Distinctive properties of the prion protein in the brain and retina in the amyloidosis associated with the PRNP F198S Mutation. *

कल्पना कीजिए कि आपका मस्तिष्क एक हलचल भरा शहर है, और इसके भीतर हर इमारत में, नन्हे, आवश्यक कार्यकर्ता हैं जिन्हें प्रोटीन कहा जाता है। ये कार्यकर्ता शहर को सुचारू रूप से चलाने का काम करते हैं, लेकिन कभी-कभी, उनके निर्देश मैनुअल (एक जीन म्यूटेशन) में खराबी के कारण, वे भ्रमित हो जाते हैं। अपना काम करने के बजाय, वे गलत आकार में मुड़ जाते हैं, आपस में चिपक जाते हैं, और चिपचिपे, बेकार गुच्छों का निर्माण करते हैं। यह प्रियन रोगों (prion diseases) की कहानी है, जो कि एक दुर्लभ और डरावनी स्थितियों का समूह है, जहाँ ये गलत तरीके से मुड़े हुए प्रोटीन एक बुरी अफवाह की तरह फैलते हैं, और स्वस्थ ऊतकों को छेदों से भरे स्पंज में बदल देते हैं। इस बीमारी का एक विशिष्ट प्रकार, जिसे गेरस्टमैन-स्ट्रौसलर-शेंकर (GSS) कहा जाता है, स्थिति 198 पर जेनेटिक कोड में एक छोटी सी टाइपिंग त्रुटि के कारण होता है।

वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि यह चिपचिपा कचरा मस्तिष्क में होता है, जिससे याददाश्त खोने और चलने-फिरते होने जैसी समस्याएं होती हैं। लेकिन आंख वास्तव में मस्तिष्क का ही एक हिस्सा है, जो आपके चेहरे के सामने एक छोटे से पैकेज में लिपटी हुई है। यह शहर को देखने वाली एक खिड़की की तरह है। यदि शहर में प्रोटीन संकट चल रहा है, तो क्या खिड़की भी वही गंदगी दिखाएगी? यही बड़ा सवाल है। शोधकर्ता जानना चाहते थे कि आंखों में मौजूद ये "चिपचिपे गुच्छे" मस्तिष्क वाले गुच्छों के बिल्कुल समान हैं, या आंख के पास इस आपदा से निपटने का अपना अनूठा तरीका है। इसे समझने से हमें यह जानने में मदद मिल सकती है कि क्या आंख को इन बीमारियों के लिए एक प्रारंभिक चेतावनी प्रणाली के रूप में उपयोग किया जा सकता है, या आंख और मस्तिष्क इस समस्या से पूरी तरह से अलग तरह से लड़ रहे हैं।

---

दो शहरों की कहानी: मस्तिष्क बनाम आंख

इस अध्ययन में, इंडियाना यूनिवर्सिटी और नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ के वैज्ञानिकों की एक टीम ने निर्णय लिया कि वे F198S म्यूटेशन के कारण होने वाले GSS के एक विशिष्ट प्रकार वाले लोगों के मस्तिष्क और आंखों में "चिपचिपे गुच्छों" को करीब से देखेंगी। उन्होंने मस्तिष्क और रेटिना (आंख के पीछे की प्रकाश-संवेदनशील परत) के साथ एक ही शहर के दो अलग-अलग मोहल्लों की तरह व्यवहार किया, ताकि यह देखा जा सके कि प्रत्येक में प्रोटीन आपदा कैसे घटित होती है।

मस्तिष्क: चिपचिपे केंद्रों वाला एक शहर
इन रोगियों के मस्तिष्क में, कहानी बिल्कुल वैसी ही थी जैसी वैज्ञानिक उम्मीद कर रहे थे। गलत तरीके से मुड़े हुए प्रोटीन बड़े, कठिन-से-तोड़ने वाले गुच्छों में एकत्र हो गए जिन्हें 'प्लाक' (plaques) कहा जाता है। यदि आप इन प्लाक को एक विशेष रोशनी के नीचे देखते, तो वे नियॉन साइन की तरह चमकते थे। यह चमक इसलिए होती है क्योंकि प्रोटीनों ने एक कठोर, क्रिस्टल जैसी संरचना बनाई थी जिसे "अमाइलॉइड" (amyloid) कहा जाता है। इन चमकते हुए केंद्रों के भीतर, शरीर के प्राकृतिक सफाई दल द्वारा प्रोटीनों को छोटे-छोटे, 8-किलोडाल्टन (kDa) के टुकड़ों में काट दिया गया था। ये टुकड़े अमाइलॉइड के निर्माण खंड थे, और वे हर जगह थे, जो एक खराब इमारत की कंक्रीट नींव की तरह काम कर रहे थे।

आंख: मोतियों वाला एक शांत मोहल्ला, केंद्र नहीं
लेकिन जब वैज्ञानिकों ने रेटिना को देखा, तो कहानी पूरी तरह बदल गई। मस्तिष्क में देखे गए विशाल, चमकते हुए नियॉन प्लाक के बजाय, आंख में कुछ बहुत ही अजीब था: प्रोटीन के छोटे, मनके जैसे क्लस्टर (beads)। ये मनके रेटिना की केवल एक विशिष्ट परत में पाए गए जिसे 'आउटर प्लेक्सिफॉर्म लेयर' (OPL) कहा जाता है, जहाँ आंख की प्रकाश-संवेदी कोशिकाएं अगली कोशिकाओं की परत से बात करती हैं।

यहाँ एक मोड़ है: ये मनके चमके नहीं। जब वैज्ञानिकों ने उन पर अपनी विशेष रोशनी डाली, तो वे अंधेरे रहे। इसका मतलब था कि वे अमाइलॉइड नहीं थे। उनकी वह कठोर, क्रिस्टल जैसी संरचना नहीं थी। इसके अलावा, जब उन्होंने उन 8 kDa के छोटे टुकड़ों को खोजने की कोशिश की जो मस्तिष्क के अमाइलॉइड की पहचान थे, तो वे आंख में नहीं मिल सके। आंख के मनके पूर्ण लंबाई वाले प्रोटीन से बने थे, न कि कटे हुए टुकड़ों से।

"सीडिंग" टेस्ट: बेहतर प्रसारक कौन है?
इन प्रोटीन गुच्छों के कितने संक्रामक होने की जांच करने के लिए, शोधकर्ताओं ने RT-QuIC नामक एक परीक्षण का उपयोग किया। कल्पना कीजिए कि यह परीक्षण एक "स्नोबॉल फाइट" (बर्फ के गोले की लड़ाई) है। आप प्रोटीन के गुच्छे का एक छोटा सा हिस्सा लेते हैं और उसे स्वस्थ प्रोटीनों की एक बाल्टी में फेंक देते हैं। यदि गुच्छा एक अच्छा "बीज" (seed) है, तो वह स्वस्थ प्रोटीनों को गलत तरीके से मुड़ने और लड़ाई में शामिल होने के लिए मजबूर कर देगा, जिससे एक विशाल स्नोबॉल हिमस्खलन पैदा होगा।

परिणामों ने "स्नोबॉल शक्ति" में स्पष्ट अंतर दिखाया। मस्तिष्क के गुच्छे उग्र लड़ाके थे; भले ही वैज्ञानिकों ने मस्तिष्क के नमूने को दस लाख गुना (10⁻⁶) पतला किया, फिर भी स्नोबॉल की लड़ाई शुरू हो गई। हालांकि, आंख के मनके बहुत कमजोर थे। वे केवल तभी लड़ाई शुरू कर सकते थे जब नमूने को सौ गुना (10⁻²) पतला किया गया हो। जब तक उन्होंने इसे दस लाख गुना पतला करने की कोशिश की, आंख के मनकों ने हार मान ली और कुछ नहीं किया। यह सुझाव देता है कि आंख में मौजूद प्रोटीन के गुच्छे मस्तिष्क के गुच्छों की तुलना में बहुत कम "संक्रामक" या "सीडिंग" क्षमता वाले हैं।

गायब कैंची का रहस्य
सबसे दिलचस्प खोजों में से एक यह थी कि प्रोटीन कैसे कटे थे। मस्तिष्क में, शरीर के पास स्वाभाविक रूप से "कैंची" (एक एंजाइम) का एक जोड़ा होता है जो प्रोटीन को उन छोटे 8 kDa के टुकड़ों में काट देता है, जो फिर अमाइलॉइड कोर बनाते हैं। हालांकि, आंख में इन कैंचियों का अभाव प्रतीत हुआ। आंख में 8 kDa के टुकड़ों का पूरी तरह से अभाव था।

लेकिन यहाँ एक ट्विस्ट है: जब वैज्ञानिकों ने प्रयोगशाला में आंख के ऊतकों को लिया और उन्हें एक रासायनिक "कैंची" (Proteinase K) के साथ काटने के लिए मजबूर किया, तो 8 kDa के टुकड़े अचानक दिखाई देने लगे। यह सुझाव देता है कि आंख इन टुकड़ों को बना सकती है, लेकिन इसमें स्वाभाविक रूप से ऐसा करने के लिए सही उपकरण नहीं हैं। यह एक ऐसे किचन की तरह है जिसमें केक बनाने के लिए सभी सामग्रियां तो हैं लेकिन ओवन गायब है; आप तब तक केक नहीं बना सकते जब तक आप बाहर से ओवन न ले आएं।

चीनी की परत का अंतर
वैज्ञानिकों ने यह भी देखा कि आंख में मौजूद प्रोटीन एक अलग "चीनी की परत" (ग्लाइकोसिलेशन/glycosylation) पहने हुए थे जो मस्तिष्क वाले प्रोटीनों से भिन्न थी। आंख के प्रोटीनों में एक अद्वितीय, जटिल चीनी पैटर्न था जो मस्तिष्क के प्रोटीनों में नहीं था। यह सुझाव देता है कि आंख का वातावरण प्रोटीन को इस तरह बदल देता है जो उसे मस्तिष्क में देखे जाने वाले कठोर, अमाइलॉइड गुच्छों में बदलने से रोकता है।

इसका क्या अर्थ है?
अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि जबकि मस्तिष्क और आंख दोनों केंद्रीय तंत्रिका तंत्र का हिस्सा हैं, वे इस प्रोटीन आपदा को बहुत अलग तरीकों से संभालते हैं। मस्तिष्क प्रोटीन को कठोर, चमकते हुए, अमाइलॉइड कोर में बदल देता है जो अत्यधिक संक्रामक होते हैं। हालांकि, आंख प्रोटीन को एक नरम, गैर-अमाइलॉइड, मनके जैसे रूप में रखती है जो कम संक्रामक है और जिसमें मस्तिष्क में पाए जाने वाले विशिष्ट कटे हुए टुकड़ों का अभाव है।

लेखक सुझाव देते हैं कि यह अंतर इसलिए हो सकता है क्योंकि आंख और मस्तिष्क के पास अलग-अलग "सफाई दल" (cleanup crews) या अलग रासायनिक वातावरण हैं। वे यह भी नोट करते हैं कि हालांकि आंख में ये मनके मौजूद हैं, लेकिन हमें अभी तक यह नहीं पता है कि क्या वे दृष्टि संबंधी समस्याएं पैदा करते हैं या आंख केवल एक मूक दर्शक है। यह अध्ययन इस सवाल को उठाने का द्वार खोलता है कि क्या हम यह समझने के लिए आंख को देख सकते हैं कि मस्तिष्क कैसा प्रदर्शन कर रहा है, लेकिन फिलहाल, यह बताता है कि आंख केवल मस्तिष्क का छोटा संस्करण नहीं है—यह अपने स्वयं के नियमों वाला एक बिल्कुल अलग मोहल्ला है।