंबे समय से संघर्ष कर रहे थे। इन पैटर्नों को समझना इसलिए महत्वपूर्ण है क्योंकि वे यह प्रकट कर सकते हैं कि प्रारंभिक विकास के दौरान यह स्थिति कैसे शुरू होती है और क्यों यह कुछ लोगों को अधिक गंभीर रूप से प्रभावित करती है।

हाल ही में, इराक के शोधकर्ताओं की एक टीम ने इन रासायनिक पैटर्नों का मानचित्रण करने के लिए एक अध्ययन किया ताकि यह देखा जा सके कि क्या वे ऑटिज्म का एक ऐसा हस्ताक्षर पा सकते हैं जो व्यक्ति के जन्म लेने से पहले ही मौजूद होता है। मस्तिष्क का सीधे अध्ययन करने के बजाय, जो जीवित रोगियों के लिए असंभव है, वैज्ञानिकों ने शरीर के निर्माण के तरीके पर आधारित एक चतुर समाधान का उपयोग किया। प्रारंभिक गर्भावस्था के दौरान, कोशिकाओं की वही परत जो अंततः मस्तिष्क बनती है, मुँह की परत भी बनाती है। इसका अर्थ यह है कि गाल के अंदरूनी हिस्से की कोशिकाएं, जिन्हें एक साधारण स्वाब (swab) से आसानी से एकत्र किया जा सकता है, मस्तिष्क के प्रारंभिक विकास की एक "याददाश्त" (memory) रखती हैं। शोधकर्ताओं ने ऑटिज्म से निदान किए गए दस व्यक्तियों और बिना इस स्थिति वाले दो व्यक्तियों के गालों के स्वाब एकत्र किए। फिर उन्होंने डीएनए निकाला और पूरे जीनोम में जुड़े रासायनिक टैगों को पढ़ने के लिए उन्नत अनुक्रमण (sequencing) तकनीक का उपयोग किया। इससे उन्हें ऑटिज्म समूह के रासायनिक निर्देशों की तुलना नियंत्रण समूह (control group) से करने और उन अंतरों को खोजने में मदद मिली जो इस स्थिति की व्याख्या कर सकते हैं।

अध्ययन ने अंतरों का एक विशाल परिदृश्य उजागर किया। शोधकर्ताओं ने उन हजारों क्षेत्रों की पहचान की जहाँ ऑटिज्म समूह में नियंत्रण समूह की तुलना में रासायनिक टैग अलग तरह से रखे गए थे। विशेष रूप से, उन्होंने आठ हजार से अधिक विशिष्ट क्षेत्र पाए जहाँ ऑटिज्म वाले सभी लोगों में मिथाइलेशन पैटर्न परिवर्तित थे। जब उन्होंने पुरुषों और महिलाओं को अलग-अलग देखा, तो संख्या बदल गई, जिसमें पुरुष समूह में बारह हजार से अधिक परिवर्तित क्षेत्र और महिला समूह में लगभग आठ हजार परिवर्तित क्षेत्र दिखाई दिए। ये परिवर्तन यादृच्छिक (random) नहीं थे; वे उन जीन के आसपास केंद्रित थे जो यह जानने के लिए महत्वपूर्ण हैं कि मस्तिष्क खुद को कैसे बनाता है और न्यूरॉन्स एक-दूसरे से कैसे बात करते हैं। टीम ने पाया कि परिवर्तित टैग वाले कई जीन पहले से ही अन्य अध्ययनों में ऑटिज्म से जुड़े जाने के लिए जाने जाते हैं, जो इस बात की पुष्टि करते हैं कि इन विशिष्ट जीनों में रासायनिक निर्देश वास्तव में बाधित हैं।

उन जीनों में से जो प्रमुखता से उभरे, उनमें कई शामिल थे जो मस्तिष्क के विकास के लिए मास्टर रेगुलेटर (नियामक) के रूप में कार्य करते हैं। सबसे महत्वपूर्ण निष्कर्षों में से एक जीन MECP2 से संबंधित था, जो यह नियंत्रित करने में मदद करता है कि अन्य जीन कैसे व्यक्त (express) होते हैं। अध्ययन में पाया गया कि महिला समूह में, इस जीन ने असामान्य मिथाइलेशन पैटर्न दिखाया, जिससे पता चलता है कि इस जीन के लिए रासायनिक निर्देश इस तरह से कम या बंद कर दिए गए थे जो इस स्थिति में योगदान दे सकता है। कैल्शियम सिग्नलिंग में शामिल अन्य जीन, जो मस्तिष्क कोशिकाओं के फायर होने और संचार करने के लिए आवश्यक है, ने भी ये परिवर्तित पैटर्न दिखाए। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि ये परिवर्तन केवल जीनों में ही नहीं थे, बल्कि अक्सर प्रमोटर क्षेत्रों (promoter regions) में भी थे, जो वे विशिष्ट स्विच हैं जो एक जीन को बताते हैं कि उसे कब काम शुरू करना है। इसका तात्पर्य यह है कि समस्या स्वयं एक टूटे हुए जीन में नहीं, बल्कि जीन की गतिविधि के समय या तीव्रता में हो सकती है।

अध्ययन ने उन जीनों के एक समूह पर भी प्रकाश डाला जिन्हें पहले ऑटिज्म अनुसंधान में प्रमुख संदिग्धों के रूप में चिह्नित नहीं किया गया था, लेकिन वे उनके डेटा में बार-बार दिखाई दिए। इनमें CALML3, GNG4 और WNT10B जैसे जीन शामिल थे, जो सेल सिग्नलिंग और विकास में शामिल हैं। शोधकर्ताओं ने सुझाव दिया कि ये जीन नए बायोमार्कर (biomarkers), या जैविक संकेत हो सकते हैं, जो इस स्थिति को समझाने में मदद करते हैं। उन्होंने यह भी पाया कि परिवर्तित टैग वाले कई जीन इस बात से संबंधित थे कि शरीर डीएनए को होने वाले नुकसान की मरम्मत कैसे करता है और वह ऑक्सीडेटिव स्ट्रेस (कोशिकीय टूट-फूट का एक प्रकार) को कैसे प्रबंधित करता है। यह संबंध बताता है कि ऑटिज्म वाले लोगों में मस्तिष्क की कोशिकाएं शुरुआती चरण से ही अपने रासायनिक संतुलन को बनाए रखने या प्रभावी ढंग से खुद की मरम्मत करने के लिए संघर्ष कर रही होंगी।

निष्कर्षों के सबसे दिलचस्प पहलुओं में से एक पुरुषों और महिलाओं के बीच का अंतर था। अध्ययन ने देखा कि परिवर्तित जीनों का पैटर्न पुरुषों और महिलाओं में समान नहीं था, जिसमें महिला समूह में परिवर्तनों का एक विशिष्ट सेट देखा गया, विशेष रूप से MECP2 प्रोटीन से संबंधित जीन में। यह इस विचार का समर्थन करता है कि ऑटिज्म के पीछे के जैविक तंत्र लिंग के आधार पर भिन्न हो सकते हैं, जो यह समझा सकता है कि लड़कों और लड़कियों में यह स्थिति अलग तरह से क्यों प्रस्तुत होती है। शोधकर्ताओं ने यह भी नोट किया कि उनके द्वारा पाए गए कई जीन समान जीनों के एक बड़े परिवार का हिस्सा थे, जिन्हें पैरालोग्स (paralogs) कहा जाता है। यह सुझाव देता है कि मस्तिष्क जीनों की बैकअप प्रतियों का उपयोग थोड़े अलग तरीके से कर रहा है, जिससे न्यूरल कनेक्शन में एक प्रकार का "शोर" (noise) पैदा हो रहा है जो ऑटिज्म के लक्षणों के आधार को दर्शाता है।

टीम ने निष्कर्ष निकाला कि उनके द्वारा पाए गए परिवर्तित मिथाइलेशन पैटर्न संभवतः भ्रूण के विकास के शुरुआती चरणों में ही मौजूद होते हैं, बच्चे के जन्म से बहुत पहले। यह इस विचार का समर्थन करता है कि ऑटिज्म इस बात में निहित है कि गर्भावस्था के दौरान मस्तिष्क कैसे बनता है, जो जेनेटिक कारकों और पर्यावरणीय स्थितियों के संयोजन से प्रभावित होता है जो इन रासायनिक टैगों को प्रभावित करते हैं। हालांकि इस अध्ययन ने यह साबित नहीं किया कि ये परिवर्तन अपने आप में ऑटिज्म का कारण बनते हैं, लेकिन इसने पुख्ता सबूत दिए कि डीएनए पर रासायनिक निर्देश पहेली का एक प्रमुख हिस्सा हैं। गाल के स्वाब का उपयोग करके इस "मस्तिष्क स्मृति" तक पहुँचकर, शोधकर्ताओं ने बिना सीधे मस्तिष्क का अध्ययन किए इस स्थिति को समझने के लिए एक नया द्वार खोल दिया है। निष्कर्ष बताते हैं कि ऑटिज्म के लक्षणों की विविधता उन रासायनिक स्विचों की संख्या और प्रकार से उत्पन्न हो सकती है जो गलत तरीके से चालू/बंद किए गए हैं, जिससे प्रत्येक व्यक्ति के लिए एक अद्वितीय जैविक हस्ताक्षर बनता है। यह कार्य भविष्य के अनुसंधान के लिए आधार तैयार करता है जो एक दिन इस स्थिति को बेहतर ढंग से पहचानने और समझने के तरीके विकसित कर सकेगा, जो हमारे जेनेटिक कोड के ऊपर स्थित गतिशील रासायनिक परत पर केंद्रित होगा।