Monday, March 4, 2024
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एक अनुक्रम, कई विविधताएं | वैज्ञानिक पत्रिका®

वर्षों से, वैज्ञानिक इस बात से मोहित हैं कि डीएनए उत्परिवर्तन फेनोटाइपिक परिवर्तन कैसे प्रदान करते हैं। हालांकि, एंड्रयू पॉस्पिसिलिक सहित एपिजेनेटिसिस्ट सोचते हैं कि उत्परिवर्तन सभी जीवों में मौजूद भिन्नता के केवल एक हिस्से के लिए जिम्मेदार हैं। डीएनए और हिस्टोन से जुड़े अणुओं से एपिजेनेटिक परिवर्तन- प्रोटीन जो क्रोमेटिन में डीएनए को कॉम्पैक्ट करते हैं- और अन्य कारक जो जीन अभिव्यक्ति को नियंत्रित करते हैं, जीवों को उनके पर्यावरण के अनुसार लचीलेपन को बदलने की अनुमति देते हैं। इन परिवर्तनों को विरासत में प्राप्त किया जा सकता है, उत्परिवर्तन के अभाव में भावी पीढ़ियों के फेनोटाइप्स को बदल सकते हैं।

Pospisilik विशेष रूप से इस बात में रुचि रखता है कि कैसे जीवन के शुरुआती दिनों में और जन्म से पहले भी एपिजेनेटिक परिवर्तन होते हैं जिनके स्वास्थ्य परिणाम होते हैं। 2018 में, Pospisilik अपने मेटाबोलिक और पोषण प्रोग्रामिंग समूह के संस्थापक सदस्य के रूप में वैन एंडेल इंस्टीट्यूट (VAI) में शामिल हो गए ताकि उनकी खोज को आगे बढ़ाया जा सके कि एक ही डीएनए अनुक्रम से विभिन्न फेनोटाइप कैसे उभर सकते हैं। वह अब VAI के एपिजेनेटिक्स विभाग के अध्यक्ष हैं।

एंड्रयू पोस्पिसिलिक

वैन एंडेल संस्थान

आपको एपिजेनेटिकिस्ट बनने के लिए क्या प्रेरित किया?

मैं एक जिज्ञासु छोटा बच्चा था। मैं पहले डॉक्टर बनना चाहता था; मेरे दादा चेक गणराज्य में एक सर्जन थे और मुझे उनके औजारों का बैग मिलना याद है, जो आधुनिक शल्य चिकित्सा उपकरणों की तुलना में बहुत अधिक कठोर थे। वह मेरे उत्साह का पहला क्षण था। तब से, मुझे हमेशा चीजों को ठीक करना, टूटा हुआ सामान लेना और उन्हें वापस एक साथ रखना पसंद है।

मैंने ऑस्ट्रिया के वियना में इंस्टीट्यूट ऑफ मॉलिक्यूलर बायोटेक्नोलॉजी (IMBA) में अपना पोस्टडॉक किया, जो रिसर्च इंस्टीट्यूट ऑफ मॉलिक्यूलर पैथोलॉजी (IMP) की एक बहन संस्थान है। IMP और IMBA में यूरोप के कुछ सबसे अग्रणी वैज्ञानिक हैं। इन सहयोगी संस्थानों से सेमिनार सुनकर मुझे एपिजेनेटिक्स के बारे में उत्साहित किया गया, और मैंने अपने पोस्टडॉक के अंत में मॉडल बनाना और विकसित करना शुरू कर दिया, जिसे मैं अपने साथ अपनी अगली स्थिति में ले गया।

एपिजेनेटिक्स का अध्ययन इतना महत्वपूर्ण क्यों है?

जब से वैज्ञानिकों ने डीएनए की खोज की, यह पता लगाया कि जीन क्या थे, और उत्परिवर्तन और अनुक्रमण जीन बनाना शुरू कर दिया, उन्होंने देखा कि मजबूत उत्परिवर्तन के परिणाम कितने पुनरुत्पादित थे और डिफ़ॉल्ट धारणा में खो गए कि सबकुछ आनुवंशिक होना चाहिए। जैसा कि वैज्ञानिकों ने मनुष्यों के बीच सभी आनुवंशिक अंतरों को मैप किया है, हम पा रहे हैं कि हम पहेली के एक तिहाई हिस्से को समझने के लिए निश्चित रूप से हैं। उदाहरण के लिए, समान जुड़वां हमेशा समान नहीं होते हैं। लापता टुकड़ा विकासात्मक प्लास्टिसिटी है, जो एक प्रमुख निर्धारक है कि हम कौन हैं और क्या हैं। जीवों में जो एक ही डीएनए टेम्पलेट से उत्पन्न होते हैं, उनकी परिवर्तनशीलता को कम करने और उनकी प्लास्टिसिटी में मध्यस्थता करने के लिए कारक विकसित हुए हैं।

सभी जीवन की सफलता के लिए निहित, विभिन्न फेनोटाइप का निरंतर उद्भव है। आमतौर पर, हम सोचते हैं कि डीएनए म्यूटेशन इसे चलाते हैं, लेकिन एपिजेनेटिक्स समान डीएनए टेम्पलेट को अतिरिक्त परिणाम उत्पन्न करने की अनुमति देता है। ऐसे जीवों के लिए जो कई संतान पैदा करते हैं, जैसे कि फल मक्खियाँ, यह विकासवादी अर्थ नहीं रखता है कि सैकड़ों वास्तव में समान संतानें हों। यदि उनका डीएनए अनुक्रम उन्हें पर्यावरणीय गड़बड़ी के प्रति संवेदनशील बनाता है, तो वे सभी मर सकते हैं। उस प्रणाली में परिवर्तनशीलता होना सबसे अच्छा है ताकि उनमें से कुछ जीवित रह सकें।

वीएआई में एपिजेनेटिक्स अनुसंधान के बारे में अधिक जानें एक्सपोज़्ड: एनवायर्नमेंटल इकोज़ इन हेल्थ, एक विशेष लैबटॉक पॉडकास्ट सीरीज़।

एपिजेनेटिक प्रोग्रामिंग के कुछ उदाहरण क्या हैं?

हमारे पास कई एपिजेनेटिक उदाहरण हैं जहां शोधकर्ता समान आनुवंशिक प्रणाली को चालू या बंद करते हैं और फेनोटाइप को पूरी तरह से बदल देते हैं। इन विभिन्न राज्यों का आनुवंशिकी से कोई लेना-देना नहीं है क्योंकि जीनोम नहीं बदला है।

एक आदर्श उदाहरण कीट जगत से है। श्रमिक मधुमक्खियों और रानी मधुमक्खियों का आनुवंशिक कोड समान होता है, लेकिन इसका उपयोग प्रत्येक जीव के पूरे जीवन के लिए पूरी तरह से अलग-अलग तरीकों से, पुनरुत्पादित रूप से किया जाता है। एपिजेनेटिक्स उस पहेली का बड़ा, गायब टुकड़ा है। रानी मधुमक्खी पैदा करने की कुंजी वास्तव में भोजन में है- रानी मधुमक्खी शाही जेली का सेवन करती है, जो हिस्टोन एसिटिलिकेशन प्रतिक्रियाओं को प्रभावित करती है, जिससे उस आनुवंशिक टेम्पलेट के लिए एक अलग उपयोग कार्यक्रम तैयार होता है। जबकि हम उन सभी को नहीं समझते हैं, हर एक जीव में जिसे खोजा गया है, वैज्ञानिकों को प्रजनन योग्य एपिजेनेटिक रिप्रोग्रामिंग प्रभावों के प्रमाण मिलते हैं।

मनुष्यों में, डच भूख सर्दी एक प्रसिद्ध उदाहरण है। द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान यह एक लंबा अकाल काल था। वैज्ञानिकों ने पाया है कि उन लोगों की संतानें जो उस अवधि के दौरान जीवित रहीं, आधी सदी के बाद कार्डियोमेटाबोलिक रोगों के प्रति अधिक संवेदनशील होती हैं। रानी मधुमक्खी के उदाहरण की तरह, ये भ्रूण के पुन: क्रमादेशित होने के प्रत्यक्ष प्रारंभिक परिणाम प्रतीत होते हैं।

आप एपिजेनेटिक्स का अध्ययन कैसे करते हैं?

मैं विकासात्मक प्रोग्रामिंग और प्लास्टिसिटी का अध्ययन करने के लिए मॉडल जीवों के रूप में फल मक्खियों और चूहों का उपयोग करता हूं। उदाहरण के लिए, यदि कोई एक ही डीएनए वाले चूहों को लेता है और उन्हें समान परिस्थितियों में उठाता है, तो जानवरों की मापी गई विशेषताओं का व्यापक वितरण होता है, चाहे वह उनके शरीर का वजन, वसा द्रव्यमान, दुबला द्रव्यमान, बुद्धि परीक्षण स्कोर या व्यवहार हो। अकेले जेनेटिक्स इस प्रोग्रामिंग की व्याख्या नहीं करते हैं।

जिस खोज ने मुझे इस पथ का अनुसरण करने के लिए आश्वस्त किया, उसमें ट्रिम28 में एक उत्परिवर्तन के साथ एक माउस मॉडल शामिल था। यह प्रोटीन क्रोमैटिन को संकुचित करता है और इंगित करता है कि डीएनए के किन हिस्सों को बंद रखा जाना चाहिए। जब ट्रिम 28 को उत्परिवर्तित किया गया था, आनुवंशिक रूप से समान संतान सभी स्वस्थ थे। आश्चर्यजनक रूप से हालांकि, मैंने पाया कि वे दो अलग-अलग स्वादों में आते हैं, रानी मधुमक्खी और कार्यकर्ता मधुमक्खी समानता की तरह। एक ही वातावरण में और एक ही खाना खाने से एक समूह बड़ा था, तेजी से बढ़ता था, और बेहतर तरीके से वसा जमा करता था। वास्तविक आश्चर्य यह था कि उन जानवरों के फेनोटाइप दो समूहों में वितरित किए गए थे; हमने बीच में फेनोटाइप नहीं देखा। मनुष्यों में, यदि हम उस प्रयोग को कर सकें और स्वयं को 20 बार जन्म दे सकें, तो ऐसा होगा जैसे कि हम में से एक दूसरा संस्करण उत्पन्न हो सकता है।

बीमारी के इलाज के लिए शोधकर्ता एपिजेनेटिक्स के बारे में जानकारी का उपयोग कैसे कर रहे हैं?

स्वास्थ्य देखभाल में एक प्रमुख आंदोलन सटीक दवा के लिए प्रत्येक व्यक्ति के विशिष्ट रोग कार्यक्रम को समझना, लाभ उठाना और कार्रवाई करना है। उदाहरण के लिए, मधुमेह वाले व्यक्ति को उच्च रक्त शर्करा होता है, और क्योंकि शरीर में रक्त शर्करा को बढ़ाने के कई तरीके हैं, मधुमेह कई प्रकार के होते हैं। ऐसे ज्ञात अनुवांशिक कारक हैं जो लोगों को प्रत्येक प्रकार की बीमारी के लिए पूर्वनिर्धारित करते हैं, अलग-अलग तरीके से प्रत्येक व्यक्ति अपनी बीमारी की स्थिति तक पहुंचता है। एपिजेनेटिक्स शायद पहेली का एक तिहाई है जो किसी व्यक्ति की विशिष्ट बीमारी का कारण बनता है, लेकिन अपेक्षाकृत समझा जाता है। इस ब्लैक-बॉक्स को समझना महत्वपूर्ण है; यह नए एपिजेनेटिक उपचारों के द्वार खोल सकता है। सटीक निदान को सक्षम करके, हम जानेंगे कि टाइप 2 मधुमेह वाला एक व्यक्ति एक दवा का जवाब क्यों देगा लेकिन अगला व्यक्ति नहीं कर सकता है। इसके अलावा, क्योंकि माना जाता है कि कई एपिजेनेटिक प्रक्रियाएं जीवन में बहुत जल्दी उत्पन्न हो जाती हैं, वैज्ञानिक जन्म के समय बायोमार्कर को माप सकते हैं ताकि यह देखा जा सके कि किसी व्यक्ति को किसी बीमारी के लिए क्या एपिजेनेटिक जोखिम है। यदि उन्हें मधुमेह होने का अधिक खतरा है, तो वे ऐसी जीवन शैली जी सकते हैं जो उन्हें उस बीमारी से बचा सके।

कैंसर क्षेत्र वर्तमान में एपिजेनेटिक उपचारों का लाभ उठा रहा है क्योंकि एक कैंसर कोशिका का एपिजेनेटिक्स खराब हो जाता है। ऐसी आणविक प्रक्रियाएं होती हैं जो सामान्य कोशिकाओं की तुलना में कैंसर कोशिका में अति-संवेदनशील होती हैं, इसलिए शरीर के बाकी हिस्सों को प्रभावित किए बिना उनके एपिजेनेटिक्स को बदलकर सीधे कैंसर कोशिकाओं का इलाज किया जा सकता है।

आपने VAI में शामिल होने का निर्णय क्यों लिया?

जब मैं एक सम्मेलन में था, मैं वीएआई के मुख्य वैज्ञानिक अधिकारी पीटर जोन्स से मिला। उनके उत्साह और उत्साह ने मुझे संस्थान की जाँच करने के लिए आश्वस्त किया। मुझे वहां एक अविश्वसनीय रूप से सकारात्मक संकाय, प्रशिक्षुओं और संचालन के साथ एक बिल्कुल अद्भुत वातावरण मिला। वीएआई का मानना ​​​​है कि वैज्ञानिकों को विज्ञान करना चाहिए, इसलिए यह स्थिर समर्थन और प्रशासनिक बाधाओं को कम करके अनुसंधान का समर्थन करता है। इसमें विश्व स्तरीय, आगे की सोच रखने वाले संकाय और वैज्ञानिक कोर भी हैं, जो महान विज्ञान को प्रकाशित करने में सबसे अधिक रुचि रखते हैं, और हम हमेशा हमारे साथ जुड़ने के लिए उज्ज्वल दिमाग की तलाश में रहते हैं।

यह साक्षात्कार लंबाई और स्पष्टता के लिए संपादित किया गया है।

वीएआई

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