IgG4 expressing plasma cells and altered B cell receptor light chain usage in chronic obstructive pulmonary disease

मानव प्रतिरक्षा प्रणाली एक विशाल, जटिल नेटवर्क है जिसे शरीर को बैक्टीरिया और वायरस जैसे हमलावरों से बचाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इस रक्षा के केंद्र में बी कोशिकाएं (B cells) हैं, जो एक प्रकार की श्वेत रक्त कोशिका है जो एक विशेष कारखाने की तरह कार्य करती है। ये कोशिकाएं वाई-आकार (Y-shaped) के प्रोटीन बनाती हैं जिन्हें एंटीबॉडी कहा जाता है, जो विशिष्ट खतरों से चिपकने और उन्हें बेअसर करने के लिए विशेष रूप से बनाई जाती हैं। आमतौर पर, प्रतिरक्षा प्रणाली बाहरी हमलावरों और शरीर के अपने स्वस्थ ऊतकों के बीच अंतर करने में बहुत कुशल होती है। हालांकि, कुछ स्थितियों में, यह प्रणाली गलत व्यवहार कर सकती है, जिससे ऐसे एंटीबॉडी उत्पन्न होते हैं जो गलती से शरीर पर ही हमला करते हैं, जिसे ऑटोइम्यूनिटी (autoimmunity) नामक घटना कहा जाता है। क्रोनिक ऑब्सट्रक्टिव पल्मोनरी डिजीज, या सीओपीडी (COPD), एक सामान्य और गंभीर फेफड़ों की स्थिति है जो अक्सर लंबे समय तक सिगरेट के धुएं के संपर्क में रहने के कारण होती है। जबकि यह व्यापक रूप से समझा जाता है कि धूम्रपान फेफड़ों में पुरानी सूजन (chronic inflammation) को ट्रिगर करता है, वैज्ञानिक लंबे समय से इस बात पर बहस कर रहे हैं कि क्या इस बीमारी में प्रतिरक्षा प्रणाली की 'मित्र और शत्रु' के बीच अंतर करने की क्षमता में भी गिरावट आती है, जैसा कि क्लासिक ऑटोइम्यून विकारों में होता है।

शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस संभावना की जांच करने के लिए हाथ मिलाया कि क्या सीओपीडी के रोगियों के फेफड़ों और रक्त में पाए जाने वाले बी सेल्स (B cells) में ऑटोइम्यून रोगों की तरह व्यवहार करने के संकेत मिलते हैं। वे देखना चाहते थे कि क्या ये प्रतिरक्षा कोशिकाएं असामान्य प्रकार के एंटीबॉडी का उत्पादन करके या विशिष्ट तरीकों से अपने आनुवंशिक मेकअप को बदलकर व्यवहार करती हैं। अध्ययन ने एक पूर्ण चित्र बनाने के लिए मानव रोगियों, सिगरेट के धुएं के संपर्क में आए चूहों और प्रयोगशाला प्रयोगों के डेटा को संयोजित किया। शोधकर्ता किसी एक ऐसे 'स्मोकिंग गन' (निर्णायक सबूत) की तलाश में नहीं थे जो यह साबित करे कि सीओपीडी एक ऑटोइम्यून बीमारी है, बल्कि वे उन सुरागों की तलाश में थे जो यह सुझाव देते हों कि प्रतिरक्षा प्रणाली भ्रमित या अनियंत्रित तरीके से कार्य कर रही है।

जांच की शुरुआत सीओपीडी वाले लोगों के फेफड़ों के ऊतक नमूनों की जांच करके और उनकी तुलना स्वस्थ व्यक्तियों के नमूनों से करके हुई। उन्नत तकनीक का उपयोग करते हुए जो वैज्ञानिकों को व्यक्तिगत कोशिकाओं के आनुवंशिक निर्देशों को पढ़ने की अनुमति देती है, टीम ने सीओपीडी रोगियों के फेफड़ों में प्रतिरक्षा कोशिकाओं के एक विशिष्ट समूह की खोज की जो स्वस्थ नियंत्रण समूहों में पूरी तरह से अनुपस्थित था। ये कोशिकाएं एक प्रकार की प्लाज्मा कोशिकाएं थीं, जो एक परिपक्व बी सेल है जो एंटीबॉडी पंप करने के लिए समर्पित है। इस समूह को जो चीज़ अद्वितीय बनाती थी, वह था उनका एक विशिष्ट प्रकार का एंटीबॉडी बनाना जिसे IgG4 कहा जाता है। अध्ययन किए गए स्वस्थ फेफड़ों में, इस विशेष कोशिका प्रकार का अस्तित्व ही नहीं था। इस निष्कर्ष ने सुझाव दिया कि रोगग्रस्त फेफड़ों के वातावरण में कुछ ऐसा है जो इन विशिष्ट एंटीबॉडी कारखानों के निर्माण को प्रेरित कर रहा है।

यह देखने के लिए कि क्या फेफड़ों में यह स्थानीय परिवर्तन शरीर के बाकी हिस्सों में भी प्रतिबिंबित होता है, शोधकर्ताओं ने तीस-पाँच सीओपीडी रोगियों के रक्त में IgG4 एंटीबॉडी के स्तर को मापा। उन्होंने एक दिलचस्प पैटर्न पाया: जैसे-जैसे इन एंटीबॉडी का स्तर बढ़ता गया, रोगियों के फेफड़ों की कार्यक्षमता कम होती गई। फेफड़ों की कार्यक्षमता को यह मापकर मापा गया कि एक व्यक्ति अपनी कुल फेफड़ों की क्षमता की तुलना में एक सेकंड में कितनी हवा जोर से बाहर निकाल सकता है। हालांकि यह संबंध कारण और प्रभाव का निर्णायक प्रमाण नहीं था, लेकिन इसने संकेत दिया कि इन IgG4 पैदा करने वाली कोशिकाओं की उपस्थिति रोग की गंभीरता से जुड़ी हो सकती है। शोधकर्ताओं ने यह भी देखा कि ये कोशिकाएं अपने परिवेश के साथ कैसे संवाद करती हैं, यह पाते हुए कि वे संभवतः फेफड़ों की अन्य प्रतिरक्षा कोशिकाओं और संरचनात्मक कोशिकाओं के साथ बातचीत करती हैं, जो संभावित रूप से उस सूजन को ईंधन देती है जो वायुमार्ग को नुकसान पहुँचाती है।

अध्ययन ने स्वयं एंटीबॉडी के आनुवंशिक ब्लूप्रिंट की ओर रुख किया। प्रत्येक बी सेल अपने एंटीबॉडी के निर्माण के लिए निर्देशों का एक अनूठा सेट रखता है, विशेष रूप से अणु के उस हिस्से में जिसे 'लाइट चेन' (light chain) कहा जाता है। शोधकर्ताओं ने एक छोटे से सीओपीडी रोगी समूह के रक्त का विश्लेषण किया और पाया कि उनके बी सेल्स स्वस्थ लोगों की तुलना में इन लाइट चेन निर्देशों के एक अलग मिश्रण का उपयोग कर रहे थे। विशेष रूप से, सीओपीडी रोगियों में लैम्ब्डा (lambda) नामक एक विशिष्ट आनुवंशिक वेरिएंट का उच्च उपयोग देखा गया, और उस समूह के भीतर, IGLV1-47 नामक एक विशिष्ट जीन सेगमेंट अधिक बार दिखाई दिया। इस आनुवंशिक रेसिपी में बदलाव यह सुझाव देता है कि इन रोगियों में प्रतिरक्षा प्रणाली खुद को पुनर्गठित कर रही है, शायद एक निरंतर खतरे से लड़ने के प्रयास में, लेकिन एक ऐसे तरीके से जो सामान्य प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया से भिन्न है।

यह समझने के लिए कि सिगरेट का धुआं इन परिवर्तनों को कैसे ट्रिगर कर सकता है, टीम ने लैब में प्रयोग किए। उन्होंने चूहों से अपरिपक्व बी सेल्स लिए और उन्हें सिगरेट के धुएं के अर्क (extract) के संपर्क में लाया। जब इन कोशिकाओं पर धुएं के अर्क का प्रहार हुआ, तो उनमें लैम्ब्डा5 (lambda5) नामक एक विशिष्ट प्रोटीन के उत्पादन में गिरावट देखी गई, जो बी सेल्स के प्रारंभिक विकास के लिए महत्वपूर्ण है। यह सुझाव देता है कि वह पदार्थ जो वास्तव में फेफड़ों की बीमारी का कारण बनता है, वह प्रतिरक्षा प्रणाली के सही ढंग से परिपक्व होने और कार्य करने की क्षमता में भी बाधा डाल सकता है। धुएं के संपर्क में आए चूहों में, शोधकर्ताओं ने रक्त और अस्थि मज्जा (bone marrow) में विभिन्न बी सेल प्रकारों के अनुपात में भी परिवर्तन देखे, जिनमें संक्रमणकालीन कोशिकाएं (transitional cells)—जो परिपक्व होने की प्रक्रिया में होती हैं—उन चूहों की तुलना में कम थीं जिन्हें उजागर नहीं किया गया था।

इन दिलचस्प निष्कर्षों के बावजूद, शोधकर्ता यह स्पष्ट करने में सावधानी बरतते रहे कि उनके अध्ययन ने क्या सिद्ध नहीं किया। उन्होंने स्पष्ट रूप से कहा कि उन्हें इस बात का कोई प्रमाण नहीं मिला कि ये बी सेल्स शरीर के अपने ऊतकों पर हमला कर रहे थे, जो कि एक ऑटोइम्यून बीमारी की परिभाषित विशेषता है। वे यह भी पुष्टि नहीं कर सके कि क्या IgG4 एंटीबॉडी सीधे फेफड़ों के नुकसान का कारण हैं, और न ही वे यह सिद्ध कर सके कि रक्त में हुए परिवर्तन फेफड़ों में होने वाली उसी प्रक्रिया के कारण थे। यह अध्ययन अन्वेषणात्मक (exploratory) था, जिसका अर्थ है कि इसने अंतिम उत्तर देने के बजाय पैटर्न की पहचान की और नए प्रश्न उत्पन्न किए। अध्ययन के कुछ हिस्सों में रोगियों की कम संख्या और पूलिंग किए गए नमलों (pooled samples) का उपयोग यह दर्शाता है कि परिणामों को नियम माने जाने से पहले लोगों के बड़े समूहों में पुष्टि की जानी आवश्यक है।

शोधकर्ताओं ने अपने निष्कर्षों की तुलना अन्य प्रसिद्ध ऑटोइम्यून रोगों, जैसे कि रुमेटॉइड अर्थराइटिस और ल्यूपस के डेटा से भी की। उन्होंने पाया कि सीओपीडी में भी उन्हीं के समान कुछ आनुवंशिक मार्ग सक्रिय थे, विशेष रूप से वे जो सूजन और शरीर की तनाव प्रतिक्रिया से संबंधित हैं। हालांकि, कोशिकाओं का विशिष्ट मिश्रण और परिवर्तनों की सटीक प्रकृति अलग थी। यह सुझाव देता है कि हालांकि सीओपीडी में कुछ विशेषताएं ऑटोइम्यून विकारों के समान हैं, लेकिन यह उनका केवल एक प्रतिरूप नहीं है। सीओपीडी में प्रतिरक्षा प्रणाली एक ऐसी स्थिति में प्रतीत होती है जो अनियंत्रित (dysregulation) है, जो सूजन और परिवर्तित विकास के एक चक्र में फंसी हुई है, लेकिन क्या यह बीमारी का प्राथमिक चालक है या इसके प्रति एक प्रतिक्रिया है, यह एक खुला प्रश्न बना हुआ है।

अंततः, यह कार्य फेफड़ों के रोग के संदर्भ में प्रतिरक्षा प्रणाली का एक विस्तृत चित्र प्रस्तुत करता है। यह प्रकट करता है कि सीओपीडी वाले लोगों के फेफड़ों में एंटीबॉडी बनाने वाली कोशिकाओं की एक अनूठी आबादी मौजूद है जो स्वस्थ फेफड़ों में नहीं पाई जाती है, और इन रोगियों के रक्त में एंटीबॉडी बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले आनुवंशिक उपकरणों में एक बदलाव दिखाई देता है। अध्ययन बताता है कि सिगरेट का धुआं प्रतिरक्षा कोशिकाओं के सामान्य विकास को बाधित कर सकता है, जिससे एक ऐसी स्थिति उत्पन्न होती है जहाँ शरीर की रक्षा प्रणाली सक्रिय तो है लेकिन शायद दिशाहीन है। हालांकि यह शोध अभी कोई नया उपचार या निश्चित निदान प्रदान नहीं करता है, फिर भी यह एक स्पष्ट मानचित्र प्रदान करता है कि वैज्ञानिकों को आगे कहाँ देखना चाहिए। इन विशिष्ट कोशिकीय और आवंशिक हस्ताक्षरों (genetic signatures) की पहचान करके, यह अध्ययन भविष्य के अनुसंधान के लिए एक आधार प्रदान करता है ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि क्या इन प्रतिरक्षा असंतुलनों को ठीक करना एक दिन इस दुर्बल करने वाली स्थिति से जूझ रहे लोगों के फेफड़ों की रक्षा करने में मदद कर सकता है।