विकासशील मानव मस्तिष्क का विस्तृत मानचित्र पार्किंसंस के उपचार के लिए नए रास्ते खोलता है

ड्यूक-एनयूएस मेडिकल स्कूल के वैज्ञानिकों और उनके सहयोगियों ने विकासशील मानव मस्तिष्क के सबसे व्यापक एकल कोशिका मानचित्रों में से एक बनाया है। एटलस लगभग हर कोशिका प्रकार, उनकी आनुवंशिक उंगलियों के निशान, और वे कैसे बढ़ते हैं और कैसे बातचीत करते हैं, को कैप्चर करता है। यह उच्च गुणवत्ता वाले न्यूरॉन्स के उत्पादन के लिए अपनी श्रेणी में सर्वश्रेष्ठ प्रयोगशाला विधियों का भी मानकीकरण करता है, जो पार्किंसंस रोग और अन्य मस्तिष्क विकारों के लिए नए उपचारों की दिशा में एक बड़ा कदम है।

काम है प्रकाशित जर्नल में विज्ञान उन्नति.

पार्किंसंस रोग सिंगापुर का दूसरा सबसे आम न्यूरोडीजेनेरेटिव विकार है, जो 50 वर्ष और उससे अधिक उम्र के प्रत्येक 1,000 लोगों में से लगभग तीन को प्रभावित करता है। यह स्थिति मिडब्रेन डोपामिनर्जिक न्यूरॉन्स को नुकसान पहुंचाती है – कोशिकाएं जो आंदोलन और सीखने को नियंत्रित करने के लिए रासायनिक डोपामाइन जारी करती हैं। इन कोशिकाओं को बहाल करने से एक दिन कंपकंपी और गतिशीलता हानि जैसे लक्षणों को कम करने में मदद मिल सकती है।

प्रयोगशाला में विकसित होने पर ये न्यूरॉन्स कैसे विकसित होते हैं, इसे बेहतर ढंग से समझने के लिए, ड्यूक-एनयूएस टीम ने ब्रेनस्टेम (ब्रेन सिंगल-सेल टू टियर मैपिंग) नामक दो-चरणीय मैपिंग ढांचा बनाया। सिडनी विश्वविद्यालय सहित साझेदारों के साथ काम करते हुए, उन्होंने पूरे सेलुलर परिदृश्य को मैप करने के लिए भ्रूण के मस्तिष्क से लगभग 680,000 कोशिकाओं का विश्लेषण किया।

दूसरा उच्च-रिज़ॉल्यूशन प्रक्षेपण मध्यमस्तिष्क पर केंद्रित है – अधिक सटीकता के साथ डोपामिनर्जिक न्यूरॉन्स को इंगित करना। यह “व्यापक संदर्भ मानचित्र” अब दुनिया भर के वैज्ञानिकों को वास्तविक मानव मस्तिष्क की तुलना में मिडब्रेन मॉडल की सटीकता का मूल्यांकन करने के लिए एक मानक प्रदान करता है।

डॉ. हिलेरी टोह, एमडी-पीएचडी। ड्यूक-एनयूएस मेडिकल स्कूल में तंत्रिका विज्ञान और व्यवहार विकार कार्यक्रम के उम्मीदवार और पेपर के पहले लेखकों में से एक ने कहा, “हमारा डेटा-संचालित ब्लूप्रिंट वैज्ञानिकों को उच्च उपज वाले मिडब्रेन डोपामिनर्जिक न्यूरॉन्स का उत्पादन करने में मदद करता है जो ईमानदारी से मानव जीव विज्ञान को प्रतिबिंबित करते हैं। इस गुणवत्ता के ग्राफ्ट सेल थेरेपी प्रभावकारिता को बढ़ाने और साइड इफेक्ट को कम करने के लिए महत्वपूर्ण हैं, जो पार्किंसंस रोग से पीड़ित लोगों के लिए वैकल्पिक चिकित्सा की पेशकश करने का मार्ग प्रशस्त करते हैं।”

अध्ययन में पाया गया कि मिडब्रेन कोशिकाओं को विकसित करने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली कई विधियों से मस्तिष्क के अन्य क्षेत्रों से भी अवांछित कोशिकाएं उत्पन्न होती हैं। इससे पता चलता है कि इन ऑफ-टारगेट कोशिकाओं का पता लगाने और उन्हें हटाने के लिए प्रयोगशाला तकनीकों और डेटा विश्लेषण दोनों में सुधार की आवश्यकता है।

ड्यूक-एनयूएस सेंटर फॉर कम्प्यूटेशनल बायोलॉजी के प्रधान अनुसंधान वैज्ञानिक और अध्ययन के एक वरिष्ठ लेखक डॉ. जॉन ओयांग ने कहा, “एकल-कोशिका रिज़ॉल्यूशन पर मस्तिष्क की मैपिंग करके, ब्रेनस्टेम हमें सूक्ष्म ऑफ-टारगेट सेल आबादी को भी अलग करने की सटीकता देता है। यह समृद्ध सेलुलर विवरण एआई-संचालित मॉडल के लिए एक महत्वपूर्ण आधार प्रदान करता है जो बदल देगा कि हम मरीजों को कैसे समूहित करते हैं और न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों के लिए लक्षित उपचारों को डिजाइन करते हैं।”

ड्यूक-एनयूएस के तंत्रिका विज्ञान और व्यवहार विकार कार्यक्रम के सहायक प्रोफेसर अल्फ्रेड सन, जो पेपर के वरिष्ठ लेखक भी हैं, ने कहा, “ब्रेनस्टेम मस्तिष्क मॉडलिंग में एक महत्वपूर्ण कदम है। एक कठोर, डेटा-संचालित दृष्टिकोण प्रदान करके, यह पार्किंसंस रोग के लिए विश्वसनीय सेल थेरेपी के विकास को गति देगा। हम यह सुनिश्चित करने के लिए एक नया मानक स्थापित कर रहे हैं कि अगली पीढ़ी के पार्किंसंस मॉडल वास्तव में मानव जीव विज्ञान को दर्शाते हैं।”

टीम उनके मस्तिष्क एटलस को एक ओपन-सोर्स संदर्भ के रूप में और मल्टी-टियर मैपिंग प्रक्रिया को उपयोग के लिए तैयार पैकेज के रूप में प्रदान करेगी। ब्रेनस्टेम एक ऐसा ढांचा है जिसे मस्तिष्क में किसी भी प्रकार की कोशिका को छानने के लिए लागू किया जा सकता है, दुनिया भर की प्रयोगशालाएं इसे अंतर्दृष्टि को गहरा करने, वर्कफ़्लो को परिष्कृत करने और तंत्रिका विज्ञान में खोज में तेजी लाने के लिए तैनात कर सकती हैं।

ड्यूक-एनयूएस में शोध के वरिष्ठ उप-डीन प्रोफेसर पैट्रिक टैन ने कहा, “यह अध्ययन जटिल जैविक प्रणालियों में सेलुलर विवरण को कैप्चर करने के लिए मल्टी-टियर मैपिंग को आवश्यक मानते हुए बेंचमार्क को फिर से परिभाषित करता है। यह खुलासा करके कि मानव मिडब्रेन इतने विस्तार से कैसे विकसित होता है, हम पार्किंसंस अनुसंधान और सेल थेरेपी में तेजी लाएंगे, बेहतर देखभाल प्रदान करेंगे और बीमारी से पीड़ित लोगों को आशा प्रदान करेंगे।”