बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं का वर्गीकरण

बाह्यकोशिकीय पुटिकाएँ (EV) कोशिकाओं द्वारा स्रावित सूक्ष्म थैलीनुमा संरचनाएँ हैं, और इनके कई उपप्रकार मौजूद हैं। इन उपप्रकारों को आकार, जैविक गुणों, उत्पत्ति की क्रियाविधि और कार्य के आधार पर पहचाना जाता है। नीचे बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं के प्रमुख वर्गों का वर्णन किया गया है।

एक्सोसोम Exosomes

एक्सोसोम लगभग 30–150 nm व्यास वाली बाह्यकोशिकीय पुटिकाएँ होती हैं, जो कोशिकाद्रव्य के भीतर मल्टीवेसिकुलर बॉडी (MVB) से स्रावित होती हैं। एक्सोसोम में प्रोटीन, लिपिड और न्यूक्लिक अम्ल (mRNA, miRNA, lncRNA आदि) होते हैं, और इन जैविक अणुओं को लक्ष्य कोशिकाओं तक पहुँचाकर ये अंतरकोशिकीय संचार को बढ़ावा देते हैं। एक्सोसोम प्रतिरक्षा अनुक्रिया, तंत्रिका संचरण, ट्यूमर के सूक्ष्म वातावरण के निर्माण, तथा कोशिका की जीर्णता और एपोप्टोसिस सहित कई जैविक प्रक्रियाओं में शामिल रहते हैं।

एक्टोसोम Ectosomes

एक्टोसोम झिल्ली से ढके छोटे कण होते हैं जिन्हें कोशिकाएँ पर्यावरण में मुक्त करती हैं। ये कण आमतौर पर कोशिका की सतह से “ब्लेबिंग” (blebbing) या “पिंचिंग” (pinching) (अर्थात् वह प्रक्रिया जिसमें कोशिका झिल्ली का एक भाग अलग होकर एक नया छोटा कण बनाता है) द्वारा बनते हैं। एक्टोसोम मूल कोशिका से विविध अणुओं को ले जा सकते हैं और इसके परिणामस्वरूप अन्य कोशिकाओं तक सूचना संप्रेषित कर सकते हैं।

यह व्यापक रूप से स्वीकार किया जाता है कि एक्टोसोम अंतरकोशिकीय संचार में शामिल होते हैं। इनमें प्रोटीन, लिपिड, RNA और DNA जैसे जैविक रूप से महत्वपूर्ण पदार्थ होते हैं। ये घटक इस बात पर निर्भर करते हुए भिन्न हो सकते हैं कि एक्टोसोम कैसे बने और किन कोशिकाओं से मुक्त हुए। इससे एक्टोसोम विशिष्ट कोशिकाओं तक विशिष्ट सूचना पहुँचाने वाले “पैकेज” के रूप में कार्य कर सकते हैं।

इसके अलावा, एक्टोसोम रोगों के निदान और उपचार में उपयोगी हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, यह ज्ञात है कि कुछ कैंसर कोशिकाएँ विशिष्ट प्रोटीन युक्त एक्टोसोम मुक्त करती हैं। इन एक्टोसोम का पता लगाकर चिकित्सक कैंसर की उपस्थिति या उसकी प्रगति की पहचान कर सकते हैं। इसके अलावा, एक्टोसोम औषधियों को ले जाने वाले “वाहक” या “परिवहन साधन” की भूमिका भी निभा सकते हैं। यह विशिष्ट कोशिकाओं तक औषधि पहुँचाने का एक नया तरीका बन सकता है।

एक्सोसोम से क्या अंतर है?

एक्सोसोम और एक्टोसोम दोनों ही कोशिकाओं द्वारा मुक्त किए जाने वाले झिल्ली से ढके छोटे कण हैं, परंतु इनके बनने की प्रक्रिया और भूमिकाओं में अंतर होता है।

एक्सोसोम एक ऐसी प्रक्रिया से बनते हैं जिसमें कोशिका के भीतर एंडोसोम नामक एक संरचना परिपक्व होती है और कोशिका के भीतर छोटी पुटिकाएँ (इंट्रालुमिनल पुटिकाएँ) बनाती है। जब ये एंडोसोम कोशिका झिल्ली के साथ संलयित होते हैं, तो ये पुटिकाएँ कोशिका के बाहर मुक्त हो जाती हैं, और यही एक्सोसोम हैं। एक्सोसोम प्रायः कोशिकाओं के बीच सूचना संप्रेषित करने के लिए प्रोटीन, लिपिड, RNA और यहाँ तक कि DNA जैसे विविध पदार्थों को ले जाने की भूमिका निभाते हैं।

दूसरी ओर, एक्टोसोम कोशिका की सतह से सीधे अलग होकर बनते हैं। इस प्रक्रिया को “ब्लेबिंग” (blebbing) या “पिंचिंग” (pinching) (अर्थात् वह प्रक्रिया जिसमें कोशिका झिल्ली का एक भाग अलग होकर एक नया छोटा कण बनाता है) कहा जाता है। एक्टोसोम भी सूचना संप्रेषण की भूमिका निभाते हैं, परंतु इनकी अंतर्वस्तु और कोशिका से इनके मुक्त होने की क्रियाविधि एक्सोसोम से भिन्न होती है।

Meldolesi J. Exosomes and Ectosomes in Intercellular Communication. Curr Biol. 2018 Apr 23;28(8):R435-R444. doi: 10.1016/j.cub.2018.01.059. PMID: 29689228.

एक्सोमियर Exomere

एक्सोमियर बाह्यकोशिकीय कणों का एक प्रकार है जो एक्सोसोम और माइक्रोवेसिकल की तुलना में आकार में छोटे होते हैं। यह शब्द बाह्यकोशिकीय कणों की विविधता और जटिलता को समझने का प्रयास करने वाले हाल के शोध से उत्पन्न हुआ है।

एक्सोमियर का व्यास लगभग 35 नैनोमीटर होता है, जो एक्सोसोम (सामान्यतः 40–100 नैनोमीटर व्यास) और माइक्रोवेसिकल (जिनका व्यास कई सौ नैनोमीटर होता है) की तुलना में काफी छोटा है।

शोध से पता चला है कि एक्सोमियर अपने स्वयं के विशिष्ट जैविक अणुओं के समूह, अर्थात् प्रोटीन, लिपिड और न्यूक्लिक अम्ल को ले जाते हैं। एक्सोमियर की अनूठी संरचना उन्हें बाह्यकोशिकीय कणों के अन्य प्रकारों से अलग करती है और यह संकेत देती है कि उनके अपने जैविक कार्य होते हैं।

Nation GK, Saffold CE, Pua HH. Secret messengers: Extracellular RNA communication in the immune system. Immunol Rev. 2021 Nov;304(1):62-76. doi: 10.1111/imr.13027. Epub 2021 Sep 20. PMID: 34542176; PMCID: PMC8756459.

माइक्रोवेसिकल Microvesicles

माइक्रोवेसिकल लगभग 100–1000 nm व्यास वाली बाह्यकोशिकीय पुटिकाएँ होती हैं, जो कोशिका झिल्ली से सीधे मुकुलन (बडिंग) द्वारा उत्पन्न होती हैं। माइक्रोवेसिकल में लिपिड, प्रोटीन और न्यूक्लिक अम्ल जैसे जैविक अणु होते हैं, और एक्सोसोम की भाँति ये भी अंतरकोशिकीय संचार में शामिल रहती हैं। माइक्रोवेसिकल प्रतिरक्षा अनुक्रिया, स्कंदन अभिक्रियाओं, तथा ट्यूमर कोशिकाओं के प्रसार, आक्रमण और मेटास्टेसिस सहित विविध जैविक प्रक्रियाओं में शामिल रहती हैं।

एपोप्टोटिक बॉडीज

एपोप्टोटिक बॉडीज लगभग 500–5000 nm व्यास वाली बाह्यकोशिकीय पुटिकाएँ हैं, जो एपोप्टोसिस (कोशिका का स्वतः विनाश) की प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न होती हैं। एपोप्टोटिक बॉडीज में एपोप्टोसिस में शामिल प्रोटीन और न्यूक्लिक अम्ल होते हैं, और ये पड़ोसी कोशिकाओं द्वारा एपोप्टोटिक कोशिकाओं के अवशेषों के भक्षण (फैगोसाइटोसिस) को बढ़ावा देती हैं। इससे एपोप्टोटिक कोशिकाओं के अवशेषों का निष्कासन और सूजन अनुक्रियाओं का दमन कुशलतापूर्वक संभव हो पाता है। एपोप्टोटिक बॉडीज ऊतक की समस्थिति बनाए रखने और प्रतिरक्षा तंत्र के नियमन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं।

ऑन्कोसोम

ऑन्कोसोम कैंसर कोशिकाओं से उत्पन्न बड़े आकार की बाह्यकोशिकीय पुटिकाएँ हैं, जिनका व्यास लगभग 1000–10000 nm होता है। ऑन्कोसोम में कैंसर कोशिकाओं के प्रसार, आक्रमण और मेटास्टेसिस में शामिल प्रोटीन, न्यूक्लिक अम्ल, लिपिड आदि होते हैं। यह सुझाव दिया गया है कि ये जैविक अणु आसपास की सामान्य कोशिकाओं और प्रतिरक्षा कोशिकाओं को प्रभावित करते हैं और कैंसर की प्रगति को बढ़ावा देते हैं।

Exopher

एक्सोफर कोशिकाओं से बाहरी स्थान में मुक्त होने वाली झिल्ली-बद्ध बाह्यकोशिकीय पुटिका (EV) का एक प्रकार है। एक्सोफर अपने आकार के लिए उल्लेखनीय हैं, जो औसतन बड़े होते हैं—लगभग 4 माइक्रोन व्यास के—और इनमें माइटोकॉन्ड्रिया तथा लाइसोसोम जैसे संपूर्ण कोशिकांगों को कार्गो के रूप में बाहर निकालने की क्षमता होती है। यह पुष्टि हुई है कि एक्सोफर सूत्रकृमियों (नेमाटोड) के न्यूरॉन्स और मांसपेशियों से, तथा यहाँ तक कि चूहों की हृदय पेशी कोशिकाओं से भी मुक्त होते हैं। एक्सोफर कभी-कभी उस कोशिका से, जिसने उन्हें मूल रूप से उत्पन्न किया था, सुरंगनुमा नैनोट्यूब के समान झिल्लीदार तंतुओं द्वारा जुड़े रह सकते हैं। एक्सोफर बड़े ऑन्कोसोम से समानताएँ साझा करते हैं, परंतु इस मायने में भिन्न हैं कि ये ट्यूमर से संबद्ध असामान्य कोशिकाओं के बजाय शारीरिक रूप से सामान्य कोशिकाओं से उत्पन्न होते हैं।

एक्सोफर का उत्पादन कोशिकाओं द्वारा समस्थिति बनाए रखने की एक क्रियाविधि माना जाता है। एक्सोफर कोशिका के भीतर प्रोटीन के समुच्चयन, सक्रिय ऑक्सीजन स्पीशीज़ (ROS), ताप, उच्च परासरणी दाब वाले वातावरण, भुखमरी, तथा यहाँ तक कि अंतरिक्ष उड़ान के प्रति अनुक्रिया के रूप में उत्पन्न होते हैं। यह पाया गया है कि एक्सोफर का उत्पादन बाह्यकोशिकीय ग्राहियों के संकेतन पर निर्भर करता है। विशेष रूप से, सूत्रकृमियों में एक्सोफर के उत्पादन में दो MAPK पथ, अर्थात् एपिडर्मल वृद्धि कारक (EGF) और फाइब्रोब्लास्ट वृद्धि कारक (FGF) का संकेतन शामिल होता है। इसके अलावा, हृदय में निवासी मैक्रोफेज द्वारा अभिव्यक्त बाह्यकोशिकीय संकेतन ग्राही MERTK, चूहों से प्राप्त हृदय ऊतक में एक्सोफर के भक्षण द्वारा निष्कासन के लिए आवश्यक है।

एक्सोफर रोगों से संबद्ध हो सकते हैं। चूहे के हृदय में, मैक्रोफेज को हटाने या एक्सोफर को ग्रहण करने की उनकी क्षमता को अवरुद्ध करने से सूजन और निलय का नियमन विकार उत्पन्न होता है। इसके अलावा, एक्सोफर मानव हंटिंगटिन प्रोटीन सहित समुच्चयित प्रोटीनों को न्यूरॉन्स के बाहर ले जाने की अपनी क्षमता के कारण तंत्रिका-अपह्रासी रोगों में रोगकारी प्रोटीनों के प्रसार को बढ़ावा दे सकते हैं।

Turek M, Banasiak K, Piechota M, Shanmugam N, Macias M, Śliwińska MA, Niklewicz M, Kowalski K, Nowak N, Chacinska A, Pokrzywa W. Muscle-derived exophers promote reproductive fitness. EMBO Rep. 2021 Aug 4;22(8):e52071. doi: 10.15252/embr.202052071. Epub 2021 Jul 20. PMID: 34288362; PMCID: PMC8339713.

Muscle-derived exophers promote reproductive fitness - EMBO Reports

Organismal functionality and reproduction depend on metabolic rewiring and balanced energy resources. However, the cross…

www.embopress.org

अन्य बाह्यकोशिकीय पुटिकाएँ

बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं को आकार और जैविक गुणों के आधार पर विभिन्न उपप्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है, परंतु जैसे-जैसे शोध आगे बढ़ता है, नए उपप्रकार खोजे जा सकते हैं। इसके अलावा, बाह्यकोशिकीय पुटिकाएँ कोशिका के प्रकार और अवस्था के अनुसार भिन्न विशेषताएँ प्रदर्शित कर सकती हैं, और यह बताया गया है कि ऊतक-विशिष्ट बाह्यकोशिकीय पुटिकाएँ तथा रोग-विशिष्ट बाह्यकोशिकीय पुटिकाएँ मौजूद होती हैं।

आगे की दिशा

नवीनतम संस्करण MISEV2018 में यह अनुशंसा की गई है कि बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं के नामकरण के संबंध में “एक्सोसोम” या “माइक्रोवेसिकल” जैसे नामों के बजाय, 200 nm या उससे छोटी पुटिकाओं को “small extracellular vesicles” (sEVs) तथा 200 nm या उससे बड़ी पुटिकाओं को “medium/large EVs” (m/l EVs) के रूप में आकार के आधार पर वर्गीकृत किया जाए।

इसके अलावा, बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं पर प्रचुर मात्रा में अभिव्यक्त होने वाले और एक्सोसोम मार्कर के रूप में ज्ञात ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन परिवार टेट्रास्पैनिन (CD9, CD63, CD81) के संबंध में भी, क्योंकि कोशिका प्रकार, संग्रहण विधि और आकार के अनुसार अभिव्यक्ति की मात्रा में भिन्नता होती है, इसलिए (CD63+/CD81+-EVs) जैसी संकेतन जोड़ने की भी अनुशंसा की गई है।

यह अपेक्षा की जाती है कि शोध की प्रगति के साथ बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं का वर्गीकरण और अधिक विस्तृत होता जाएगा। बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं के मानक वर्गीकरण तथा पृथक्करण/शुद्धिकरण विधियों के स्थापित होने से शोध परिणामों की पुनरुत्पादकता और तुलना सरल हो जाएगी, और बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं के जैविक गुणों एवं कार्यों की समझ के गहन होने की आशा है। इसके अलावा, यह बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं का उपयोग करने वाली निदान/उपचार विधियों के विकास तथा रोगों के प्रादुर्भाव एवं प्रगति की क्रियाविधि के स्पष्टीकरण में योगदान देने की भी आशा है।

संदर्भ

1. Raposo, G., & Stoorvogel, W. (2013). Extracellular vesicles: Exosomes, microvesicles, and friends. The Journal of Cell Biology, 200(4), 373-383. यह संदर्भ बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं के वर्गीकरण, जैविक कार्यों तथा जीवित शरीर में उनकी भूमिका की समीक्षा प्रस्तुत करता है।
2. Tkach, M., & Théry, C. (2016). Communication by extracellular vesicles: Where we are and where we need to go. Cell, 164(6), 1226-1232. बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं द्वारा अंतरकोशिकीय संचार पर केंद्रित एक समीक्षा, जिसमें बाह्यकोशिकीय पुटिका शोध की वर्तमान स्थिति तथा आगे की चुनौतियों का विवरण दिया गया है।
3. Colombo, M., Raposo, G., & Théry, C. (2014). Biogenesis, secretion, and intercellular interactions of exosomes and other extracellular vesicles. Annual review of cell and developmental biology, 30, 255-289. बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं की उत्पत्ति, स्राव तथा अंतरकोशिकीय अंतःक्रियाओं पर एक व्यापक समीक्षा, जिसमें एक्सोसोम सहित बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं की जैविक प्रक्रियाओं का विस्तार से विवरण दिया गया है।
4. Maas, S. L., Breakefield, X. O., & Weaver, A. M. (2017). Extracellular vesicles: Unique intercellular delivery vehicles. Trends in cell biology, 27(3), 172-188. इस बात पर केंद्रित एक समीक्षा कि बाह्यकोशिकीय पुटिकाएँ अंतरकोशिकीय सूचना संचरण में एक अनूठा परिवहन साधन प्रदान करती हैं, जिसमें बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं की उत्पत्ति, परिवहन और ग्रहण से संबंधित क्रियाविधियों का वर्णन किया गया है।