चूहों प्लेटोब्लॉकचैन डेटा इंटेलिजेंस में उम्र बढ़ने को वापस लाने के लिए वैज्ञानिकों ने सेलुलर कायाकल्प थेरेपी का इस्तेमाल किया। लंबवत खोज। ऐ.

चूहों में उम्र बढ़ने को रोकने के लिए वैज्ञानिकों ने सेलुलर कायाकल्प थेरेपी का इस्तेमाल किया

समय टिकट: 6 अप्रैल, 2022 10:00 पूर्वाह्न
चूहे दो भूरे चूहों की नाक से गंध सूंघते हैं

लगभग 70 वर्ष की मानव आयु में, चूहे बुजुर्ग और साधारण दिखते थे। फिर भी नीचे एक युवा सेलुलर घड़ी छिपी हुई थी, जिसे नोबेल-पुरस्कार-विजेता रणनीति के आधार पर समय में वापस लाया गया था। यह सिलिकॉन वैली में हेवी-हिटर एंटी-एजिंग स्टार्टअप्स द्वारा समर्थित, युवाओं के फव्वारे को खोजने का नवीनतम दांव भी है।

केंद्र में आंशिक सेलुलर रिप्रोग्रामिंग है। तकनीक, एक प्रकार की जीन थेरेपी, कोशिकाओं को चार प्रोटीन बनाने के लिए मजबूर करती है, जिन्हें सामूहिक रूप से यामानाका कारक कहा जाता है। इरेज़र की तरह, कारक कोशिका के आनुवंशिक इतिहास को साफ़ करते हैं, वयस्क कोशिकाओं को - उदाहरण के लिए, त्वचा कोशिकाओं को - एक स्टेम सेल जैसी पहचान में वापस लाते हैं, जिससे उन्हें लगभग किसी भी प्रकार की कोशिका में बदलने की महाशक्ति मिलती है।

यह प्रक्रिया सब कुछ या कुछ भी नहीं वाली नहीं है। एक मोड़ में, वैज्ञानिकों ने हाल ही में पाया कि वे किसी कोशिका को पूरी तरह से नष्ट करने के बजाय उसके आनुवंशिक इतिहास टेप को दोबारा बनाने के लिए कारकों का उपयोग कर सकते हैं। और यदि वे सही बिंदु पर रुकते हैं, तो कोशिका नाटकीय रूप से अपनी उम्र खो देती है, अधिक युवा हो जाती है लेकिन अपनी पहचान बरकरार रखती है। परिणाम रुचि की लहर दौड़ गई मनुष्यों के लिए थेरेपी को आगे बढ़ाने में, केलिको लाइफ साइंसेज - Google की एक सहयोगी कंपनी - और जेफ बेजोस द्वारा समर्थित अल्टोस लैब्स, दौड़ में हैं।

लेकिन यामानाका कारकों का एक स्याह पक्ष भी है। बहुत अधिक, और शरीर में टेराटोमास नामक भयानक ट्यूमर विकसित हो जाता है, ऊतकों का एक समूह जिसमें अक्सर आंशिक रूप से विकसित दांत, हड्डी और मांसपेशियां शामिल होती हैं। कोशिकाओं को वापस स्टेम कोशिकाओं तक धकेले बिना आंशिक रीप्रोग्रामिंग को कैसे प्रेरित किया जाए, यह भी रहस्यमय बना हुआ है।

A नए अध्ययन, साल्क इंस्टीट्यूट में डॉ. जुआन कार्लोस इज़पिसुआ के नेतृत्व में और अल्टोस लैब्स, कोड क्रैक कर रहा है। चूहों में मध्य या अंतिम आयु से शुरू करके तीन अलग-अलग थेरेपी शेड्यूल का परीक्षण करते हुए, टीम ने पाया कि यामानाका कारकों के संक्षिप्त विस्फोट ने दीर्घकालिक उपचार प्राप्त करने वाले चूहों में त्वचा और गुर्दे दोनों को फिर से जीवंत कर दिया। उनकी जीन अभिव्यक्ति प्रोफ़ाइल युवा चयापचय के संकेतों के साथ बहुत छोटे चूहों से मिलती जुलती थी।

सबसे बड़ी जीत यह थी कि थेरेपी ने टेराटोमा या अन्य स्वास्थ्य समस्याओं का कोई संकेत नहीं छोड़ा। "हम वास्तव में यह स्थापित करना चाहते थे कि लंबे समय तक इस दृष्टिकोण का उपयोग करना सुरक्षित है," कहा अध्ययन लेखक डॉ. प्रदीप रेड्डी।

गंभीर दुष्प्रभावों के खतरों को देखते हुए, उम्रदराज़ मनुष्यों में कोशिकाओं को ताज़ा करना कहीं अधिक कठिन होगा। वैज्ञानिक यामानाका कारकों के लिए जीन थेरेपी के विकल्पों पर काम कर रहे हैं। सफल होने पर, यह खोज ऑस्टियोपोरोसिस, मधुमेह और मनोभ्रंश जैसी उम्र के साथ बढ़ने वाली बीमारियों को धीमा करने या उलटने के लिए मौलिक रूप से नए उपचार शुरू कर सकती है।

"हमारा अंतिम लक्ष्य उन प्रक्रियाओं को धीमा करने या यहां तक ​​कि उलटने में हर किसी की मदद करने के नए तरीके ढूंढना है जो बीमारी का कारण बनती हैं।" कहा इज़पिसुआ से एल पेस तक। "मुझे विश्वास है कि दो दशकों के भीतर हमारे पास ऐसे उपकरण होंगे जो न केवल लक्षणों का इलाज करेंगे, बल्कि सेलुलर कायाकल्प के माध्यम से बीमारियों और उम्र बढ़ने की भविष्यवाणी, रोकथाम और इलाज भी कर सकते हैं।"

टिक-टॉक एपिजेनेटिक क्लॉक की ओर जाता है

आप किसी कोशिका की आयु कैसे बताते हैं?

एक उत्तर एपिजेनेटिक घड़ी में निहित है। यदि हमारे जीन वाक्य हैं, तो एपिजेनेटिक्स रासायनिक "मार्कर" हैं, जो नोट्स संपादित करने की तरह, जीन को बताते हैं कि कब चालू या बंद करना है। यह इस प्रकार है कि हमारी कोशिकाएँ - जैसे कि न्यूरॉन्स और त्वचा कोशिकाएँ - का डीएनए एक ही होता है, लेकिन वे पूरी तरह से अलग दिखती और कार्य करती हैं।

ये नोट यादृच्छिक नहीं हैं. जैसे-जैसे हमारी उम्र बढ़ती है, कुछ डीएनए अक्षर संपादन के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं। एक विशेष रूप से मजबूत "पेन" मिथाइलेशन है, जो डीएनए के चुनिंदा हिस्सों पर एक रासायनिक समूह जोड़ता है और एक जीन को प्रभावी ढंग से बंद कर देता है। ये पैटर्न दृढ़ता से कालानुक्रमिक उम्र (आपके द्वारा जीए गए वर्षों की संख्या) से संबंधित हैं, इतना कि उन्हें उम्र बढ़ने के लिए बायोमार्कर के रूप में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। एक तरह से, ये रासायनिक मार्कर कोशिका के जीवन इतिहास का प्रतिनिधित्व करते हैं।

यामानाका कारक दर्ज करें। प्रोटीन का सूप जो डीएनए अभिव्यक्ति को नियंत्रित करता है - Oct4, Sox2, Klf4, और c-Myc - का नाम डॉ. शिन्या यामानाका के नाम पर रखा गया है। पहली बार 2006 में वर्णित, कारक कोशिका के एपिजेनेटिक परिदृश्य को मिटा देते हैं - जिसमें मिथाइलेशन पैटर्न भी शामिल है - और विकसित कोशिकाओं को वापस भ्रूण अवस्था में बदल देते हैं। नोबेल पुरस्कार विजेता अध्ययन ने प्रेरित प्लुरिपोटेंट स्टेम सेल (आईपीएससी) के युग की शुरुआत की, जिसके लिए सामग्री लघु मस्तिष्क, प्रयोगशाला निर्मित भ्रूण, और बायोप्रिंटेड अंग।

दीर्घायु अनुसंधान का स्टेम सेल क्षेत्र के साथ एक लंबा ऐतिहासिक क्रॉसओवर है, और यामानाका कारकों ने जल्द ही वैज्ञानिकों का ध्यान आकर्षित किया। लेकिन उन्होंने एक अलग सवाल पूछा: क्या होगा यदि हम उम्र बढ़ने वाले ऊतकों को कायाकल्प औषधि की थोड़ी सी मात्रा दे दें?

उत्तर: यौवन के झरने में डुबकी। 2016 में, इज़पिसुआ बेलमोंटे की टीम पता चला है कि तेजी से उम्र बढ़ने के लिए आनुवंशिक माउस मॉडल में कारकों के संक्षिप्त विस्फोट ने उम्र बढ़ने के संकेतों को कम कर दिया और जीवनकाल में वृद्धि की। आश्चर्यजनक रूप से, उपचार ने 12 महीने के चूहों में मांसपेशियों और चयापचय को भी पुनर्जीवित किया, जो मध्यम आयु वर्ग के मनुष्यों के बराबर हैं। बाद के काम में यह भी पाया गया कि कारकों ने हृदय, ऑप्टिक तंत्रिका और मस्तिष्क के कार्य में सुधार किया, जिससे व्यापक रुचि बढ़ी।

"हम इस क्षेत्र में निवेश कर रहे हैं [क्योंकि] यह उन कुछ हस्तक्षेपों में से एक है जिनके बारे में हम जानते हैं जो विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं में युवा कार्य को बहाल कर सकते हैं," कहा केलिको में डॉ. जैकब किमेल प्रकृति जैव प्रौद्योगिकी।

युवाओं के लिए एक नुस्खा

आंशिक रीप्रोग्रामिंग व्यवस्था बनाने के लिए, टीम ने कुछ प्रश्न पूछे। हमें इलाज कब शुरू करना चाहिए? इसे कितने समय तक चलना चाहिए?

उन्होंने चूहों के तीन अलग-अलग समूहों के साथ काम किया। एक अध्ययन छोटा था, 25 महीने की उम्र में उपचार शुरू करना - मानव आयु में लगभग 80 वर्ष के बराबर - केवल एक महीने के लिए। अन्य दो ने लंबा रास्ता अपनाया। एक समूह मध्य आयु के आसपास शुरू हुआ, और अंतिम लगभग 35 मानव वर्ष में। दोनों को 22 महीने या मनुष्यों में लगभग 70 वर्ष की आयु तक उपचार प्राप्त हुआ। सभी चूहों को आनुवंशिक रूप से बदल दिया गया ताकि सप्ताह में दो दिन उनके पीने के पानी में एक रसायन मिलाकर यामानाका कारकों को चालू किया जा सके।

अच्छी खबर? किसी भी चूहे में टेराटोमा के लक्षण नहीं दिखे। चूहों का रक्त प्रोफ़ाइल भी सामान्य था और उन्होंने इलाज न किए गए साथियों के समान तनाव और चिंता वाले व्यवहार दिखाए।

बुरी ख़बरें? कारकों के साथ अल्पकालिक उपचार से कुछ खास फायदा नहीं हुआ। उनकी एपिजेनेटिक घड़ियाँ "उम्र बढ़ने की स्थिति" में अटकी रहीं, और शारीरिक कार्यों में कोई सुधार दिखाई नहीं दिया। विफलता का कारण स्पष्ट नहीं था. अल्पकालिक विस्फोट कोशिकाओं को फिर से जीवंत करने के लिए पर्याप्त नहीं हो सकते हैं, या वृद्ध चूहों के जीनोम उम्र बढ़ने के दौरान "जमे हुए" अवस्था में बंद हो सकते हैं, जिससे रिप्रोग्रामिंग अप्रभावी हो जाएगी।

लंबी दूरी के चूहों की किस्मत बेहतर थी। उनकी एपिजेनेटिक घड़ियों का मूल्यांकन कई अंगों के लिए किया गया: यकृत, गुर्दे, त्वचा, मांसपेशियां, प्लीहा और फेफड़े। उपचार के प्रति त्वचा की प्रतिक्रिया सबसे अच्छी थी, एपिजेनेटिक उम्र उलट गई। एक घाव-उपचार परीक्षण में, उपचार ने चूहों की त्वचा को बिना दाग के ठीक करने की क्षमता को बढ़ाया, जो आमतौर पर बुढ़ापे में एक समस्या बन जाती है। ऊतकों की आनुवंशिक रूप से प्रोफाइलिंग करते हुए, टीम ने ऑक्सीडेटिव तनाव से लड़ने में शामिल अपग्रेडेड जीन को पाया - एक सेलुलर प्रक्रिया जो ऊतकों को नुकसान पहुंचाती है और उम्र के साथ बढ़ती है - और सूजन और बुढ़ापे को कम करने के लिए जीन में और वृद्धि होती है।

चूहों के चयापचय की रूपरेखा तैयार करते हुए, उपचार ने वरिष्ठ कृंतकों को खतरनाक रक्त वसायुक्त लिपिड स्तर - उम्र बढ़ने के दौरान स्वास्थ्य का एक सामान्य गेज - और एक बेहतर चयापचय प्रोफ़ाइल से रोका। भविष्य के कार्य में यह पता लगाने की आवश्यकता है कि क्या ये "स्वस्थ चयापचय को दर्शाते हैं" लिखा था बोस्टन चिल्ड्रेन्स हॉस्पिटल और हार्वर्ड यूनिवर्सिटी में एरियाना मार्केल और डॉ. जॉर्ज क्यू. डेली, जो अध्ययन में शामिल नहीं थे। उदाहरण के लिए, जीन अभिव्यक्ति में परिवर्तन आम तौर पर उम्र के साथ होने वाली चयापचय उथल-पुथल के बवंडर से लड़ने में सक्षम हो सकता है, और मधुमेह, उच्च कोलेस्ट्रॉल, या अन्य उम्र से संबंधित चयापचय रोगों से लड़ सकता है।

इसके कारण हम किन परिस्थितियों में पहुंचते हैं?

अध्ययन से पहली बार पता चला कि कैंसर के खतरे के बिना यामानाका कारकों के स्पंदनों के साथ सामान्य रूप से उम्र बढ़ने वाले चूहों में एपिजेनेटिक घड़ी को फिर से चालू करना संभव है। लेकिन यह बहुत सारे प्रश्न छोड़ जाता है।

सूची में सबसे ऊपर यह है कि सभी ऊतकों का कायाकल्प क्यों नहीं किया गया। यकृत, मांसपेशी, प्लीहा और फेफड़े के ऊतकों ने अपनी वृद्ध एपिजेनेटिक प्रोग्रामिंग को बरकरार रखा। हालांकि यह संभव है कि विभिन्न ऊतकों को उम्र बढ़ने से निपटने के लिए व्यक्तिगत उपचार व्यवस्था की आवश्यकता हो सकती है, यह भी संभव है कि प्रत्येक में एक रहस्यमय "बिना वापसी का बिंदु" हो सकता है, जिसके बाद ऊतक सेलुलर रिप्रोग्रामिंग पर प्रतिक्रिया नहीं करता है।

मार्केल और डेली को, जिन्होंने सह-लेखन किया एक राय टुकड़ा, अध्ययन ने उम्र बढ़ने के शोध की चरम सीमा की भी रिपोर्ट नहीं की: क्या चूहे अधिक समय तक जीवित रहे?

एक अन्य समस्या दीर्घकालिक और अत्यधिक जटिल जीन थेरेपी है। यदि मनुष्यों में इसका उपयोग किया जाता है, तो यह हमारे लंबे जीवन काल को देखते हुए जटिलता की एक परत जोड़ देता है। डेली सहित कई प्रयोगशालाएँ, चार-जीन चिकित्सीय सूप की आवश्यकता को समाप्त करते हुए, पुनर्स्थापनात्मक शक्तियों वाले एकल कारकों का परीक्षण कर रही हैं। अन्य लोग ऐसी दवाएं विकसित करने के उद्देश्य से यामानाका कारकों के जैविक आधार को समझ रहे हैं जो इस प्रक्रिया की नकल कर सकती हैं।

रेड्डी ने कहा, "दिन के अंत में, हम पुरानी कोशिकाओं में लचीलापन और कार्यशीलता वापस लाना चाहते हैं ताकि वे तनाव, चोट और बीमारी के प्रति अधिक प्रतिरोधी हों।" "इस अध्ययन से पता चलता है कि, कम से कम चूहों में, इसे प्राप्त करने का एक रास्ता मौजूद है।"

छवि क्रेडिट: निक कुछ on Unsplash

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