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जब आप चीनी के बारे में सोचते हैं, तो आप शायद मीठी, सफेद, क्रिस्टलीय टेबल चीनी के बारे में सोचते हैं जिसका उपयोग आप कुकीज़ बनाने या अपनी कॉफी को मीठा करने के लिए करते हैं। लेकिन क्या आप जानते थे कि हमारे शरीर के भीतर, सरल चीनी अणुओं को शक्तिशाली संरचनाओं को बनाने के लिए एक साथ जोड़ा जा सकता है, जिन्हें हाल ही में कैंसर, बुढ़ापे और ऑटोम्यून्यून रोगों सहित स्वास्थ्य समस्याओं से जोड़ा जा सकता है।
नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज के अनुसार, उनके स्थान और संरचना का एक मानचित्र बनाया जाएगा हमें आधुनिक चिकित्सा के एक नए युग में प्रवेश कराएं. ऐसा इसलिए है क्योंकि मानव ग्लाइकोम - हमारे शरीर के भीतर शर्करा का संपूर्ण संग्रह - में अभी तक खोजे जाने वाले ग्लाइकेन होते हैं जो चिकित्सकों को उनके रोगियों के निदान और उपचार में सहायता करने की क्षमता रखते हैं।
2003 में मानव जीनोम परियोजना के पूरा होने से दुनिया भर में ध्यान आकर्षित होने के कारण, अधिकांश लोगों ने डीएनए, जीनोमिक्स और यहां तक कि प्रोटिओमिक्स - प्रोटीन के अध्ययन के बारे में सुना है। लेकिन ग्लाइकन्स का अध्ययन, जिसे ग्लाइकोमिक्स भी कहा जाता है, के बारे में है अन्य क्षेत्रों से 20 वर्ष पीछे. इस अंतराल का एक कारण यह है कि वैज्ञानिकों ने लोगों की कोशिकाओं पर ग्लाइकेन संरचनाओं और उनके लगाव स्थलों की तेजी से पहचान करने के लिए उपकरण विकसित नहीं किए हैं। "चीनी कोट" कुछ हद तक एक रहस्य रहा है।
अब तक, वह है।
जबकि अधिकांश प्रयोगशालाएँ सेलुलर या आणविक अनुसंधान पर ध्यान केंद्रित करती हैं, हमारी प्रयोगशाला ग्लाइकेन संरचनाओं और उनके लगाव स्थलों को तेजी से चिह्नित करने के लिए प्रौद्योगिकी विकसित करने के लिए समर्पित है। हमारा अंतिम लक्ष्य विभिन्न कोशिका प्रकारों पर सैकड़ों हजारों शर्कराओं और उनके स्थानों को सूचीबद्ध करना है, और फिर इस जानकारी का उपयोग प्रत्येक व्यक्ति के लिए चिकित्सा उपचारों को तैयार करने में करना है।
हम ग्लाइकन्स की परवाह क्यों करते हैं?
भविष्य में, यह संभावना है कि किसी व्यक्ति के ग्लाइकेन के विश्लेषण का उपयोग विकासशील बीमारियों के जोखिम का अनुमान लगाने के लिए किया जाएगा रुमेटी गठिया, कैंसर या यहाँ तक खाना एलर्जी. ऐसा इसलिए है क्योंकि ग्लाइकोम परिवर्तन विशेष रूप से विशेष रोग स्थितियों से जुड़ा हो सकता है। इसके अलावा, जैविक प्रक्रियाएं भी पसंद हैं उम्र बढ़ने हमारे ग्लाइकोम में सूजन से जुड़े हैं। इसका परीक्षण किया जाना बाकी है कि क्या इन परिवर्तनों को उलटने से बीमारी को रोकने में मदद मिल सकती है, या यहाँ तक कि उम्र बढ़ने को धीमा करने में भी मदद मिल सकती है - एक दिलचस्प संभावना।
डीएनए, प्रोटीन और वसा के साथ, ग्लाइकान जीवन के लिए आवश्यक चार प्रमुख मैक्रोमोलेक्यूल्स में से एक है। इन चार में से, ग्लाइकान हमारी कोशिकाओं के व्यवहार के अंतिम मध्यस्थ हैं।
डीएनए यह निर्धारित करता है कि हम कैसे दिखते हैं, हमारी सोचने और व्यवहार करने की क्षमता, और यहां तक कि उन बीमारियों को भी निर्धारित करता है जिनके प्रति हम सबसे अधिक संवेदनशील हैं। हमारे डीएनए के भीतर छोटे खंड, जीन होते हैं, जिनमें अक्सर प्रोटीन को संश्लेषित करने के निर्देश होते हैं। बदले में प्रोटीन कोशिका के "वर्कहॉर्स" होते हैं, जो जीवन के लिए आवश्यक कई कार्यों को पूरा करते हैं।
हालाँकि, एक प्रोटीन कैसे व्यवहार करता है यह अक्सर इस बात पर निर्भर करता है कि उससे कौन से ग्लाइकेन जुड़े हुए हैं। दूसरे शब्दों में, ये चीनी अणु काफी हद तक प्रभावित कर सकते हैं कि हमारे प्रोटीन अपना काम कैसे करते हैं, और यहां तक कि हमारी कोशिकाएं उत्तेजनाओं पर कैसे प्रतिक्रिया करेंगी। उदाहरण के लिए, यदि आप किसी कोशिका के बाहर कुछ ग्लाइकेन बदलते हैं, तो यह उस कोशिका को हमारे शरीर में एक अलग स्थान पर स्थानांतरित करने के लिए प्रेरित कर सकता है।
ग्लाइकेन का मुख्य काम हमारी कोशिकाओं की सतह पर मौजूद प्रोटीन और वसा को संशोधित करना है। साथ में, वे कोशिका के चारों ओर एक मोटी चीनी परत बनाते हैं। यदि हम कोशिका की सतह को मिट्टी मानते हैं, तो ग्लाइकान आश्चर्यजनक रूप से विविध पौधे-जीवन और पत्ते होंगे जो उगते हैं और कोशिका में रंग और पहचान लाते हैं। वास्तव में, यदि आप किसी कोशिका को अपनी नग्न आंखों से देख सकें, तो वह बहुत धुंधली दिखेगी। 10 गुना अधिक रोएंदार आड़ू का चित्र बनाएं।
मानव शरीर की प्रत्येक कोशिका ग्लाइकेन के संग्रह से ढकी होती है, जिन्हें बिल्डिंग ब्लॉक्स के रूप में ग्लूकोज, मैनोज़, गैलेक्टोज़, सियालिक एसिड, ग्लूकोसामाइन और फ्रूकोज़ जैसे विभिन्न सरल शर्करा का उपयोग करके इकट्ठा किया जाता है। मौजूद चीनी आवरण के प्रकार को महसूस करके, हमारी प्रतिरक्षा कोशिकाएं अन्य कोशिकाओं को मित्र या शत्रु के रूप में पहचान सकती हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि बैक्टीरिया की सतह पर शर्करा होती है जो मानव कोशिकाओं पर कभी नहीं देखी जाती है - रोगज़नक़ की शर्करा को प्रतिरक्षा प्रणाली द्वारा महसूस किया जाता है और वह बैक्टीरिया को 'विदेशी' के रूप में पहचानती है। इमैनुअल मावेराकिस, सीसी द्वारा एसए
ग्लाइकेन हमारी अपनी कोशिकाओं को लेबल करते हैं और उन्हें 'स्वयं' के रूप में पहचानते हैं
किसी कोशिका के चारों ओर का फ़ज़ उसका ग्लाइकेन कोट होता है। हमारी कोशिकाओं के बाहर होने के कारण, ग्लाइकेन अधिकांश सेलुलर इंटरैक्शन के लिए संपर्क का पहला बिंदु है और इस प्रकार यह प्रभावित करता है कि हमारी कोशिकाएं एक दूसरे के साथ कैसे संवाद करती हैं। आप ग्लाइकन्स को एक अद्वितीय सेलुलर "बारकोड" के रूप में भी सोच सकते हैं। इस प्रकार, किडनी कोशिका का फ़ज़ प्रतिरक्षा कोशिका के फ़ज़ से अलग दिखेगा। लेकिन समानताएं भी हैं. वास्तव में, रोगज़नक़ों की खोज में हमारे शरीर का सर्वेक्षण करने वाली प्रतिरक्षा कोशिकाएं ग्लाइकेन "बारकोड" में सामान्य विशेषताओं के कारण हमारी स्वयं की कोशिकाओं पर हमला नहीं करना जानती हैं, जो हमारे शरीर की सभी कोशिकाओं द्वारा साझा की जाती हैं।
इसके विपरीत, बैक्टीरिया और परजीवी पसंद करते हैं मलेरिया अलग-अलग "चीनी कोट" होते हैं जो मानव कोशिकाओं पर नहीं देखे जाते हैं। जब जीवाणु शर्करा को "विदेशी" के रूप में टैग किया जाता है, तो एक व्यक्ति की प्रतिरक्षा प्रणाली विनाश के लिए जीवाणु को लक्षित करती है। हालाँकि, ग्रुप बी स्ट्रेप्टोकोकस जैसे कुछ हानिकारक जीवाणु रोगज़नक़, जो आमतौर पर शिशुओं में गंभीर संक्रमण का कारण बनते हैं, प्रतिरक्षा द्वारा पता लगाने से बच सकते हैं। समान ग्लाइकेन ले जाकर मानव कोशिकाओं का प्रतिरूपण करना भेस के रूप में - भेड़ की खाल पहने भेड़िये की तरह।
दुर्भाग्य से कुछ रोगज़नक़ बीमारी पैदा करने में मदद करने के लिए हमारे ग्लाइकेन का उपयोग करने में भी सक्षम हैं। जानलेवा वायरस जैसे कि एचआईवी और इबोला विशिष्ट ग्लाइकेन पर कब्ज़ा करने के लिए विकसित हुए हैं जिन्हें वे हमारे मानव कोशिकाओं को संक्रमित करते समय "लॉक" कर देते हैं। ऐसी थेरेपी जो या तो इन वायरस को हमारे ग्लाइकन्स के साथ बातचीत करने से रोकती हैं, या जो वायरस-विशिष्ट ग्लाइकन्स पर हमला करती हैं, इन संक्रमणों के इलाज के लिए एक नया तरीका हो सकती हैं।
हमारी कोशिकाओं और जीवाणु कोशिकाओं पर शर्करा उन्हें मित्र या शत्रु के रूप में लेबल करती है। इमैनुअल मावेराकिस, सीसी द्वारा एसए
नई शोध यह भी पता चला है कि ग्लाइकन्स ऑटोइम्यून बीमारियों के विकास में बहुत बड़ी भूमिका निभाते हैं रुमेटी गठिया और autoimmune अग्नाशयशोथ. यह आश्चर्य की बात नहीं है क्योंकि ग्लाइकेन सीधे प्रतिरक्षा कोशिकाओं के कार्य को प्रभावित करते हैं।
आम तौर पर, हमारी प्रतिरक्षा कोशिकाएं हमारे शरीर की "रक्षा प्रणाली" के रूप में कार्य करती हैं और हानिकारक बैक्टीरिया या वायरस जैसे विदेशी आक्रमणकारियों की पहचान करती हैं और उन्हें नष्ट कर देती हैं। लेकिन जब शरीर गलती से हमारी अपनी कोशिकाओं को दुश्मन मान लेता है और खुद पर आंतरिक हमला शुरू कर देता है, तो ऑटोइम्यूनिटी का जन्म होता है। दिलचस्प बात यह है कि ऐसे मामलों में, यह दुर्व्यवहार करने वाले स्वयं-हमला करने वाले एंटीबॉडी पर मौजूद ग्लाइकन्स हैं जो शरीर पर हमले की ताकत को निर्धारित करेंगे। इस असामान्य प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को ग्लाइकन्स के विरुद्ध भी निर्देशित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, प्रतिरक्षा प्रणाली "स्वयं" ग्लाइकान को ऐसे समझ सकती है मानो वे "विदेशी" अणु हों। हमारी शोध टीम हाल ही में एक लेख प्रकाशित इसने ऑटोइम्यूनिटी के ग्लाइकेन सिद्धांत को पेश किया, जो इनमें से कुछ संबंधों की व्याख्या करता है।
हमारे भोजन में ग्लाइकेन प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को गति प्रदान कर सकता है
लाल मांस के सेवन को एथेरोस्क्लेरोसिस और मधुमेह जैसी बीमारियों से जोड़ने वाले कई अध्ययन हुए हैं, लेकिन वे हाल तक यह नहीं दिखा पाए हैं कि ऐसा क्यों या कैसे होता है। एक दिलचस्प अध्ययन पता चलता है कि अपराधी एक चीनी थी जिसका बोझिल नाम, गैर-मानवीय सियालिक एन-ग्लाइकोलिन्यूरैमिनिक एसिड, या संक्षेप में Neu5Gc था। Neu5Gc मनुष्यों को छोड़कर सभी स्तनधारियों में पाया जाता है, क्योंकि शुरुआती मानव जो Neu5Gc बना सकते थे, उनकी मृत्यु एक प्राचीन काल में हुई थी मलेरिया परजीवी.
हालाँकि, हालाँकि अब हमारे पास Neu5Gc का उत्पादन करने की क्षमता नहीं है, फिर भी हमारे शरीर में अभी भी इसे हमारी कोशिकाओं पर ग्लाइकेन में शामिल करने की क्षमता है यदि हम इसे लाल मांस खाने से प्राप्त करते हैं। एक बार जब यह हमारी कोशिकाओं के ग्लाइकेन कोट का हिस्सा बन जाता है, तो हमारी कोशिकाओं के चारों ओर एक "विदेशी" पदार्थ - Neu5Gc - होता है। यह पूरे शरीर में सूजन पैदा कर सकता है क्योंकि हमारी प्रतिरक्षा प्रणाली Neu5Gc को "विदेशी" के रूप में पहचानती है और उस पर हमला करती है। इन आंतरिक हमलों के कारण होने वाली पुरानी सूजन दिल का दौरा, स्ट्रोक और यहां तक कि कैंसर का कारण बन सकती है।
हमारा शरीर हजारों अद्वितीय ग्लाइकेन को संश्लेषित करता है, अक्सर साधारण चीनी निर्माण ब्लॉकों से बनी शाखाओं वाली संरचनाओं के साथ। प्रोटीन या वसा को दर्जनों अद्वितीय ग्लाइकेन द्वारा भी संशोधित किया जा सकता है। ये अनगिनत संयोजन ग्लाइकेन की मैपिंग को एक कठिन कार्य बनाते हैं क्योंकि हमें सैकड़ों हजारों ग्लाइकेन पैटर्न का विश्लेषण करने के लिए एक व्यावहारिक और कुशल तरीके की आवश्यकता होती है।
हमारी शोध टीम ने अब मानव ग्लाइकोम की तेजी से और मजबूती से निगरानी करने के तरीके विकसित किए हैं। नमूना प्रसंस्करण में इंजीनियरिंग प्रगति और सुधारों का लाभ उठाकर, हमारी तकनीक एक साथ हजारों ग्लाइकेन की निगरानी कर सकती है, जो हमें स्वस्थ नियंत्रण और विभिन्न प्रकार की बीमारियों वाले रोगियों की कोशिकाओं में ग्लाइकेन को चिह्नित करने की अनुमति देती है। हमारा लक्ष्य इस डेटा का उपयोग पूर्वानुमानित मॉडल विकसित करने के लिए करना है ताकि चिकित्सकों को सभी मानव रोगों का निदान और उपचार करने में मदद मिल सके। हमारा मानना है कि जैसे ही हम "शुगर कोड" को अनलॉक करेंगे, चिकित्सा प्रगति की एक नई लहर आएगी।
के बारे में लेखक
इमैनुअल मावेराकिस, एसोसिएट प्रोफेसर- मेडिकल माइक्रोबायोलॉजी और इम्यूनोलॉजी और त्वचाविज्ञान विभाग | सदस्य- स्वास्थ्य संस्थान के लिए खाद्य पदार्थ | सदस्य- व्यापक कैंसर केंद्र | निदेशक- ऑटोइम्यूनिटी | निदेशक- प्रतिरक्षा निगरानी कोर, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, डेविस; कार्लिटो लेब्रिला, रसायन विज्ञान के प्रतिष्ठित प्रोफेसर, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, डेविस, और जेनी वांग, क्लिनिकल रिसर्च फेलो, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, डेविस | मेडिकल छात्र, अल्बर्ट आइंस्टीन कॉलेज ऑफ मेडिसिन, येशिवा विश्वविद्यालय
यह आलेख मूलतः पर प्रकाशित हुआ था वार्तालाप। को पढ़िए मूल लेख.
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