एसिटाइलकोलिनेस्टरेज़ की विशिष्ट पहचान के लिए एक नई फ्लोरोजेनिक जांच को डिजाइन और संश्लेषित किया गया है। यह एक महत्वपूर्ण एंजाइम है जो न्यूरोट्रांसमीटर एसिटाइलकोलाइन को हाइड्रोलाइज करता है और अल्जाइमर के बढ़ाव से जुड़ा हुआ है। (छवि: ताबिश इकबाल)
अल्जाइमर रोग, एक न्यूरोडीजेनेरेटिव विकार है, जिसके परिणामस्वरूप 60 वर्ष की आयु के बाद कई लोगों में स्मृति हानि और संज्ञानात्मक क्षमताओं में कमी आती है। वर्तमान में रोग के लक्षणों का पता लगाने के लिए उपयोग की जाने वाली तकनीकें (एमआरआई, पीईटी और सीटी स्कैन) जटिल, महंगी हैं और अक्सर अनिर्णायक परिणाम देती हैं।
भारतीय विज्ञान संस्थान (आईआईएससी) के अकार्बनिक और भौतिक रसायन विभाग (आईपीसी) के सहायक प्रोफेसर देबाशीष दास कहते हैं, “हमारा लक्ष्य एक विश्वसनीय, लागत प्रभावी समाधान ढूंढना था।” एनालिटिकल केमिस्ट्री में प्रकाशित एक अध्ययन में, उन्होंने और आईपीसी में सीवी रमन पोस्टडॉक्टरल फेलो जगप्रीत सिद्धू ने एक छोटा आणविक फ्लोरोजेनिक प्रोब तैयार किया है जो अल्जाइमर रोग के बढ़ाव से जुड़े एक विशिष्ट एंजाइम को पहचान सकता है। ऐसी प्रोब को आसानी से स्ट्रिप-आधारित किट में बनाया जा सकता है जो ऑन-साइट निदान को सक्षम कर सकता है।
दास बताते हैं, “फ्लोरोजेनिक प्रोब स्वयं फ्लोरोसेंट नहीं होती हैं, लेकिन लक्ष्य एंजाइम के साथ प्रतिक्रिया करने पर, वे फ्लोरोसेंट हो जाती हैं।” “हमारा लक्ष्य एंजाइम एसिटाइलकोलिनेस्टरेज़ (AChE) है।” अध्ययनों से पता चला है कि अल्जाइमर रोग के शुरुआती चरणों में, AChE का स्तर असंतुलित हो जाता है, इस प्रकार यह रोग के लिए एक संभावित बायोमार्कर बन जाता है।
मस्तिष्क की कोशिकाएँ या न्यूरॉन्स न्यूरोट्रांसमीटर स्रावित करते हैं – सिग्नलिंग अणु जो अन्य कोशिकाओं को कुछ कार्य करने का निर्देश देते हैं। एसिटाइलकोलाइन (ACh) एक ऐसा ही न्यूरोट्रांसमीटर है; हमारे तंत्रिका तंत्र में इसका स्तर AChE जैसे एंजाइम द्वारा कड़ाई से नियंत्रित होता है, जो इसे दो भागों में तोड़ देता है – एसिटिक एसिड और कोलीन। वर्तमान विधियां कोलीन के स्तर को मापकर अप्रत्यक्ष रूप से AChE के स्तर को निर्धारित करती हैं। दास कहते हैं कि वे अक्सर भ्रमित करने वाले परिणाम देते हैं क्योंकि AChE में ब्यूटिरिलकोलिनेस्टरेज़ और कोलिनेस्टरेज़ जैसे “सिस्टर एंजाइम” होते हैं जो ACh सहित समान सब्सट्रेट पर काम करते हैं।
टीम ने सबसे पहले एंजाइम (AChE) और सब्सट्रेट (ACh) की क्रिस्टल संरचनाओं का विश्लेषण किया। फिर, उन्होंने एक सिंथेटिक अणु तैयार किया जो ACh की नकल करता है। टीम द्वारा विकसित जांच में एक संरचनात्मक तत्व (चतुर्धातुक अमोनियम) है जो विशेष रूप से AChE के साथ प्रतिक्रिया करता है, और दूसरा जो AChE में सक्रिय साइट से जुड़ता है और पच जाता है (प्राकृतिक ACh की तरह), एक फ्लोरोसेंट सिग्नल देता है। टीम ने दो तत्वों के बीच की दूरी को समायोजित किया ताकि यह एंजाइम से मजबूती से जुड़ सके। अध्ययन के प्रथम लेखक सिद्धू कहते हैं, “पिछली रिपोर्टों में, लोगों ने इस चतुर्थक अमोनियम समूह का उपयोग नहीं किया था। इस वजह से, वे विशिष्टता और चयनात्मकता हासिल करने में सक्षम नहीं थे।”
जांच की एंजाइम द्वारा विशेष रूप से पचने की क्षमता का परीक्षण करने के लिए, टीम ने व्यावसायिक रूप से उपलब्ध AChE के साथ-साथ प्रयोगशाला में निर्मित मानव मस्तिष्क AChE का उपयोग किया जो बैक्टीरिया में व्यक्त किया जाता है। हालांकि AChE को पहले भी मानव मस्तिष्क से निकाला गया है, शुद्ध किया गया है और क्रिस्टलीकृत किया गया है, लेकिन यह पहली बार है कि इसे क्लोन करने और बैक्टीरिया प्रणाली में व्यक्त करने के बाद सक्रिय रूप में शुद्ध किया गया है, शोधकर्ताओं का कहना है।
आईआईएससी के विकासात्मक जीवविज्ञान और आनुवंशिकी विभाग में दीपक सैनी की प्रयोगशाला के सहयोग से, टीम ने दिखाया कि फ्लोरोजेनिक जांच प्रयोगशाला में संवर्धित मस्तिष्क कोशिकाओं में भी प्रवेश कर सकती है और AChE के संपर्क में आने पर प्रतिदीप्त हो सकती है।
दास कहते हैं, “अब हमारे पास अवधारणा का प्रमाण और एक सुराग है। हमारा लक्ष्य इसे अल्जाइमर रोग मॉडल में अगले स्तर पर ले जाना है। इसके लिए हमें जांच को संशोधित करने की आवश्यकता है।” वर्तमान में, जांच यूवी-सक्रिय है, जो उच्च खुराक में ऊतकों के लिए हानिकारक हो सकती है। “इन संशोधनों से निकट-अवरक्त सक्रिय जांच का विकास होगा, जो जीवित कोशिकाओं के लिए सुरक्षित होगा और गहरे ऊतकों की इमेजिंग की अनुमति देगा। हम पहले से ही ऐसा करने के काफी करीब हैं।”
सिद्धू ने बताया कि अल्जाइमर रोग के अलावा, इस तरह की जांच का उपयोग कीटनाशक से संबंधित विषाक्तता का पता लगाने जैसे अन्य अनुप्रयोगों के लिए भी किया जा सकता है, क्योंकि कुछ कीटनाशकों में प्रयुक्त यौगिकों द्वारा AChE को बाधित किया जा सकता है।
