Critical regions for human brain development include SON and ITSN1 defined by a panel with chromosome 21 interstitial deletions.
यह अध्ययन क्रोमोसोम 21q22.11-22.2 पर स्थित *SON* और *ITSN1* जीन वाले लगभग ~649 kb के एक महत्वपूर्ण क्षेत्र की पहचान करता है, जो आंशिक मोनोसोमी 21 वाले मनुष्यों में गंभीर कॉर्टिकल डिसजेनेसिस और कॉर्पस कैलोसम दोषों के लिए उत्तरदायी न्यूनतम अंतराल है।
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मानव शरीर और मस्तिष्क के निर्माण के लिए निर्देशों का एक समूह होता है, जो डीएनए (DNA) नामक एक कोड में लिखा होता है। ये निर्देश क्रोमोसोम (गुणसूत्रों) के रूप में जानी जाने वाली लंबी लड़ियों में व्यवस्थित होते हैं। अधिकांश लोगों में इन क्रोमोसोम के तेईस जोड़े होते हैं, लेकिन कभी-कभी, एक व्यक्ति एक अतिरिक्त प्रति के साथ या एक के एक हिस्से के गायब होने के साथ पैदा होता है। यह असंतुलन, जिसे एन्युप्लोइडी (aneuploidy) कहा जाता है, यह बदल देता है कि एक व्यक्ति के पास कुछ जीनों की कितनी प्रतियां हैं, न कि स्वयं जीनों को बदलता है। इनमें से सबसे आम स्थितियों में से एक डाउन सिंड्रोम है, जो तब होता है जब एक व्यक्ति में सामान्य दो के बजाय क्रोमोसोम 21 की तीन प्रतियां होती हैं। वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि यह अतिरिक्त प्रति विकास को प्रभावित करती है, लेकिन शामिल जीनों की विशाल संख्या यह निर्धारित करना कठिन बना देती है कि विशेष रूप से कौन से जीन विशिष्ट लक्षणों के लिए जिम्मेदार हैं, जैसे कि मस्तिष्क कैसे बनता है या कोई व्यक्ति कैसे सीखता है। इस पहेली को सुलझाने के लिए, शोधकर्ता अक्सर क्रोमोसोम के छोटे, अधिक सटीक गायब हिस्सों वाले लोगों की ओर देखते हैं। ये छोटी रिक्तियां एक स्पॉटलाइट (स्पॉटलाइट) की तरह कार्य करती हैं, जो ठीक से दिखाती हैं कि मानव जीव विज्ञान के विशिष्ट भागों के लिए कौन से जीन आवश्यक हैं।
शोधकर्ताओं की एक टीम ने मानव मस्तिष्क के विकास को समझने के लिए, विशेष रूप से क्रोमोसोम 21 पर ध्यान केंद्रित करते हुए, इसी स्पॉटलाइट दृष्टिकोण का उपयोग करने का निर्णय लिया। उन्होंने इस क्रोमोसोम के आंशिक विलोपन (deletions), या गायब खंडों वाले दस व्यक्तियों की जानकारी एकत्र की। डाउन सिंड्रोम में देखी जाने वाली पूर्ण अतिरिक्त प्रति के विपरीत, इन लोगों में इस क्रोमोसोम के विशिष्ट, परिभाषित खंड गायब थे। टीम ने इन व्यक्तियों के मेडिकल रिकॉर्ड, शारीरिक विशेषताओं और मस्तिष्क के स्कैन का सावधानीपूर्वक परीक्षण किया ताकि यह देखा जा सके कि गायब हिस्से उनके स्वास्थ्य और विकास के साथ कैसे संबंधित हैं। प्रत्येक व्यक्ति में गायब डीएनए के सटीक स्थानों की तुलना उनके मस्तिष्क संबंधी असामान्यताओं की गंभीरता से करके, शोधकर्ता उन जीनों की खोज को सीमित करने में सक्षम हुए जो मस्तिष्क की बाहरी परत और इसकी जोड़ने वाली संरचनाओं के निर्माण को नियंत्रित करते हैं।
अध्ययन ने क्रोमोसोम में एक स्पष्ट विभाजक रेखा का खुलासा किया। एक तरफ, ऐसे व्यक्ति थे जिन्होंने क्रोमोसोम के केंद्र के करीब एक बड़ा हिस्सा खो दिया था, फिर भी उनमें संज्ञानात्मक क्षमताएं सामान्य थीं और उनके मस्तिष्क के स्कैन संरचनात्मक रूप से सामान्य दिख रहे थे। इन व्यक्तियों में गायब जीन में वह जीन भी शामिल था जो अल्जाइमर रोग से जुड़े प्रोटीन को बनाने के लिए जिम्मेदार है, फिर भी वे अन्य आनुवंशिक स्थितियों में देखी जाने वाली गंभीर मस्तिष्क विकृतियों से ग्रस्त नहीं थे। दूसरी ओर, क्रोमोसोम के एक अलग समूह में, एक बहुत ही छोटा, अधिक विशिष्ट खंड गायब था। ये लोग गंभीर मस्तिष्क विकृतियों से पीड़ित थे, जिसमें एक ऐसी स्थिति शामिल थी जहाँ मस्तिष्क की सतह असामान्य रूप से चिकनी होती है या उसमें बहुत अधिक सूक्ष्म मोड़ होते हैं, और तंत्रिका तंतुओं के उस पुल की विफलता होती है जो मस्तिष्क के दोनों हिस्सों को ठीक से जोड़ने के लिए आपस में जुड़ता है।
मरीजों में गायब डीएनए की सटीक सीमाओं का मानचित्रण करके, शोधकर्ताओं ने लगभग 650,000 अक्षरों के जेनेटिक कोड के एक महत्वपूर्ण क्षेत्र की पहचान की। यह छोटा सा हिस्सा, जो क्रोमोसोम के अंत की ओर स्थित है, सामान्य मस्तिष्क फोल्डिंग (folding) और कनेक्टिविटी (connectivity) की कुंजी प्रतीत होता है। अध्ययन बताता है कि इस विशिष्ट क्षेत्र के जीनों की केवल एक प्रति खोना भी महत्वपूर्ण विकासात्मक समस्याओं का कारण बनने के लिए पर्याप्त है। दो जीन विशेष रूप से संभावित दोषियों के रूप में उभरते हैं: एक जिसे SON कहा जाता है, जो कोशिका के भीतर आनुवंशिक निर्देशों को संसाधित करने में मदद करता है, और दूसरा ITSN1, जो कोशिकाओं के संचार और सामग्री के प्रबंधन में मदद करता है। जब ये जीन गायब होते हैं, तो मस्तिष्क अपनी जटिल सतह और आंतरिक वायरिंग को सही ढंग से बनाने के लिए संघर्ष करता है।
ये निष्कर्ष मानव मस्तिष्क के विकास के लिए आवश्यक नाजुक संतुलन की एक दुर्लभ झलक प्रदान करते हैं। शोधकर्ताओं ने उल्लेख किया कि जबकि क्रोमोसोम के बड़े गायब हिस्सों ने कम कद या असामान्य चेहरे की विशेषताओं जैसे शारीरिक परिवर्तनों का कारण बनाया, लेकिन उन्होंने मस्तिष्क की संरचना को उसी तरह बाधित नहीं किया जैसे कि वे करते हैं। यह उस विशिष्ट, छोटे क्षेत्र की हानि थी जिसमें SON और ITSN1 जीन शामिल थे, जिसने सबसे गहन न्यूरोलॉजिकल चुनौतियों को जन्म दिया। यह अंतर स्पष्ट करता है कि क्यों कुछ लोग क्रोमोसोमल विविधताओं के साथ गंभीर संज्ञानात्मक विकलांगता रखते हैं जबकि अन्य नहीं, जो पूरी तरह से इस बात पर निर्भर करता है कि कौन से विशिष्ट जीन गायब हैं। यह कार्य इस बात पर भी प्रकाश डालता है कि मानव मस्तिष्क इन विशिष्ट जीनों की खुराक (dosage) के प्रति संवेदनशील है, जहाँ दो के बजाय केवल एक काम करने वाली प्रति होना सामान्य विकास के लिए अपर्याप्त है।
हालांकि यह अध्ययन इन जीनों की भूमिका के लिए मजबूत साक्ष्य प्रदान करता है, शोधकर्ता स्वीकार करते हैं कि व्यक्तिगत अंतर और अन्य पर्यावरणीय कारक भी यह कैसे प्रकट होते हैं, इसे प्रभावित कर सकते हैं। वे इस बात पर जोर देते हैं कि विभिन्न आबादी में इन परिणामों की पुष्टि करने के लिए अधिक मामलों की आवश्यकता है। फिर भी, यह कार्य एक पूरे क्रोमोसोम से मस्तिष्क विकृतियों के आनुवंशिक मूलों को समझने के लिए एक सटीक जीन पड़ोस तक ध्यान केंद्रित करने में सफल रहा है। यह एक व्यापक, जटिल स्थिति को एक विशिष्ट, प्रबंधनीय लक्ष्य में बदल देता है, जो यह दिखाता है कि हमारे जेनेटिक कोड का सबसे छोटा गायब हिस्सा भी इस बात पर भारी प्रभाव डाल सकता है कि हम कौन हैं।
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