বিজ্ঞানীরা বার্ধক্য এবং মানসিক অসুস্থতায় সাধারণ জিনের অভিব্যক্তির ধরণ আবিষ্কার করেন

গবেষণা প্রকাশ করে যে কীভাবে বার্ধক্য মস্তিষ্কে আণবিক পরিবর্তনকে ত্বরান্বিত করে, জ্ঞানীয় পতন এবং মানসিক অসুস্থতা মোকাবেলার জন্য নতুন আশা প্রদান করে।

সম্পদ: মানব অরবিফ্রন্টাল কর্টেক্সের একক-নিউক্লিয়াস ট্রান্সক্রিপ্টোম বিশ্লেষণ বার্ধক্য এবং মানসিক রোগের অভিসারী প্রভাব প্রকাশ করে. চিত্র ক্রেডিট: অথাপন রক্তপুট/শাটারস্টক

জার্নালে প্রকাশিত সাম্প্রতিক এক গবেষণায় ড প্রকৃতি স্নায়ুবিজ্ঞান, গবেষকরা পরবর্তী প্রজন্মের একক-নিউক্লিয়াস আরএনএ সিকোয়েন্সিং (snRNA-seq) প্রযুক্তি ব্যবহার করেছেন অরবিফ্রন্টাল কর্টেক্স (OFC) কোষে ঘটে যাওয়া জিনের অভিব্যক্তিতে বয়স-সম্পর্কিত পরিবর্তনগুলি ব্যাখ্যা করতে। তারা সিজোফ্রেনিয়া (SCZ) এবং আলঝেইমার রোগ (AD) এর মতো বিভিন্ন সাধারণ মানসিক রোগের কারণে ওএফসি কোষে বিভিন্ন কোষের ধরণের ট্রান্সক্রিপ্টোম পরিবর্তনগুলি অধ্যয়ন করেছে।

তাদের ফলাফলগুলি ইঙ্গিত করে যে বার্ধক্যজনিত জ্ঞানীয় কর্মহীনতা এবং স্মৃতিশক্তি হ্রাসের জৈবিক প্রক্রিয়া, বিশেষত জিনের অভিব্যক্তিতে পরিবর্তন, সাইকোসিস রোগীদের, বিশেষ করে যারা এডি লিঙ্গের সাথে নির্ণয় করা হয়েছে তাদের সাথে উল্লেখযোগ্য মিলন দেখায়। তারা নিশ্চিত বাতি 5⁺LHX6⁺ ইন্টারনিউরন হল সেই কোষ যা বয়স-সম্পর্কিত পরিবর্তনের সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য মাত্রার মধ্য দিয়ে যায়। উল্লেখযোগ্যভাবে, পূর্ব-বিদ্যমান মানসিক অসুস্থতা রোগীদের মধ্যে বার্ধক্যজনিত পরিবর্তনগুলি ত্বরান্বিত হতে দেখা যায়।

এই ফলাফলগুলি জ্ঞানীয় বার্ধক্য সম্পর্কে আমাদের বোঝার ক্ষেত্রে উল্লেখযোগ্য অগ্রগতির প্রতিনিধিত্ব করে এবং বয়স-সম্পর্কিত প্যাথলজিগুলির জন্য অভিনব থেরাপিউটিক হস্তক্ষেপগুলির বিকাশের ভিত্তি তৈরি করতে পারে।

পটভূমি

বার্ধক্য একটি প্রাকৃতিক এবং জটিল প্রক্রিয়া যা জীবনের জন্য প্রয়োজনীয় শারীরবৃত্তীয় (শারীরিক ও মানসিক) কার্যাবলীর অবনতি দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। দুর্ভাগ্যবশত, বার্ধক্যের প্রক্রিয়াগুলি খুব খারাপভাবে বোঝা যায়, বিশেষ করে যেহেতু তারা মস্তিষ্কের সাথে সম্পর্কিত। ইঁদুর, অমানবিক প্রাইমেট এবং কদাচিৎ মানুষের মধ্যে পোস্টমর্টেম টিস্যুর বিস্তৃত গবেষণায় দেখা গেছে যে বার্ধক্যজনিত মস্তিষ্ক গঠনগতভাবে এবং কার্যকরীভাবে তরুণ মস্তিষ্কের থেকে আলাদা।

তরুণ এবং বৃদ্ধ মস্তিষ্কের মধ্যে সবচেয়ে সুস্পষ্ট পার্থক্য সাদা পদার্থের ট্র্যাক্ট এবং প্রিফ্রন্টাল কর্টেক্সে লক্ষ্য করা যায়। মজার বিষয় হল, তরুণ সাইকোপ্যাথদের মস্তিষ্কের নিউরোইমেজিং অধ্যয়নগুলি বয়স্ক নিউরোটাইপিকাল মস্তিষ্কে পাওয়া অনুরূপ পরিবর্তনগুলি প্রকাশ করেছে। বিপরীতে, বেশিরভাগ মানসিক অসুস্থতা বয়সের সাথে আরও খারাপ হয়। দুর্ভাগ্যবশত, আণবিক প্রক্রিয়া এবং জিনের অভিব্যক্তি পরিবর্তন যা এই পর্যবেক্ষণগুলিকে অধরা করে দেয়।

চিকিৎসার অগ্রগতি নিশ্চিত করেছে যে মানুষের আয়ু বৃদ্ধি অব্যাহত রয়েছে, যার ফলে বয়স্ক প্রাপ্তবয়স্কদের অনুপাত বৃদ্ধি পায় এবং সেইজন্য আগের চেয়ে আরও বেশি বয়স-সম্পর্কিত রোগ। সাইকিয়াট্রিক ডিসঅর্ডারের ঘটনা এবং প্রসারের একই সাথে বৃদ্ধি এই প্রায়শই দুর্বল অবস্থার জন্য থেরাপিউটিক হস্তক্ষেপের ভবিষ্যত বিকাশের জন্য বার্ধক্য এবং নিউরোডিজেনারেটিভ রোগে ঘটে যাওয়া সেলুলার-স্তরের জৈবিক পরিবর্তনগুলি বোঝার জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রথম ধাপ।

অধ্যয়ন সম্পর্কে

এই অধ্যয়নের লক্ষ্য হল বিভিন্ন বয়সের (26-84 বছর) পোস্টমর্টেম মানব মস্তিষ্কের অরবিফ্রন্টাল কর্টেক্স (OFC) থেকে নিষ্কাশিত নিউক্লিয়াসের ট্রান্সক্রিপ্টোমিক বিশ্লেষণের মাধ্যমে বর্তমান জ্ঞানের ব্যবধানকে মোকাবেলা করা, এইভাবে জিনের অভিব্যক্তিতে পরিবর্তনগুলিকে ব্যাখ্যা করা। এই দুটি প্যাথলজির সাথে সম্পর্কিত।

গবেষণার নমুনা (n = 87) দাতা বা তাদের নিকটাত্মীয়দের কাছ থেকে লিখিত সম্মতি নিয়ে নিউ সাউথ ওয়েলস ব্রেন টিস্যু রিসোর্স সেন্টার থেকে প্রাপ্ত করা হয়েছিল। মানসিক রোগ নির্ণয়ের ব্যক্তিদের (বাইপোলার ডিসঅর্ডার, মেজর ডিপ্রেসিভ ডিসঅর্ডার (MDD), সিজোফ্রেনিয়া (SCZ)) সাইকোটিক গ্রুপে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়েছিল (n = 54), যেখানে মানসিক রোগ নির্ণয়বিহীন ব্যক্তিদের নিউরোটাইপিকাল গ্রুপ কিউতে অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছিল (n = 33) ) পারমাণবিক নিষ্কাশন বাফারে নিমজ্জিত নমুনাগুলি ডাউনস্ট্রিম বিশ্লেষণের জন্য নিউক্লিয়াস নিষ্কাশনের জন্য ডাউন্স সমজাতীয়করণের শিকার হয়েছিল।

ক্রোম একক সেল 3′ বিকারক Kit v3.1 Illumina NovaSeq 6000 সিস্টেমের সাথে একক-নিউক্লিয়াস আরএনএ সিকোয়েন্সিং (snRNA-seq) লাইব্রেরি প্রস্তুতির জন্য ব্যবহৃত হয় যার লক্ষ্য প্রতি নমুনা 10,000 পুনরুদ্ধার করা হয়। ফলস্বরূপ সিকোয়েন্সগুলি তারপর সারিবদ্ধ করা হয়েছিল এবং সেল রেঞ্জার v6.0.1 টুল ব্যবহার করে ডিমাল্টিপ্লেক্স করা হয়েছিল। সিকোয়েন্সগুলি অ্যালেন ব্রেইন অ্যাটলাসের পরিচিত মার্কার জিনগুলির সাথে ট্যাগ করা হয়েছিল।

বয়স-সম্পর্কিত সেলুলার রচনাটি অনুমান করা হয়েছিল কোষের ধরণের পর্যবেক্ষণ অনুপাতের সাথে মৃত্যুর সময় সংশ্লিষ্ট দাতার বয়সের সাথে তুলনা করে। পরম কোষের অনুপাতের পরিবর্তে snRNA-seq ডেটা ব্যবহার করে অনুরূপ পদ্ধতিগুলি বয়সের গোষ্ঠী জুড়ে ট্রান্সক্রিপ্টোমিক পার্থক্য (“ডিফারেনশিয়াল এক্সপ্রেশন” (DE)) ব্যাখ্যা করতে এবং বয়স-সম্পর্কিত জিনের অভিব্যক্তি পরিবর্তনের সর্বোচ্চ ডিগ্রি সহ কোষ সনাক্ত করতে ব্যবহৃত হয়েছিল।

নিউরোটাইপিকাল এবং সাইকোপ্যাথিক মস্তিষ্কে DE ফলাফলের মধ্যে তুলনা উভয় প্যাথলজির (বয়স এবং রোগ) বৈশিষ্ট্যগুলি (ভাগ করা এবং অনন্য) ব্যাখ্যা করতে ব্যবহৃত হয়েছিল। পর্যবেক্ষণ করা ট্রান্সক্রিপ্টোমিক পরিবর্তনগুলি কোষের ধরন-নির্দিষ্ট জ্ঞানীয় পতন এবং অন্যান্য নিউরোডিজেনারেটিভ ফলাফলগুলিতে অবদান রাখতে পারে কিনা তা নির্ধারণ করতে, একটি অতিরিক্ত উপস্থাপনা বিশ্লেষণ করা হয়েছিল।

“আমাদের কোষের ধরন-নির্দিষ্ট ফলাফলগুলিকে যাচাই করার জন্য, আমরা মাইক্রোগ্লিয়া এবং অ্যাস্ট্রোসাইট (প্রধান কোষের ধরণ ক্লাস্টার) চিহ্নিত DE জিনগুলিকে সেরিব্রাল কর্টেক্স থেকে চিহ্নিত বিশুদ্ধ মাইক্রোগ্লিয়া এবং অ্যাস্ট্রোসাইটের সাথে তুলনা করেছি৷ বার্ধক্যের সময় জিনের অভিব্যক্তি পরিবর্তনের ডেটা সেটগুলি যথাক্রমে তুলনা করা হয়েছিল৷

গবেষণা ফলাফল

দাতা OFCs থেকে সফলভাবে বের করা নিউক্লিয়াসের মোট সংখ্যা ছিল প্রায় 800,000। নিউরোটাইপিকাল এবং সাইকোটিক রোগীদের মস্তিষ্কের জনসংখ্যাগত এবং নিউরোপ্যাথলজিকাল মূল্যায়ন তাদের বয়স, লিঙ্গ, পোস্টমর্টেম ইন্টারভাল (PMI) এবং RNA ইন্টিগ্রিটি নম্বর (RIN) এর মধ্যে পরিসংখ্যানগত মিল প্রকাশ করে, যা এই সমগোত্রগুলির মধ্যে পার্থক্যকে বৈধ করে জৈবিকভাবে অর্থপূর্ণ তুলনা।

সেলুলার রচনার বিশ্লেষণে দেখা গেছে যে বেশিরভাগ কোষের প্রাচুর্য বয়সের সাথে কমেনি। একমাত্র ব্যতিক্রম ছিল অলিগোডেনড্রোসাইট প্রিকার্সর সেল (OPCs), যার আপেক্ষিক অনুপাত একটি উল্লেখযোগ্য বয়স-সম্পর্কিত হ্রাস দেখিয়েছে। মজার বিষয় হল, যদিও ওপিসি কমেছে, অলিগোডেনড্রোসাইটগুলি বাড়তে থাকে, বার্ধক্যের সাথে সেলুলার পরিবর্তনের জটিলতাকে হাইলাইট করে। তুলনায়, অধ্যয়ন করা সমস্ত কোষের ধরন তাদের বয়স-সম্পর্কিত ট্রান্সক্রিপ্টোম প্রোফাইলগুলিতে উল্লেখযোগ্য পরিবর্তনগুলি প্রদর্শন করেছে (DE n = 3,299)। উপরের স্তরের উত্তেজক নিউরনগুলি বার্ধক্য দ্বারা সবচেয়ে বেশি প্রভাবিত হয়।

বয়স- এবং মানসিক-সম্পর্কিত প্যাথলজিগুলির সাথে ডিই ওভারল্যাপ/কভারজেন্স লক্ষ্য করা গেছে, বিশেষত অলিগোডেন্ড্রোসাইট এবং স্টেলেট কোষে। উল্লেখযোগ্যভাবে, মানসিক ব্যাধিগুলি বয়স-সম্পর্কিত ডিইকে ত্বরান্বিত করতে পাওয়া গেছে, যা এর আণবিক পথের সংযোজন প্রভাবগুলিকে হাইলাইট করে।

“21টি শনাক্ত কোষের ধরণের ডিফারেনশিয়াল জিন এক্সপ্রেশনের বিশ্লেষণে দেখা গেছে যে সমস্ত কোষের ধরন বার্ধক্য দ্বারা প্রভাবিত হয় এবং বেশিরভাগ বয়স-সম্পর্কিত ট্রান্সক্রিপশনাল পরিবর্তনগুলি কোষের প্রকারের নির্দিষ্ট। তবে, নির্দিষ্ট কোষের ধরন (দমনকারী LAMP5)⁺LHX6⁺ নিউরন (In_LAMP5_2)) বার্ধক্য দ্বারা সবচেয়ে বেশি প্রভাবিত হয়। মজার ব্যাপার হল, এই LAMP5⁺LHX6⁺ এই আইসোফর্মটি প্রাইমেট কর্টেক্সে প্রাচুর্য বৃদ্ধি করেছে বলে জানা গেছে এবং এটি মাউস হিপ্পোক্যাম্পাসের আইভি কোষের মতো।

উপসংহারে

এই অধ্যয়নটি সেল টাইপ-নির্দিষ্ট ডিফারেনশিয়াল জিনের অভিব্যক্তিতে ওভারল্যাপকে হাইলাইট করে যা প্রাকৃতিক বার্ধক্য এবং মানসিক রোগের সাথে থাকে। এটি মানব ওএফসি-তে স্নায়বিক কার্যকারিতা এবং জ্ঞানীয় পতনের সাথে সম্পর্কিত জৈবিক পথগুলির একটি বিস্তৃত বিবরণ প্রদান করার জন্য এই পরিবর্তনগুলিকে চিহ্নিত করে। একসাথে নেওয়া, এই ডেটাগুলি তাদের ভাগ করা আণবিক ভিত্তি চিহ্নিত করে উভয় রোগের জন্য থেরাপিউটিক হস্তক্ষেপ আবিষ্কারের একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রথম পদক্ষেপের প্রতিনিধিত্ব করে।

90টি পোস্টমর্টেম মস্তিষ্কের নমুনা থেকে 800,000 নিউক্লিয়াসের একক-নিউক্লিয়াস আরএনএ সিকোয়েন্সিং উত্তেজনাপূর্ণ নতুন ফলাফল দেয় যা বার্ধক্য এবং বার্ধক্যের ভাগ করা প্রভাব দেখায় #আলঝাইমার রোগ রোগ এবং অন্যান্য #মনোচিকিৎসা রোগ।��https://t.co/NriayHyzLj

– ম্যাক্স প্ল্যাঙ্ক ইনস্টিটিউট মনোরোগবিদ্যা (@mpi_psychiatry) 3 সেপ্টেম্বর, 2024