जापानी ने नेमाटोड न्यूरॉन्स को चिह्नित करने का एक तरीका ढूंढ लिया है

कुछ हफ्ते पहले, हमने अमेरिकी वैज्ञानिकों के काम का वर्णन करते हुए एक लेख प्रकाशित किया था जो ड्रोसोफिला मस्तिष्क का मानचित्र बनाने में सक्षम थे। इसमें 12 साल और 40 मिलियन डॉलर लगे, लेकिन परिणाम इसके लायक था, क्योंकि यह परियोजना आपको बेहतर समझने की अनुमति देती है कि जीवित जीवों का तंत्रिका तंत्र कैसे काम करता है।

अब यह जापानी वैज्ञानिकों द्वारा एक दिलचस्प परियोजना के बारे में ज्ञात हो गया, जो नेमाटोड्स केनोरहेबडाइटिस एलिगेंस के न्यूरॉन्स को लेबल करना सीख गया। ये कीड़े हैं, जिनमें से तंत्रिका तंत्र केवल 302 न्यूरॉन्स के होते हैं, इसलिए अधिक जटिल जीवित जीवों के मामले में उनके काम की निगरानी करना बहुत आसान है।

जापानी उन कृमियों को बाहर लाने में सक्षम थे जिनकी तंत्रिका तंत्र मार्करों का एक निश्चित समूह व्यक्त करता है। इसके अलावा, एक एल्गोरिथ्म विकसित किया गया था जो कृमि न्यूरॉन्स के काम को ट्रैक करता है, जो अर्ध-स्वचालित मोड में व्यक्तिगत कोशिकाओं की गतिविधि की पहचान करता है। दुर्भाग्य से, इन सरल जीवित जीवों के मामले में भी, कीड़े के जीवन में शामिल सभी न्यूरॉन्स को निर्धारित करना संभव नहीं था।



लेकिन ज्यादातर न्यूरॉन्स पहचानने में सक्षम थे। C. एलिगेंस व्यक्तिगत न्यूरॉन्स और पूरे नेटवर्क दोनों के संचालन को ट्रैक करने के लिए एक उत्कृष्ट विकल्प है। वैज्ञानिकों ने कृमि के तंत्रिका तंत्र का एक मॉडल संकलित किया है, जो व्यक्तिगत न्यूरॉन्स पर नज़र रखता है।

दिलचस्प है, वयस्क कीड़े में, व्यक्तिगत न्यूरॉन्स का स्थान भिन्न हो सकता है। युवा व्यक्तियों में, अंतर बहुत महत्वपूर्ण नहीं है, लेकिन वयस्क नेमाटोड में, हां, इसलिए, तंत्रिका कोशिकाओं की पहचान करने की प्रक्रिया जटिल है। हालांकि, वैज्ञानिकों ने कीड़े के पूरे तंत्रिका तंत्र के काम की कल्पना करने में सक्षम थे, जिसमें आराम और आंदोलन की स्थिति भी शामिल थी।

यह निर्धारित करने के लिए कि कौन से न्यूरॉन किसके लिए जिम्मेदार हैं, वैज्ञानिकों ने विशिष्ट मार्करों का उपयोग करने का निर्णय लिया। लेकिन वे पूरी तस्वीर नहीं देते हैं, क्योंकि इस तरह की विधि केवल व्यक्तिगत उप प्रणालियों के संचालन की निगरानी के लिए उपयुक्त है। प्रत्येक व्यक्ति कोशिका की पहचान करने के लिए बहुत अधिक कोशिकाओं का उपयोग किया जाना चाहिए।

यह परियोजना फुहुई लांग द्वारा शुरू की गई थी, जो नेमाटोड लार्वा के 3 डी एटलस को संकलित करने में कामयाब रही। उन्होंने 558 कृमि कोशिकाओं के 357 स्थान का उल्लेख किया, साथ ही संभावित स्थान विकल्प भी। लेकिन सिर के तंत्रिका नोड के न्यूरॉन्स वर्णित नहीं हैं। कारण यह है कि उनका घनत्व आधुनिक निगरानी विधियों के लिए स्वीकार्य संकेतक से अधिक है।

इसलिए, वैज्ञानिकों ने पहचानकर्ताओं का एक नया सेट बनाने का फैसला किया। स्थिति से बाहर निकलने के लिए, जापानियों ने विशेष फ्लोरोसेंट लेबल वाले कुछ प्रमोटरों की पहचान की। एक प्रमोटर डीएनए का एक विशिष्ट क्षेत्र है जिसका उपयोग प्रतिलेखन की शुरुआत के रूप में किया जाता है। विभिन्न कोशिकाओं को अलग-अलग प्रमोटरों द्वारा विशेषता दी जाती है। यदि वांछित है, तो आप फ्लोरोसेंट प्रोटीन का उपयोग कर सकते हैं जो एक निश्चित प्रमोटर की अभिव्यक्ति होने पर काम करते हैं।

नेमाटोड तंत्रिका तंत्र के सिद्धांत का मूल्यांकन करने के लिए वैज्ञानिकों ने इस विशेष विधि को चुनने का फैसला किया। इस प्रकार, विशेषज्ञों ने 311 कीड़ों की तंत्रिका कोशिकाओं में 35 विभिन्न प्रमोटरों की अभिव्यक्ति की निगरानी की। उसके बाद, वैज्ञानिकों ने विभिन्न कीड़ों में एक ही कोशिकाओं के स्थानों की तुलना करने का फैसला किया। कीड़े के शरीर में अलग-अलग तरीकों से रखी जा सकने वाली कोशिकाओं को अलग-थलग कर दिया गया है।

परियोजना का अंतिम चरण बड़ी संख्या में कोशिकाओं के काम के लिए जिम्मेदार तीन प्रमोटरों का अलगाव था, और फिर फ्लोरोसेंट कोशिकाओं को कोशिकाओं के बंधन, जिससे नेमाटोड में तंत्रिका कोशिकाओं की इष्टतम संख्या निर्धारित करना संभव हो गया।

इसके अलावा, वैज्ञानिक सी। एलिगेंस की एक नई लाइन के न्यूरॉन्स के निर्धारण के लिए एक स्वचालित एल्गोरिथ्म बनाने में सक्षम थे। यह पृथक मार्करों की अभिव्यक्ति और नेमाटोड तंत्रिका कोशिकाओं की स्थिति की तुलना करता है। यदि आवश्यक हो, तो आप मैन्युअल रूप से न्यूरॉन्स की परिभाषा को समायोजित कर सकते हैं।



नतीजतन, विशेषज्ञ अभिव्यक्ति पैटर्न द्वारा वर्म के ऊपरी शरीर में अधिकांश न्यूरॉन्स को निर्धारित करने में सक्षम थे। कोशिकाओं की स्थिति, जैसा कि यह निकला, अस्थिर है, लेकिन वैज्ञानिकों ने कोशिकाओं के जोड़े की पहचान की है जो अक्सर कृमि के शरीर में पास होते हैं, इसलिए आप सेल स्थान के पैटर्न की पहचान कर सकते हैं।

नतीजतन, वैज्ञानिकों ने एक एल्गोरिथ्म बनाया जो सक्रिय न्यूरॉन्स को सही ढंग से निर्धारित करता है। सटीकता लगभग 78% थी। यह सच है कि कुछ कोशिकाएँ अज्ञात बनी हुई हैं, वे एटलस में नहीं हैं। कुछ कोशिकाएं आम तौर पर केवल बहुत कम संख्या में नेमाटोड के शरीर में पाई जाती थीं।



निकट भविष्य में, वैज्ञानिक बहुत अधिक संख्या में व्यक्तियों का अध्ययन करने जा रहे हैं। नियमित प्रयोग विशिष्ट प्रमोटरों को प्रकट करेंगे और तैयार कृमि कोशिकाओं के मार्कर के डेटाबेस को पूरक करेंगे।