6.3 मिलियन कोशिका-केंद्रकों का एटलस आठ मस्तिष्क विकारों की तुलना करता है

1,494 दाताओं के मस्तिष्क ऊतक से बनाए गए मानचित्र में 6.3 मिलियन से अधिक कोशिका-केंद्रक शामिल किए गए और उन्हें 65 उपप्रकारों में व्यवस्थित किया गया। इस पूरी समूह-संख्या के भीतर, 1,160 दाताओं के एक उपसमूह — जिनमें तुलना किए गए निदानों से रहित 319 नियंत्रण शामिल थे — ने आठ विकारों के बीच तुलनाओं का आधार दिया। 23 सितंबर को Nature में प्रकाशित यह अध्ययन तंत्रिका-अपक्षयी रोगों, मनोभ्रंशों और मनोरोग संबंधी विकारों को एक ही कोशिकीय संदर्भ में रखता है।

नमूने डॉर्सोलेटरल प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स से आए, जो माथे के पीछे स्थित क्षेत्र है और योजना बनाने, निर्णय लेने, कार्यशील स्मृति तथा व्यवहार के नियमन में भाग लेता है। मस्तिष्क में अलग-अलग कार्यों और कोशिका प्रकारों वाले क्षेत्र होते हैं, और यह चयन कई निदानों के लिए प्रासंगिक एक क्षेत्र को उच्च विभेदन पर जांचने देता है। ऊतक मृत्यु के बाद दान किए गए और तीन संग्रहों में संरक्षित किए गए, जिनमें NIH NeuroBioBank और Rush Alzheimer’s Disease Center शामिल हैं।

PsychAD संघ के Donghoon Lee, Mikaela Koutrouli, Nicolas Y. Masse और उनके सहयोगियों ने उन संकेतों को अलग करने के लिए एकल-केंद्रक आरएनए अनुक्रमण का उपयोग किया, जो पूरे ऊतक के विश्लेषण में आपस में मिल जाते। केंद्रक में डीएनए और जीन के सक्रिय होने पर बनने वाले आरएनए अणुओं का एक हिस्सा रहता है। इन आरएनए को मापने से पता चलता है कि प्रत्येक कोशिका प्रकार में कौन-से आनुवंशिक निर्देश अधिक या कम सक्रिय थे; न्यूरॉनों को आपस में संवाद कराने वाले विद्युत आवेग अलग परिघटना हैं। वर्गीकरण से आठ बड़े वर्ग, 27 उपवर्ग और 65 कोशिकीय उपप्रकार बने।

पूरे समूह में शून्य से 108 वर्ष तक के दाता थे, जिनमें 723 पुरुष और 771 महिलाएं थीं। 30% से अधिक — 509 लोगों — की आनुवंशिक वंशावली गैर-यूरोपीय थी, जो कई ऐतिहासिक मस्तिष्क बैंकों की तुलना में अधिक व्यापक संरचना है। मॉडलों ने अलग-अलग अनुमान लगाया कि कितनी भिन्नता कोशिका, दाता, निदान और तकनीकी कारकों से जुड़ी थी। यह समायोजन ऊतक के मूल संग्रह जैसी भिन्नताओं का हस्तक्षेप घटाता है, लेकिन जटिल जैविक नमूनों की तुलना में निहित अनिश्चितता को बनाए रखता है।

तुलनात्मक उपसमूह में अल्जाइमर रोग, व्यापक लेवी बॉडी रोग, संवहनी मनोभ्रंश, पार्किंसन रोग, टाउपैथी — टाउ प्रोटीन के असामान्य संचय से चिह्नित अवस्था —, फ्रंटोटेम्पोरल मनोभ्रंश, स्किजोफ्रेनिया और द्विध्रुवी विकार शामिल थे। साझा संदर्भ ने पहले कई निदानों में बार-बार आने वाली प्रक्रियाओं और फिर किसी एक रोग या विशिष्ट कोशिका प्रकार में केंद्रित परिवर्तनों को खोजना संभव बनाया।

सबसे व्यापक समानताएं मूलभूत कार्यों में थीं, जैसे जीन के निर्देश ले जाने वाले संदेशवाहक आरएनए को संसाधित करना और प्रोटीन को उस स्थान तक पहुंचाना जहां उन्हें काम करना है। इन व्यापक संकेतों का अनुमान लगाकर उन्हें अलग करने के बाद, अल्जाइमर, लेवी बॉडी रोग, संवहनी मनोभ्रंश और पार्किंसन ने आनुवंशिक तथा जीन-गतिविधि की सबसे अधिक समानता वाला समूह बनाया। यहां समानता का अर्थ पैटर्नों के बीच सांख्यिकीय समानता है; हर रोग की अपनी विशिष्ट अभिव्यक्तियां और क्षतियां बनी रहती हैं।

अधिक गंभीर अल्जाइमर वाले मस्तिष्कों में एटलस ने न्यूरॉनों की कम मात्रा और प्रतिरक्षा तथा संवहनी कोशिकाओं की अधिक सापेक्ष उपस्थिति दर्ज की। उदाहरण के लिए, माइक्रोग्लिया वहां रहने वाली प्रतिरक्षा कोशिका-आबादी है, जो मस्तिष्क ऊतक की निगरानी करती और क्षति पर प्रतिक्रिया देती है। दाताओं के बीच अंतर कुल ट्रांसक्रिप्टोमिक भिन्नता के 7.5% के लिए जिम्मेदार थे, यानी पूरे समूह में मापी गई आरएनए मात्राओं की भिन्नता के लिए। यह संख्या नमूने की आणविक विविधता बताती है, किसी व्यक्ति को सौंपे गए जोखिम या गंभीरता का कोई स्थिर हिस्सा नहीं।

एटलस अब परिभाषित कोशिकाओं में उन प्रक्रियाओं का पता लगाने के लिए एक खुली सूची देता है, जिनका कार्यात्मक परीक्षण होना चाहिए। अगले कदमों में यह जांचना शामिल है कि क्या ये संबंध रोगों की प्रगति में भाग लेते हैं, अन्य मस्तिष्क क्षेत्रों में विश्लेषण दोहराना और जीवित लोगों में समय के साथ संकेतकों का अनुसरण करना। 1,494 दाता → 6.3 मिलियन से अधिक केंद्रक → 65 उपप्रकार → तुलनाओं में 1,160 प्रतिभागियों के क्रम को व्यवस्थित करके, अध्ययन परिकल्पनाएं, संभावित जैव-संकेतक और अनुसंधान के संभावित लक्ष्य चुनने के लिए अधिक सटीक आधार देता है।