कोशिकाओं को बनाए बेहतर प्रोटीन कारखाने, कई बीमारियों का होगा इलाज

(डैनियल एन हेबर्ट और लीला गिएराश, यूमास एमहर्स्ट(

एमहर्स्ट (यूएस), आठ अगस्त (द कन्वरसेशन) आपके शरीर में सभी कोशिकाएं समान नहीं होती हैं। आपके प्रत्येक अंग में बहुत भिन्न कार्य करने वाली कोशिकाएँ होती हैं। उदाहरण के लिए, यकृत कोशिकाएं उच्च स्तर की स्रावी होती हैं, क्योंकि उनके काम के लिए उन्हें आपके रक्त में कई प्रोटीन बनाने और भेजने की आवश्यकता होती है। इसके विपरीत, मांसपेशियों की कोशिकाओं को संकुचन को सुविधाजनक बनाने का काम सौंपा जाता है जो आपको गतिविधियों की अनुमति देते हैं।

तथ्य यह है कि कोशिकाएं इतनी विशिष्ट हैं कि जीन थेरेपी के लिए इनका इस्तेमाल किया जा सकता है, एक मरीज के डीएनए में त्रुटि के स्रोत को सही करना आनुवंशिक रोगों के इलाज करने का एक तरीका है। स्वास्थ्य प्रदाता एक रोगी की कोशिकाओं में सुधारात्मक जीन ले जाने के लिए एक हानिरहित वायरल या जीवाणु वेक्टर का उपयोग करते हैं, जहां जीन तब रोग के इलाज के लिए आवश्यक प्रोटीन का उत्पादन करने के लिए कोशिका को निर्देशित करता है।

स्नायु कोशिकाएं एक सामान्य लक्ष्य हैं क्योंकि मांसपेशियों में इंजेक्ट की गई जीन थेरेपी अन्य मार्गों से शरीर में प्रवेश करने की तुलना में अधिक सुलभ हैं। लेकिन मांसपेशियों की कोशिकाएं वांछित प्रोटीन का उतनी कुशलता से उत्पादन नहीं कर सकती हैं, जितना कि जीन उसे करने का निर्देश देता है, वह उस काम से बहुत अलग होता है जिसमें वह माहिर होती हैं।

हम सेल बायोलॉजिस्ट और बायोफिजिसिस्ट हैं जो यह अध्ययन करते हैं कि कोशिकाओं में स्वस्थ प्रोटीन का उत्पादन और रखरखाव कैसे किया जाता है। इस क्षेत्र को प्रोटीन होमियोस्टेसिस कहा जाता है, जिसे प्रोटियोस्टेसिस भी कहा जाता है। हमारे हाल ही में प्रकाशित अध्ययन में प्रोटीन विनियमन नेटवर्क को बदलकर, जीन थेरेपी में मदद करने और आनुवंशिक रोगों का इलाज करने की उनकी क्षमता को बढ़ाकर मांसपेशियों की कोशिकाओं को यकृत कोशिकाओं की तरह व्यवहार करने का एक तरीका बताया गया है।

प्रोटीन कारखानों को बढ़ावा देना

एक बीमारी जिसके लिए जीन थेरेपी में काफी संभावनाएं हैं, वह है अल्फा -1 एंटीट्रिप्सिन (एएटी) की कमी, एक ऐसी स्थिति जिसमें यकृत कोशिकाएं पर्याप्त मात्रा में प्रोटीन एएटी बनाने में असमर्थ होती हैं। इसके परिणामस्वरूप फेफड़े के ऊतक टूटते हैं जो गंभीर श्वसन समस्याओं का कारण बन सकता है, जिसमें फेफड़े के गंभीर रोग जैसे कि क्रॉनिक ऑब्सट्रक्टिव पल्मोनरी डिजीज (सीओपीडी) या वातरोग का विकास शामिल है।

मरीजों का इलाज आमतौर पर आसव के माध्यम से एएटी प्राप्त करके किया जाता है। लेकिन इसके लिए मरीजों को या तो नियमित रूप से अस्पताल जाना पड़ता है या फिर जीवन भर महंगे उपकरण घर पर ही रखने पड़ते हैं। एएटी की कमी का कारण बनने वाले दोषपूर्ण जीन को बदलना रोगियों के लिए वरदान हो सकता है। वर्तमान जीन थेरेपी एएटी-उत्पादक जीन को पेशी में इंजेक्ट करती है। हमारे सहयोगियों में से एक, टेरेंस फ्लोट ने इंजेक्शन के माध्यम से शरीर में एएटी जीन थेरेपी देने के लिए एडेनो से जुड़े एक वायरस के हानिरहित संस्करण का उपयोग करने का एक तरीका विकसित किया, जिससे कई वर्षों तक प्रोटीन का उत्पादन होता रहता है।

लेकिन मांसपेशियों की कोशिकाएं एएटी प्रोटीन का उत्पादन करने में बहुत अच्छी नहीं होती हैं जिसे जीन उन्हें बनाने का निर्देश देता है। फ्लोट और उनकी टीम ने पाया कि जीन थेरेपी के एक से पांच साल बाद एएटी का स्तर चिकित्सीय प्रभाव के लिए इष्टतम एकाग्रता का केवल 2% से 2.5% था।

हम मांसपेशियों की कोशिकाओं को लीवर की कोशिकाओं की तरह बेहतर प्रोटीन कारखानों में बदलने का तरीका खोजना चाहते थे। हमने चूहों की मांसपेशियों की कोशिकाओं पर कई अलग-अलग अणुओं का परीक्षण किया ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि क्या वे एएटी स्राव को बढ़ावा देंगे।

हमने पाया कि सबरॉयलानिलाइड हाइड्रॉक्सैमिक एसिड, या एसएएचए नामक एक अणु जोड़ने से मांसपेशियों की कोशिकाओं को लीवर कोशिकाओं की तरह उत्पादन स्तर पर एएटी बनाने में मदद मिलती है। यह काम करता है क्योंकि एसएएचए कोशिका के प्रोटीन उत्पादन को बढ़ावा देने की क्षमता वाला एक प्रोटिओस्टेसिस नियामक है।

हम मानते हैं कि एसएएचए या इसी तरह के प्रोटियोस्टेसिस नियामकों को जीन थेरेपी में जोड़ने से कई आनुवंशिक रोगों के लिए इन उपचारों की प्रभावशीलता को बढ़ाने में मदद मिल सकती है।

जीन थेरेपी से परे

हमारे निष्कर्षों में सिर्फ जीन थेरेपी से परे निहितार्थ हैं। उदाहरण के लिए, एमआरएनए टीकों की प्रभावशीलता इस बात से भी प्रभावित होती है कि प्रत्येक कोशिका एक विशेष प्रकार के प्रोटीन का उत्पादन कितनी अच्छी तरह करती है। चूंकि अधिकांश एमआरएनए टीके मांसपेशियों को इंजेक्शन के माध्यम से दिए जाते हैं, इसलिए वे जीन थेरेपी के समान सीमाओं का भी सामना कर सकते हैं और वांछित प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया से कम उत्पन्न कर सकते हैं। मांसपेशियों की कोशिकाओं के प्रोटीन उत्पादन में वृद्धि संभावित रूप से वैक्सीन प्रतिरक्षा में सुधार कर सकती है।

इसके अतिरिक्त, बायोटेक उद्योग द्वारा बनाई गई कई दवाएं जिन्हें बायोलॉजिक्स कहा जाता है, जो प्राकृतिक स्रोतों से प्राप्त होती हैं, किसी दिए गए सेल की प्रोटीन उत्पादन क्षमताओं पर बहुत अधिक निर्भर करती हैं। लेकिन इनमें से कई दवाएं ऐसी कोशिकाओं का उपयोग करती हैं जो बड़ी मात्रा में प्रोटीन बनाने के लिए विशिष्ट नहीं हैं। सेल में प्रोटीन होमियोस्टेसिस बढ़ाने वाला जोड़ने से प्रोटीन बनाने की प्रक्रिया को अनुकूलित किया जा सकता है और दवा की प्रभावशीलता में वृद्धि हो सकती है।

प्रोटीन होमियोस्टेसिस एक बढ़ता हुआ क्षेत्र है जो दवा विकास से परे है। अल्जाइमर और पार्किंसंस जैसे कई न्यूरोडीजेनेरेटिव रोग असामान्य प्रोटीन विनियमन से जुड़े होते हैं। समय के साथ प्रोटीन उत्पादन और उपयोग को प्रबंधित करने की कोशिका की क्षमता में गिरावट उम्र से संबंधित बीमारियों में योगदान कर सकती है। प्रोटीन होमियोस्टेसिस के पीछे सेलुलर मशीनरी को बेहतर बनाने के तरीकों पर आगे के शोध से उम्र बढ़ने की रफ्तार कम हो सकती है और बीमारियों की एक विस्तृत श्रृंखला के इलाज के लिए कई नए दरवाजे खुल सकते हैं।

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