स्टेम सेल की प्रगति मस्तिष्क न्यूरॉन्स के पुनर्जनन और प्लास्टिसिटी को बढ़ावा दे सकती है

आघात या अपक्षयी रोगों के कारण होने वाली चोटों की मरम्मत के लिए मस्तिष्क की कार्यप्रणाली अभी तक विस्तार से ज्ञात नहीं है। अब, बार्सिलोना विश्वविद्यालय के एक अध्ययन में स्टेम सेल थेरेपी पर आधारित एक नई रणनीति का वर्णन किया गया है जो इस महत्वपूर्ण अंग के क्षतिग्रस्त होने पर न्यूरोनल पुनर्जनन और न्यूरोप्लास्टिकिटी को बढ़ा सकती है।

परिणामों से पता चलता है कि मस्तिष्क-व्युत्पन्न न्यूरोट्रॉफिक कारक (बीडीएनएफ) का उपयोग, स्टेम सेल-आधारित सेल थेरेपी के साथ मिलकर, न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों या मस्तिष्क की चोटों के उपचार में मदद कर सकता है।

द स्टडी, प्रकाशित में आणविक विज्ञान के अंतर्राष्ट्रीय जर्नलका नेतृत्व मेडिसिन और स्वास्थ्य विज्ञान संकाय और बार्सिलोना विश्वविद्यालय (यूबीनेउरो) के तंत्रिका विज्ञान संस्थान के प्रोफेसर डैनियल टॉर्नेरो और शोधकर्ता अल्बा ओर्टेगा द्वारा किया जाता है।

अध्ययन में यूबी छात्रों के एक समूह की निर्णायक भागीदारी शामिल है, जिन्हें युवा शोधकर्ताओं के लिए एक अंतरराष्ट्रीय सिंथेटिक जीवविज्ञान प्रतियोगिता, अंतर्राष्ट्रीय सिंथेटिक जीवविज्ञान प्रतियोगिता आईजीईएम 2024 में स्वर्ण पदकों में से एक से सम्मानित किया गया था।

बीडीएनएफ उत्पादन के साथ सेल थेरेपी का संयोजन

बीडीएनएफ एक प्रोटीन है जो मुख्य रूप से मस्तिष्क में संश्लेषित होता है और न्यूरोनल विकास और सिनैप्टिक प्लास्टिसिटी में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। कई अध्ययनों ने न्यूरोनल अस्तित्व और विकास को बढ़ावा देने की इसकी क्षमता का वर्णन किया है, जो निष्कर्ष अब नए अध्ययन द्वारा बढ़ाए गए हैं।

“निष्कर्षों से संकेत मिलता है कि बीडीएनएफ परिपक्वता को बढ़ावा दे सकता है और दाता त्वचा कोशिकाओं से प्रयोगशाला में उत्पन्न न्यूरॉन्स की गतिविधि को बढ़ा सकता है। त्वचा कोशिकाओं को पहले प्रेरित प्लुरिपोटेंट स्टेम सेल (आईपीएससी) बनने के लिए पुन: प्रोग्राम किया जाना चाहिए, और फिर न्यूरोनल संस्कृतियों को प्राप्त करने के लिए विभेदित किया जाना चाहिए,” यूबी के बायोमेडिसिन विभाग और न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों के लिए सीआईबीईआर क्षेत्र (CIBERNED) के टोर्नेरो कहते हैं।

इस तरह, अध्ययन सेल थेरेपी को उन्हीं कोशिकाओं में बीडीएनएफ के उत्पादन के साथ जोड़ता है। यह अध्ययन मानव स्टेम कोशिकाओं से प्राप्त न्यूरोनल संस्कृतियों में इस वृद्धि कारक के लाभकारी प्रभावों की पुष्टि करता है, वही कोशिकाएं जिनका उपयोग सेल थेरेपी में इलाज के लिए किया जाता है, उदाहरण के लिए, पशु मॉडल में स्ट्रोक।

टॉर्नेरो कहते हैं, “इस रणनीति को सेल थेरेपी डिजाइन करने और मस्तिष्क रोगों का अध्ययन करने में मदद के लिए प्रयोगशाला मॉडल तैयार करने के लिए प्रयोगात्मक स्तर पर लागू किया जा रहा है।” जब इन तंत्रिका पूर्वज कोशिकाओं (एनपीसी) को बीडीएनएफ प्रोटीन को लगातार ओवरएक्सप्रेस करने के लिए संशोधित किया जाता है, तो “हम उनके कनेक्शन या कार्यात्मक नेटवर्क के सामान्य संगठन में बदलाव किए बिना, अधिक परिपक्व और सक्रिय न्यूरोनल संस्कृतियां प्राप्त करते हैं,” ओर्टेगा बताते हैं।

अध्ययन न्यूरोनल पुनर्जनन के अधिक कार्यात्मक पहलुओं पर ध्यान केंद्रित करता है, जैसे कि न्यूरोनल गतिविधि और एक्सॉन पीढ़ी, जो सीधे मस्तिष्क में प्रत्यारोपित कोशिकाओं के एकीकरण में शामिल होते हैं।

“इसके अलावा, कोशिकाएं जो बीडीएनएफ का उत्पादन करती हैं, वे एक्सोन को आकर्षित करने में सक्षम हैं – विस्तार जो न्यूरॉन्स के बीच संचार की अनुमति देते हैं – अधिक कुशलता से। यह कीमो-आकर्षण प्रभाव इस कारक के उत्पादन से संबंधित होगा, “शोधकर्ता का कहना है।

बढ़ते अक्षतंतु को आकर्षित करने की बीडीएनएफ की क्षमता का वर्णन पहले किया जा चुका है। अब, टीम पहली बार माइक्रोफ्लुइडिक चिप प्रणाली का उपयोग करके मानव स्टेम कोशिकाओं से प्राप्त न्यूरॉन्स में यह प्रभाव दिखाती है। यह नवीन तकनीक – दो कक्षों के साथ जो बीडीएनएफ का उत्पादन करने की क्षमता के साथ या उसके बिना न्यूरॉन्स की आबादी को अलग करती है – छोटे चैनलों के माध्यम से संचार करने वाले न्यूरॉन्स की आबादी को बढ़ाना संभव बनाती है और इस प्रकार सटीक रूप से निरीक्षण करती है कि वे एक दूसरे के साथ कैसे बातचीत करते हैं।

“बीडीएनएफ का उत्पादन करने वाली कोशिकाएं इन चैनलों में एक एकाग्रता ढाल उत्पन्न करती हैं, जो हमारा मानना ​​​​है कि एक विशिष्ट दिशा में न्यूरोनल अनुमानों के निर्माण को निर्देशित और सुविधाजनक बनाती है,” छात्र सैंटियागो रामोस कहते हैं, जो छात्रों के समूह का प्रतिनिधित्व करते हैं जिन्होंने अध्ययन के वैचारिक और प्रयोगात्मक डिजाइन में एक अभिनव परिप्रेक्ष्य का योगदान दिया है।

मस्तिष्क की स्वयं को पुनर्जीवित करने की प्राकृतिक क्षमता को पूरा करना

न्यूरोडीजेनेरेटिव रोग और न्यूरोनल चोटें, जो आबादी में तेजी से बढ़ रही हैं, स्वास्थ्य देखभाल प्रणालियों के लिए प्रमुख चुनौतियों में से एक हैं। चूँकि मानव मस्तिष्क की अंतर्जात पुनर्योजी क्षमता बहुत सीमित है, घाव केवल आंशिक रूप से ठीक होते हैं और प्रभावित मरीज़ अक्सर मोटर और संज्ञानात्मक सीक्वेल के साथ रह जाते हैं।

इस संदर्भ में, ऐसी रणनीतियों को डिजाइन करने की तत्काल आवश्यकता है जो न्यूरोनल मरम्मत, कार्यात्मक एकीकरण और अधिक कुशल पुनर्प्राप्ति को बढ़ावा देने के लिए मानव स्टेम सेल-आधारित उपचारों के साथ इन अंतर्जात मस्तिष्क तंत्रों को पूरक करें।

इस संबंध में, टीम इन परिणामों को पशु मॉडल में स्थानांतरित करने की योजना बना रही है, सेरेब्रल कॉर्टेक्स को प्रभावित करने वाले इस्केमिक स्ट्रोक घावों में मानव स्टेम सेल थेरेपी को बेहतर बनाने के लिए इस प्रयोगशाला में कुछ समय के लिए अनुसंधान की एक श्रृंखला विकसित की गई है।

रोगियों में प्रीक्लिनिकल प्रगति का अनुप्रयोग कई न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों के उपचार में एक महत्वपूर्ण मोड़ साबित होगा। हालाँकि, स्टेम सेल-आधारित उपचारों को लागू करने और संभावित दुष्प्रभावों (ट्यूमर उत्पन्न होना, आदि) से बचने में अभी भी कई बाधाएँ हैं। पार्किंसंस रोग के रोगियों के इलाज के लिए स्टेम सेल प्रत्यारोपण पर आधारित कुछ अंतरराष्ट्रीय नैदानिक ​​परीक्षण (जापान, स्वीडन और संयुक्त राज्य अमेरिका में) आशाजनक परिणाम दिखा रहे हैं।

विशेषज्ञों ने निष्कर्ष निकाला, “हालांकि कई चुनौतियां हैं, पार्किंसंस के नैदानिक ​​​​परीक्षणों में प्रगति से पता चलता है कि हम स्ट्रोक या अन्य न्यूरोडीजेनेरेटिव बीमारियों वाले मरीजों में इन उपचारों को सुरक्षित रूप से लागू करने के पहले से कहीं ज्यादा करीब हैं।”