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मोटर समन्वय के लिए एक महत्वपूर्ण प्रोटीन की पहचान


इस साक्षात्कार में, न्यूज-मेडिकल ने प्रोफेसर जॉर्ज रुआस से मांसपेशियों के शरीर विज्ञान में अपने नवीनतम शोध के बारे में बात की और उन्होंने मोटर समन्वय में शामिल एक महत्वपूर्ण प्रोटीन की पहचान कैसे की।

क्या आप हमें बता सकते हैं कि आपके नवीनतम शोध से क्या प्रेरणा मिली?

जिस परियोजना ने इस नवीनतम प्रकाशन को जन्म दिया कि कैसे मांसपेशी फाइबर मोटर न्यूरॉन्स के साथ संवाद करते हैं जो उन्हें जन्म देते हैं, यह समझने में हमारी दीर्घकालिक रुचि से पैदा हुआ था कि कंकाल की मांसपेशियों में परिवर्तन (शारीरिक गतिविधि और व्यायाम या बीमारी से प्राप्त) मांसपेशियों को कैसे प्रभावित करते हैं कार्य करता है बल्कि पूरे जीव का स्वास्थ्य भी।

हमारी परियोजनाओं का उद्देश्य मानव स्वास्थ्य के लिए व्यायाम के लाभों के सटीक आणविक मध्यस्थों की पहचान करना न केवल मानव शरीर क्रिया विज्ञान की हमारी समझ में योगदान देना है बल्कि बीमारी के लिए उपन्यास उपचार विकसित करना भी है।

हमें चलने, मुस्कुराने, खुद को अभिव्यक्त करने के लिए, हमारी मांसपेशियों को विशेष तंत्रिकाओं से संकेत प्राप्त करने की आवश्यकता होती है जिन्हें मोटर न्यूरॉन्स कहा जाता है। महत्वपूर्ण रूप से, मोटर न्यूरॉन्स और मांसपेशी फाइबर (मोटर इकाइयां कहा जाता है) के संचार की विशेषताओं का मिलान होना चाहिए: फास्ट-फायरिंग मोटर न्यूरॉन्स तेजी से संकुचन मांसपेशी फाइबर (शक्तिशाली संकुचन के साथ) को संक्रमित करते हैं, और धीमी गति से फायरिंग मोटर न्यूरॉन्स धीमी संकुचन फाइबर (जो अधिक प्रतिरोधी होते हैं) थकान)। शक्ति (तेज) और धीरज (धीमी) के लिए आपको दोनों प्रकार की मोटर इकाइयों की आवश्यकता होती है।

मोटर न्यूरॉन्स और मांसपेशियां निरंतर संचार में हैं और मोटर न्यूरॉन से एक संकेत मांसपेशियों में संकुचन की ओर जाता है। हम जानना चाहते थे कि क्या मांसपेशियां वापस बात कर सकती हैं, मोटर न्यूरॉन्स को अपना संदेश भेज सकती हैं, और उन संकेतों के परिणाम क्या हैं।

मोटर न्यूरॉन-मांसपेशी संचार में मध्यस्थता करने वाले संकेतों को समझना महत्वपूर्ण है क्योंकि जब यह संचार बाधित होता है (चोट, मांसपेशियों की बीमारी, या मोटर न्यूरॉन रोग जैसे एएलएस – एमियोट्रोफिक लेटरल स्क्लेरोसिस) से, यह प्रगतिशील मांसपेशियों की कमजोरी और अंततः पक्षाघात की ओर जाता है।

स्नायु स्वास्थ्य लोगों के समग्र स्वास्थ्य के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है। लोग अपनी मांसपेशियों को स्वस्थ रखने के कुछ तरीके क्या हैं?

गतिविधि, गतिविधि, गतिविधि। जितना हो सके अपने दैनिक जीवन में शारीरिक गतिविधियों को शामिल करें। चलना, एस्केलेटर या लिफ्ट के बजाय सीढ़ियाँ लेना (जब संभव हो), बैठने के बजाय खड़े रहना, इत्यादि। जितना अधिक आप अपनी मांसपेशियों का उपयोग करते हैं, उतनी ही अधिक ऊर्जा वे उपयोग करते हैं और जितने अधिक लाभकारी अणु वे स्रावित करते हैं, जिससे पूरे शरीर को लाभ होता है।

फिर व्यायाम, गतिविधि का अधिक संरचित रूप, ताकि आप अपनी मांसपेशियों को अधिक ऊर्जा-कुशल और स्वस्थ बनने के लिए प्रशिक्षित कर सकें। यह आपको व्यायाम और मांसपेशियों के स्वास्थ्य के अतिरिक्त लाभ देगा। ये मोटापे, मधुमेह और हृदय रोग को रोकने से लेकर कुछ प्रकार के कैंसर और यहां तक ​​कि न्यूरोडीजेनेरेटिव बीमारियों को रोकने तक जाते हैं।

छवि क्रेडिट: रिडो / शटरस्टॉक डॉट कॉम

मांसपेशियों की बीमारियों से पीड़ित लोगों के लिए नियमित व्यायाम असंभव लग सकता है। यह समान रूप से महत्वपूर्ण क्यों है कि हम ऐसे तरीके खोजें जो सभी को शारीरिक व्यायाम के कुछ लाभ प्राप्त करने की अनुमति दें?

मानव स्वास्थ्य के लिए व्यायाम के लाभकारी प्रभावों की मध्यस्थता करने वाले अणुओं की पहचान करने पर इन परियोजनाओं को विकसित करने के लिए वास्तव में यही हमारी प्रेरणा है।

यदि हम जानते हैं कि वे क्या हैं, तो हम उन्हें चिकित्सीय एजेंटों में बदलने की कोशिश कर सकते हैं जो उन रोगियों की मदद कर सकते हैं जिनकी व्यायाम करने में सीमाएँ हैं (या उस तीव्रता से व्यायाम करने से जो उस विशिष्ट स्वास्थ्य लाभ को लाएगा)।

क्या आप बता सकते हैं कि आपने मांसपेशियों के प्रोटीन और न्यूरोमस्कुलर फ़ंक्शन में अपना नवीनतम शोध कैसे किया?

सेल कल्चर का उपयोग करते हुए पिछले अध्ययन में, हमने न्यूरोमस्कुलर जंक्शनों (मोटर न्यूरॉन्स और मांसपेशी फाइबर के बीच सिनैप्स) के इन विट्रो में गठन को बढ़ावा देने वाले कारक के रूप में न्यूरट्यूरिन नामक एक मांसपेशी-स्रावित प्रोटीन की पहचान की थी।

हम जानना चाहते थे कि एक जीवित जीव में इन प्रभावों का जैविक परिणाम क्या था। हम इन प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट प्रयोगों के लिए नियमित रूप से माउस का उपयोग एक मॉडल जीव के रूप में करते हैं। इसलिए हमने एक ऐसा माउस तैयार किया है जिसमें मांसपेशियों से उत्पादित और मुक्त होने वाले न्यूरट्यूरिन के निरंतर और उच्च स्तर होते हैं।

हमने विभिन्न रोगों (या विभिन्न प्रकार के शारीरिक व्यायाम करने वाले स्वयंसेवकों) के रोगियों से मानव मांसपेशी बायोप्सी डेटा का विश्लेषण किया ताकि यह समझ सके कि मांसपेशियों से न्यूरट्यूरिन किस स्थिति में निकलता है।

अंत में, हमने यह समझने के लिए विभिन्न प्रकार की आणविक तकनीकों का उपयोग किया कि कैसे न्यूरट्यूरिन मांसपेशियों, मोटर न्यूरॉन्स और पूरे जीव पर प्रभाव डालता है। हमने न्युटुरिन की चिकित्सीय क्षमता का मूल्यांकन शुरू करने के लिए जंगली-प्रकार के चूहों (वायरल वैक्टर का उपयोग करके) को पुनः संयोजक नर्टुरिन भी प्रशासित किया।

मोटर न्यूरॉन

छवि क्रेडिट: कतेरीना कोन / शटरस्टॉक डॉट कॉम

आपने क्या खोजा?

यह सर्वविदित है कि मोटर न्यूरॉन्स की विशेषताओं का मांसपेशी फाइबर की विशेषताओं पर एक मजबूत प्रभाव पड़ता है। उदाहरण के लिए, यदि आप धीमी गति से चलने वाले मोटर न्यूरॉन को तेजी से संकुचन मांसपेशी फाइबर से जोड़ते हैं, तो वह फाइबर तेज, शक्तिशाली संकुचन से धीमी, थकान प्रतिरोधी में बदल जाएगा।

हमारे अध्ययन से पता चलता है कि मांसपेशियों में परिवर्तन मोटर न्यूरॉन्स से बात कर सकते हैं और उनकी विशेषताओं को भी प्रभावित कर सकते हैं। विशेष रूप से, हमने पाया कि मांसपेशी-व्युत्पन्न न्यूरट्यूरिन धीमी मांसपेशी-मोटर न्यूरॉन इकाइयों की संख्या को बढ़ाता है। यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है क्योंकि धीमी मोटर इकाइयाँ ALS जैसे रोगों में अध: पतन के प्रति अधिक प्रतिरोधी होती हैं।

यह पता लगाना काफी आश्चर्यजनक था कि मांसपेशियों के तंतुओं से निकलने वाला एक अणु वास्तव में मोटर न्यूरॉन की पहचान को बदल सकता है, उन्हें एक ऐसे प्रकार में स्थानांतरित कर सकता है जो अध: पतन के लिए अधिक प्रतिरोध से जुड़ा है, जो भविष्य के लिए वास्तव में रोमांचक संभावनाएं खोलता है।

एक प्रणालीगत स्तर पर, न्यूरट्यूरिन ने माउस की समग्र चयापचय स्थिति में सुधार किया और उनके मोटर समन्वय और व्यायाम प्रदर्शन में वृद्धि की। इससे पता चलता है कि न्यूरट्यूरिन का उपयोग मांसपेशी ऊर्जा चयापचय में सुधार के लिए किया जा सकता है, जो मधुमेह की स्थितियों में फायदेमंद होगा, उदाहरण के लिए।

आपके शोध में आनुवंशिक संशोधन ने क्या भूमिका निभाई?

आनुवंशिक रूप से संशोधित न्यूरट्यूरिन ट्रांसजेनिक माउस (मांस मॉडल को मांसपेशियों से उच्च स्तर के न्यूरट्यूरिन का उत्पादन और रिलीज करने के लिए इंजीनियर) की पीढ़ी के बिना, हमें कभी भी न्यूरट्यूरिन की इन जैविक गतिविधियों को नहीं मिला होगा। इस प्रकार के शोध, जो तंत्र पर ध्यान केंद्रित करते हैं, जो न्यूरट्यूरिन जैसे कारकों को जारी करने और संवेदन करके एक-दूसरे से “बात” करने वाले अंगों पर बहुत अधिक निर्भर करते हैं, का मूल्यांकन एक जीवित जीव (जैसे माउस) में किया जाना चाहिए।

दरअसल, जब हम किसी मरीज को दवा देते हैं, तो यह एक तरजीही लक्ष्य अंग पर कार्य करेगा लेकिन इसका कई अन्य ऊतकों और अंगों पर प्राथमिक और द्वितीयक प्रभाव पड़ेगा। हमें यह समझने की आवश्यकता है कि न्यूरट्यूरिन के चिकित्सीय विकास के साथ आगे बढ़ने से पहले ये प्रभाव क्या हैं।

क्या आपके शोध की कोई सीमाएँ थीं? अगर ऐसा है, तो वे क्या थे?

हमें यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि सेल और माउस मॉडल का उपयोग करके हमारे निष्कर्ष मनुष्यों के लिए अच्छी तरह से अनुवाद करते हैं। हालांकि इन अणुओं और मार्गों को प्रजातियों के बीच बहुत अच्छी तरह से संरक्षित किया जाता है, इस बात की संभावना हमेशा बनी रहती है कि जैविक अंतर हैं जो जीवों के बीच न्यूरट्यूरिन की गतिविधि को बदलते हैं। अब जब हम जानते हैं कि न्यूरट्यूरिन क्या कर सकता है, तो हम जानते हैं कि आगे बढ़ने के लिए क्या परीक्षण करना है।

हमने माउस में जिस चिकित्सीय दृष्टिकोण का उपयोग किया, वह संशोधित वायरल वैक्टर के उपयोग पर निर्भर करता है ताकि न्यूरट्यूरिन को प्रचलन में लाया जा सके। यद्यपि इनमें से कुछ वैक्टर मनुष्यों में उपयोग किए जा सकते हैं (और हैं), प्रोटीन के शुद्ध रूप का उपयोग करना निश्चित रूप से आसान है। हम वर्तमान में परीक्षण कर रहे हैं कि क्या यह दृष्टिकोण समान जैविक प्रभाव प्राप्त करता है।

आपका शोध मांसपेशियों और तंत्रिका संबंधी रोगों जैसे एमियोट्रोफिक लेटरल स्क्लेरोसिस (एएलएस) से पीड़ित रोगियों के जीवन को बेहतर बनाने में कैसे मदद कर सकता है?

यदि न्यूरट्यूरिन के प्रभाव जो हमने मांसपेशियों के चयापचय, मोटर न्यूरॉन पहचान और मोटर समन्वय पर देखे हैं, वे मनुष्यों में अच्छी तरह से अनुवाद करते हैं जो बहुत बड़ा होगा। मांसपेशियों की बीमारी, मधुमेह, या न्यूरोमस्कुलर रोग के रोगियों को उनके स्वास्थ्य में सुधार के लिए एक छोटा प्रोटीन दिया जा सकता है, जो गेम-चेंजर होगा।

पेशीशोषी पार्श्व काठिन्य

छवि क्रेडिट: chrupka/Shutterstock.com

क्या आप मानते हैं कि आपके शोध का उपयोग एएलएस के लिए संभावित रूप से एक नई दवा विकसित करने के लिए भी किया जा सकता है?

हम इस समय उस विचार का परीक्षण एएलएस के न्यूरट्यूरिन और प्री-क्लिनिकल मॉडल का उपयोग कर रहे हैं। तथ्य यह है कि न्यूरट्यूरिन मोटर न्यूरॉन पहचान को एक प्रकार में स्थानांतरित करने में सक्षम था जिसे एएलएस में न्यूरोडीजेनेरेशन के लिए अधिक प्रतिरोधी माना जाता है, हमें लगता है कि यह इस बीमारी में उपयोगी हो सकता है।

आपके शोध के लिए अगले चरण क्या हैं?

यह परियोजना प्रयोगशाला में चल रही कई परियोजनाओं में से एक है, सभी को यह समझने के उद्देश्य से कि व्यायाम और मांसपेशियों की कंडीशनिंग स्वस्थ दीर्घायु को बढ़ावा क्यों देती है। न्यूरट्यूरिन से संबंधित शोध के संदर्भ में, हम अब न्यूरोडीजेनेरेटिव और चयापचय रोगों में पूर्व-नैदानिक ​​​​परीक्षण में आगे बढ़ रहे हैं।

लेकिन हम परीक्षण कर रहे हैं कि स्वास्थ्य के लिए व्यायाम के लाभकारी प्रभावों की मध्यस्थता में कितने अन्य जीन/अणु/मार्ग योगदान करते हैं, और उनका उपयोग नए उपचारों को विकसित करने के लिए कैसे किया जा सकता है।

पाठकों को अधिक जानकारी कहां मिल सकती है?

प्रोफेसर जॉर्ज रुआसो के बारे में

आणविक शरीर क्रिया विज्ञान के प्रोफेसर और समूह के नेता आण्विक और सेलुलर व्यायाम फिजियोलॉजी अनुसंधान समूह।

जॉर्ज रुआस ने अपना Pharm.D प्राप्त किया। लिस्बन विश्वविद्यालय, पुर्तगाल से डिग्री, जिसके बाद उन्होंने करोलिंस्का इंस्टिट्यूट में प्री-डॉक्टरेट कार्य शुरू किया। अपने डॉक्टरेट अध्ययन के दौरान उन्होंने जांच की कि सेलुलर ऑक्सीजन का स्तर जीन अभिव्यक्ति को कैसे नियंत्रित कर सकता है, और 2005 में अपनी पीएच.डी. सेल और आण्विक जीवविज्ञान में।प्रोफेसर जॉर्ज रुआसो

2006 में वे डाना-फ़ार्बर कैंसर संस्थान और हार्वर्ड मेडिकल स्कूल में मेटाबॉलिज़्म और क्रॉनिक डिज़ीज़ विभाग में पोस्टडॉक्टरल अध्ययन करने के लिए बोस्टन चले गए। इस अवधि के दौरान उन्होंने ट्रांसक्रिप्शनल नेटवर्क के अध्ययन पर ध्यान केंद्रित किया जो कंकाल की मांसपेशी शरीर क्रिया विज्ञान को नियंत्रित करता है।

डॉ रुआस ने जुलाई 2011 में करोलिंस्का इंस्टिट्यूट में फिजियोलॉजी और फार्माकोलॉजी विभाग में अपनी प्रयोगशाला स्थापित की। 2016 में वे एसोसिएट प्रोफेसर और 2020 में मॉलिक्यूलर फिजियोलॉजी के प्रोफेसर बने। उनका शोध समूह शारीरिक व्यायाम के आणविक शरीर विज्ञान का अध्ययन करता है और इस ज्ञान का उपयोग उपन्यास उपचार विकसित करने के लिए कैसे करें।

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