बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं के जैविक गुण

बाह्यकोशिकीय पुटिका (EV) कोशिकाओं द्वारा छोड़े जाने वाले झिल्लीयुक्त सूक्ष्म कण हैं, जिन्होंने हाल के वर्षों में ध्यान आकर्षित किया है। ये आकार, उद्गम, सामग्री और कार्य की दृष्टि से अत्यंत विविध हैं, और इनके जैविक गुण बहुत जटिल हैं। नीचे बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं के जैविक गुणों का एक सिंहावलोकन प्रस्तुत है।

बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं को उनके आकार और उद्गम के अनुसार एक्सोसोम, माइक्रोवेसिकल, एपोप्टोटिक बॉडी आदि में वर्गीकृत किया जाता है। एक्सोसोम कोशिका के भीतर एंडोसोम कहलाने वाली संरचनाओं से उत्पन्न होते हैं और इनका आकार लगभग 30–150 nm होता है। दूसरी ओर, माइक्रोवेसिकल कोशिका झिल्ली से सीधे अलग होकर उत्पन्न होते हैं और इनकी विशेषता यह है कि ये 100–1000 nm के साथ एक्सोसोम से बड़े होते हैं। एपोप्टोटिक बॉडी तब छोड़ी जाती हैं जब कोशिका क्रमादेशित मृत्यु (एपोप्टोसिस) पूर्ण करती है, और ये 1–5 µm के साथ और भी बड़ी होती हैं।

ये बाह्यकोशिकीय पुटिकाएँ कोशिकाओं के बीच संचार के साधन के रूप में कार्य करती हैं। बाह्यकोशिकीय पुटिकाएँ प्रोटीन, लिपिड, RNA (mRNA, miRNA आदि) और DNA जैसे विविध अणुओं को ले जा सकती हैं। ये अणु उस कोशिका तक पहुँचाए जाते हैं जिसे पुटिका लक्षित करती है, और वहाँ अपना कार्य करते हैं। उदाहरण के लिए, पुटिका में निहित miRNA लक्ष्य कोशिका में जीन अभिव्यक्ति को नियंत्रित कर सकता है।

इसके अलावा, बाह्यकोशिकीय पुटिकाएँ केवल स्वस्थ कोशिकाओं से ही नहीं, बल्कि रोगग्रस्त कोशिकाओं (उदाहरण के लिए, कैंसर कोशिकाओं या विषाणु-संक्रमित कोशिकाओं) से भी छोड़ी जाती हैं। ये पुटिकाएँ रोग के निदान, पूर्वानुमान के निर्णय, और यहाँ तक कि नई चिकित्सा-पद्धतियों के विकास के लिए संकेत प्रदान कर सकती हैं।

बाह्यकोशिकीय पुटिकाएँ ऐसे “पार्सल” की तरह हैं जिनसे कोशिका अपने ही एक भाग को लपेटकर अन्य कोशिकाओं को भेजती है, और जैविक जानकारी को ले जाने की भूमिका निभाती हैं। इन पुटिकाओं में अपने उद्गम-कोशिका के प्रकार और अवस्था को प्रतिबिंबित करने वाले RNA, प्रोटीन, लिपिड आदि विविध जैव-अणु निहित होते हैं।

रोग का निदान: बाह्यकोशिकीय पुटिकाएँ अपने उत्पादन-स्रोत कोशिकाओं की अवस्था को प्रतिबिंबित करती हैं। उदाहरण के लिए, कैंसर कोशिकाएँ सामान्य कोशिकाओं से भिन्न गुणों वाली बाह्यकोशिकीय पुटिकाएँ छोड़ती हैं। माना जाता है कि इन गुणों का विश्लेषण करके कैंसर की उपस्थिति, उसके प्रकार, उसकी प्रगति की मात्रा आदि का निर्धारण संभव हो सकेगा। इसके अलावा, रक्त और मूत्र जैसे शारीरिक तरल पदार्थों में मौजूद बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं का विश्लेषण करके, गैर-आक्रामक निदान-विधियों (लिक्विड बायोप्सी) का विकास आगे बढ़ाया जा रहा है।

बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं का उपयोग करके रोग के निदान का एक ठोस उदाहरण है कैंसर की शीघ्र पहचान और उसके प्रकार का निर्धारण।

उदाहरण के लिए, फेफड़ों के कैंसर में यह ज्ञात है कि फेफड़ों की कैंसर कोशिकाओं से व्युत्पन्न एक्सोसोम (बाह्यकोशिकीय पुटिका का एक प्रकार) रक्त में मौजूद होते हैं। चूँकि इन एक्सोसोम में फेफड़ों की कैंसर कोशिकाओं के लिए विशिष्ट RNA और प्रोटीन निहित होते हैं, अतः इनका पता लगाकर फेफड़ों के कैंसर का निदान संभव हो जाता है।

ठोस संदर्भ के रूप में निम्नलिखित हैं:

• Sandfeld-Paulsen, B., Aggerholm-Pedersen, N., Baek, R., Jakobsen, K. R., Meldgaard, P., Folkersen, B. H., … & Sorensen, B. S. (2016). Exosomal proteins as prognostic biomarkers in non-small cell lung cancer. Molecular oncology, 10(10), 1595-1602.
• प्रोस्टेट कैंसर के निदान में भी, प्रोस्टेट कैंसर कोशिकाओं से व्युत्पन्न एक्सोसोम का उपयोग करने वाली निदान-विधियों पर शोध आगे बढ़ रहा है। प्रोस्टेट-विशिष्ट प्रतिजन (PSA) जैसे ज्ञात मार्करों के साथ संयोजित करके अधिक सटीक निदान की अपेक्षा की जाती है।

ठोस संदर्भ के रूप में निम्नलिखित हैं:

• Huang, X., Yuan, T., Liang, M., Du, M., Xia, S., Dittmar, R., … & Marks, J. R. (2015). Exosomal miR-1290 and miR-375 as prognostic markers in castration-resistant prostate cancer. European urology, 67(1), 33-41.

पूर्वानुमान का निर्णय: रोग की प्रगति और उपचार के प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए भी बाह्यकोशिकीय पुटिकाएँ उपयोगी हैं। उदाहरण के लिए, कैंसर उपचार के प्रभाव का निर्णय करने के लिए सामान्यतः इमेजिंग जाँच या ऊतक परीक्षण की आवश्यकता होती है, जिनमें समय और श्रम लगता है। किंतु बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं के विश्लेषण से अल्प समय में और बार-बार मूल्यांकन संभव होने की अपेक्षा की जाती है।

बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं का पूर्वानुमान के निर्णय में उपयोग किए जाने का एक ठोस उदाहरण कैंसर के पूर्वानुमान का निर्णय है।

स्तन कैंसर: यह दिखाया गया है कि एक्सोसोम में निहित माइक्रोआरएनए (miRNA) का प्रतिरूप स्तन कैंसर के पूर्वानुमान का अनुमान लगाने के लिए एक सशक्त बायोमार्कर है। यह ज्ञात है कि कुछ miRNA स्तन कैंसर की प्रगति से घनिष्ठ रूप से संबद्ध हैं, और इन miRNA का पता लगाकर स्तन कैंसर के पूर्वानुमान का अनुमान लगाना संभव हो जाता है।

ठोस संदर्भ के रूप में निम्नलिखित हैं:

• Hannafon, B. N., Trigoso, Y. D., Calloway, C. L., Zhao, Y. D., Lum, D. H., Welm, A. L., … & Ding, W. Q. (2016). Plasma exosome microRNAs are indicative of breast cancer. Breast cancer research, 18(1), 90.

फेफड़ों का कैंसर: यह सूचित किया गया है कि फेफड़ों के कैंसर रोगियों के रक्त में मौजूद एक्सोसोम की मात्रा फेफड़ों के कैंसर के पूर्वानुमान से संबद्ध है। विशेष रूप से, जिन रोगियों के रक्त में एक्सोसोम की मात्रा अधिक होती है उनका पूर्वानुमान खराब होने की प्रवृत्ति मानी जाती है।

ठोस संदर्भ के रूप में निम्नलिखित हैं:

• Jakobsen, K. R., Paulsen, B. S., Bæk, R., Varming, K., Sorensen, B. S., & Jørgensen, M. M. (2015). Exosomal proteins as potential diagnostic markers in advanced non–small cell lung carcinoma. Journal of extracellular vesicles, 4(1), 26659.

नई चिकित्सा-पद्धतियों का विकास: बाह्यकोशिकीय पुटिकाएँ केवल अपनी जानकारी को ले जाती ही नहीं हैं, बल्कि उस जानकारी को प्राप्त करने वाली कोशिकाओं के कार्य को बदलने की क्षमता भी रखती हैं। इसका लाभ उठाकर, विशिष्ट कोशिकाओं या ऊतकों की ओर औषधियों या जीनों को ले जाने वाली “जैविक परिवहन-प्रणाली” का विकास आगे बढ़ाया जा रहा है। इसके अलावा, प्रतिरक्षा-अनुक्रिया को नियमित करने वाली बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं का उपयोग करने वाली नई प्रतिरक्षा-चिकित्सा के विकास की भी अपेक्षा की जाती है।

उदाहरण के लिए, मेसेनकाइमल स्टेम सेल (MSC) एक्सोसोम का उपयोग करके रीढ़ की हड्डी की चोट (SCI) के लिए उपचार है न।

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जैसा कि ऊपर वर्णित है, बाह्यकोशिकीय पुटिकाएँ अपने विविध गुणों और कार्यों के कारण रोग के निदान, पूर्वानुमान के निर्णय और नई चिकित्सा-पद्धतियों के विकास के लिए संकेत प्रदान करने की क्षमता रखती हैं।

किंतु बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं पर शोध अभी आरंभ ही हुआ है, और बहुत-सी बातें अभी अस्पष्ट हैं। अभी भी कई प्रश्न स्पष्ट किए जाने की प्रतीक्षा में हैं, जैसे बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं के उत्पन्न होने की सटीक क्रियाविधि, कोशिकाओं के बीच सूचना-संप्रेषण की क्रियाविधि, पुटिका के भीतर निहित अणुओं के प्रकार और उनके चयन की क्रियाविधि, तथा बाह्यकोशिकीय पुटिकाएँ शरीर के भीतर किस प्रकार वितरित होती हैं और वहाँ किस प्रकार कार्य करती हैं।

यह अपेक्षा की जाती है कि बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं का शोध केवल जीवन-विज्ञान पर ही नहीं, बल्कि निदान-विज्ञान और चिकित्सा-क्षेत्र पर भी बड़ा प्रभाव डालेगा। उदाहरण के लिए, यह ज्ञात है कि कैंसर कोशिकाओं से छोड़ी जाने वाली बाह्यकोशिकीय पुटिकाएँ कैंसर की प्रगति और मेटास्टेसिस में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। कैंसर कोशिकाओं द्वारा छोड़ी जाने वाली बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं के गुणों को समझने से कैंसर की शीघ्र पहचान, मेटास्टेसिस की रोकथाम और नई चिकित्सा-पद्धतियों के विकास की दिशा में मार्ग प्रशस्त हो सकता है। इसके अलावा, बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं को “परिवहन-वाहन” के रूप में उपयोग करके औषधियों को विशिष्ट ऊतकों या कोशिकाओं तक ले जाने वाली नई चिकित्सा-पद्धतियों का विकास भी आगे बढ़ाया जा रहा है।

दूसरी ओर, बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं का शोध अनेक कठिनाइयों का सामना करता है। बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं का पृथक्करण और शुद्धिकरण, उनके छोटे आकार और जटिल जैविक गुणों के कारण, सामान्य जैविक विधियों से अत्यधिक कठिन है। इसके अलावा, चूँकि बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं के गुण कोशिका के प्रकार और अवस्था के अनुसार बहुत अधिक बदलते हैं, अतः शोध-परिणामों का सामान्यीकरण करना भी कठिन है।

फिर भी, अपनी कठिनाई के बावजूद, बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं का शोध तेजी से आगे बढ़ रहा है। यह क्षेत्र नई खोजों और तकनीकी नवाचारों से भरपूर है, जिसमें नई पृथक्करण एवं शुद्धिकरण-विधियों का विकास, पुटिकाओं की सामग्री और उद्गम-कोशिकाओं की पहचान करने वाली नई तकनीकों का विकास, तथा यहाँ तक कि स्वयं बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं के कार्यों का उपयोग करने वाली नई चिकित्सा-तकनीकों का विकास भी सम्मिलित है।

बाह्यकोशिकीय पुटिकाओं में हमारी समझ के अनुसार “कोशिकाओं के बीच संचार” की संकल्पना को आधारभूत रूप से बदलने की क्षमता है। यह नया दृष्टिकोण—जिसमें कोशिका अपने ही एक भाग को अन्य कोशिकाओं को भेजकर जानकारी संप्रेषित करती है—केवल जीवन-विज्ञान में ही नहीं, बल्कि चिकित्सा, औषधि-विज्ञान, और यहाँ तक कि अभियांत्रिकी एवं सूचना-विज्ञान जैसे अनेक क्षेत्रों में नई संभावनाएँ खोलेगा।

संदर्भ शोध-पत्र

1. Yáñez-Mó, M., Siljander, P. R. M., Andreu, Z., Zavec, A. B., Borràs, F. E., Buzas, E. I., … & De Wever, O. (2015). Biological properties of extracellular vesicles and their physiological functions. Journal of extracellular vesicles, 4(1), 27066.
2. Théry, C., Witwer, K. W., Aikawa, E., Alcaraz, M. J., Anderson, J. D., Andriantsitohaina, R., … & Buzas, E. I. (2018). Minimal information for studies of extracellular vesicles 2018 (MISEV2018): a position statement of the International Society for Extracellular Vesicles and update of the MISEV2014 guidelines. Journal of extracellular vesicles, 7(1), 1535750.
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