Systematic identification of perioperative neurocognitive disorder related biomarkers in Alzheimer’s disease and development of machine learning-based diagnostic models
यह अध्ययन अल्जाइमर रोग और पेरिऑपरेटिव न्यूरोकॉग्निटिव डिसऑर्डर को जोड़ने वाले छह संरक्षित बायोमार्कर की पहचान करने के लिए मल्टी-ओमिक्स विश्लेषण, मशीन लर्निंग और प्रयोगात्मक सत्यापन को एकीकृत करता है, जिससे एक नैदानिक नोमोग्राम का विकास और साझा प्रतिरक्षा-चयापचय तंत्र एवं चिकित्सीय लक्ष्यों का प्रस्ताव होता है।
मूल पेपर CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। यह एक ऐसे प्रीप्रिंट की AI से तैयार की गई व्याख्या है जिसकी अभी सहकर्मी समीक्षा नहीं हुई है। यह चिकित्सकीय सलाह नहीं है। इस सामग्री के आधार पर स्वास्थ्य संबंधी फैसले न लें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
मानव मस्तिष्क एक जटिल अंग है जो स्मृति और विचार को बनाए रखने के लिए नाजुक रासायनिक संकेतों पर निर्भर करता है। जब ये संकेत लड़खड़ाते हैं, तो इसका परिणाम अल्जाइमर रोग के रूप में जाना जाने वाला एक धीमा, प्रगतिशील पतन हो सकता है, जो वर्तमान में दुनिया भर में लाखों लोगों को प्रभावित करता है। यह बीमारी मस्तिष्क में हानिकारक प्रोटीनों के संचय और सूजन की एक पुरानी स्थिति द्वारा लक्षित होती है, जो अंततः तंत्रिका कोशिकाओं को नुकसान पहुँचाती है। दिलचस्प बात यह है कि वृद्ध वयस्कों में सर्जरी के बाद अचानक संज्ञानात्मक समस्या का एक समान पैटर्न भी देखा जा सकता है। यह अस्थायी या लंबे समय तक चलने वाला भ्रम, जिसे अक्सर पेरिऑपरेटिव न्यूरोकॉग्निटिव डिसऑर्डर कहा जाता है, अल्जाइमर के कई समान जैविक चेतावनी संकेतों को साझा करता है। क्योंकि ये दोनों स्थितियाँ एक ही जैविक पथ पर चलती प्रतीत होती हैं, इसलिए शोधकर्ताओं ने विचार करना शुरू कर दिया है कि एक में पाए जाने वाले आणविक सुराग दूसरे का निदान करने या उपचार करने में मदद कर सकते हैं।
चीन के किंगदाओ विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों की एक टीम ने अल्जाइमर रोग और सर्जरी के बाद होने वाले संज्ञानात्मक परिवर्तनों के बीच साझा आनुवंशिक हस्ताक्षरों (जेनेटिक सिग्नेचर) की तलाश करके इस संबंध को खोजने का प्रयास किया। उन्होंने पिछले अध्ययनों से विशाल मात्रा में आनुवंशिक डेटा एकत्र करके शुरुआत की, जिसमें हिप्पोकैम्पस पर ध्यान केंद्रित किया गया, जो स्मृति के लिए महत्वपूर्ण मस्तिष्क का एक हिस्सा है। शक्तिशाली कंप्यूटर प्रोग्रामों का उपयोग करते हुए, उन्होंने अल्जाइमर से प्रभावित मस्तिष्क की तुलना स्वस्थ मस्तिष्क से की। इस प्रक्रिया ने उन्हें हजारों जीनों में से उन विशिष्ट जीनों को खोजने की अनुमति दी जो अलग तरह से व्यवहार कर रहे थे। फिर उन्होंने इन निष्कर्षों को उन जीनों के साथ क्रॉस-रेफरेंस किया जो सर्जरी के बाद की संज्ञानात्मक समस्याओं में शामिल होते हैं, जिससे उनकी खोज एक विशिष्ट समूह 167 जीनों तक सीमित हो गई जो दोनों संदर्भों में दिखाई दिए।
इस बड़े समूह को समझने के लिए, शोधकर्ताओं ने इन जीनों के बीच परस्पर क्रिया करने का एक डिजिटल मानचित्र बनाया, ठीक वैसे ही जैसे उन दोस्तों के नेटवर्क का चार्ट बनाना जो एक-दूसरे को जानते हैं। इस नेटवर्क के भीतर, उन्होंने सबसे केंद्रीय और प्रभावशाली खिलाड़ियों की पहचान की। इसके बाद, उन्होंने यह परीक्षण करने के लिए कि कौन से जीन एक स्वस्थ मस्तिष्क और अल्जाइमर वाले मस्तिष्क के बीच अंतर करने के लिए सबसे विश्वसनीय हैं, एक प्रकार के आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस, जिसे मशीन लर्निंग एल्गोरिदम कहा जाता है, का उपयोग किया। इस कम्प्यूटेशनल स्क्रीनिंग ने सूची को दस शीर्ष उम्मीदवारों तक कम कर दिया। यह सुनिश्चित करने के लिए कि ये निष्कर्ष केवल एक डेटासेट का संयोग नहीं हैं, टीम ने इन दस जीनों का परीक्षण रोगी डेटा के एक दूसरे, स्वतंत्र समूह में किया। परीक्षण के इस दूसरे दौर ने पुष्टि की कि छह जीन लगातार समान पैटर्न दिखाते हैं: कुछ अल्जाइमर के रोगियों में काफी अधिक थे, जबकि अन्य काफी कम थे। ये छह जीन—RB1, PARK7, GLO1, ENO2, MDH2, और TUBB—मजबूत जैविक मार्कर के रूप में पुष्ट हुए।
इन छह मार्करों के साथ, शोधकर्ताओं ने एक नैदानिक उपकरण बनाया जिसे नोमोग्राम कहा जाता है। यह एक दृश्य चार्ट है जो सभी छह जीनों के स्तरों को मिलाकर यह गणना करता है कि किसी रोगी को अल्जाइमर होने की संभावना कितनी है। जब उन्होंने इस उपकरण का परीक्षण किया, तो यह अत्यधिक सटीक साबित हुआ, जिसने उनके सत्यापन समूह में 85 प्रतिशत मामलों में बीमारी की सही पहचान की। अध्ययन ने इस बात की भी गहराई से जांच की कि ये जीन वास्तव में क्या करते हैं। उन्होंने पाया कि ये मार्कर शरीर की प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया और कोशिकाओं द्वारा ऊर्जा के प्रबंधन में शामिल हैं। उदाहरण के लिए, कुछ जीन इस बात से जुड़े हैं कि मस्तिष्क सूजन से कैसे लड़ता है, जबकि अन्य कोशिकाओं के भीतर ऊर्जा उत्पादन से जुड़े हैं। यह सुझाव देता है कि सर्जरी के बाद का भ्रम और अल्जाइमर का स्मृति लोप, दोनों ही इस बात से उत्पन्न हो सकते है कि मस्तिष्क कोशिकाएं तनाव और प्रतिरक्षा खतरों को कैसे संभालती हैं।
यह देखने के लिए कि क्या ये आनुवंशिक पैटर्न एक जीवित प्रणाली में भी सत्य हैं, टीम ने अल्जाइमर के माउस मॉडल की ओर रुख किया। उन्होंने इन चूहों के मस्तिष्क का परीक्षण किया और इन छह पहचाने गए जीनों के स्तर को मापा। परिणाम वही थे जो उन्होंने मानव डेटा में देखे थे: जीन RB1 बढ़ा हुआ था, जबकि PARK7, ENO2, और MDH2 कम थे। हालांकि चूहों में अन्य दो जीनों में परिवर्तन सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण नहीं थे, फिर भी परिवर्तनों की समग्र दिशा मानव निष्कर्षों से मेल खाती थी, जो यह सुझाव देती है कि ये मार्कर प्रजातियों के बीच बीमारी की एक सुसंगत विशेषता हैं। अंत में, शोधकर्ताओं ने मौजूदा दवाओं की खोज के लिए अपने छह जीनों की सूची का उपयोग किया जो उन्हें लक्षित कर सकती हैं। उन्होंने पाया कि ज्ञात यौगिकों में से कई, जिनमें करक्यूमिन और नैरिंगिनिन शामिल हैं, संभावित रूप से इन जीनों के साथ परस्पर क्रिया कर सकते हैं। इन पदार्थों ने मस्तिष्क की सूजन और प्रोटीन के संचय को कम करने के लिए पिछले अध्ययनों में आशाजनक प्रदर्शन किया है, जो एक नए उपचार के मार्ग की पेशकश करते हैं जो सर्जरी के बाद के रोगियों और अल्जाइमर वाले लोगों, दोनों की मदद कर सकते हैं।
अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि सर्जरी के बाद होने वाले आणविक परिवर्तन केवल एक अस्थायी दुष्प्रभाव नहीं हैं, बल्कि अल्जाइमर रोग के दीर्घकालिक तंत्रों से गहराई से जुड़े हुए हैं। इन छह विशिष्ट जीनों की पहचान करके, शोधकर्ताओं ने ऐसे उपकरणों का एक नया सेट प्रदान किया है जो डॉक्टरों को बीमारी का जल्दी और अधिक सटीक रूप से निदान करने में मदद कर सकता है। हालांकि यह कार्य अभी अनुसंधान चरण में है और नैदानिक उपयोग से पहले आगे के परीक्षणों की आवश्यकता है, यह एक स्पष्ट दृश्य प्रदान करता है कि कैसे मस्तिष्क की तनाव और सूजन के प्रति प्रतिक्रिया, तीव्र सर्जिकल भ्रम और पुराने स्मृति लोप को जोड़ने वाला एक सामान्य सूत्र हो सकती है। यह खोज भविष्य के उपचारों के लिए एक द्वार खोलती है जो इन साझा मार्गों को लक्षित कर सकते हैं, जिससे संभावित रूप से कमजोर रोगियों में न्यूरोडीजेनेरेशन की प्रगति को धीमा किया जा सकता है।
अपने क्षेत्र के पेपरों की भीड़ में उलझे हुए हैं?
आपके रिसर्च कीवर्ड से मेल खाने वाले सबसे नए और अलग सोच वाले पेपरों का रोज़ाना Digest पाएँ—तकनीकी सारांश के साथ, आपकी भाषा में।