👇🏼 👨🏿‍⚖️ 👨🏾‍🏭 वृद्धावस्था और विभिन्न विकृति विज्ञान के बायोमार्कर के रूप में एक्स्ट्रासेलुलर डीएनए 🍨 🐝 🧙🏽

हमने आपको पहले ही microRNA परिसंचारी के बारे में बताया है , लेकिन एक और समान रूप से शांत चीज है - बाह्य परिचालित डीएनए (अंग्रेजी सेल-फ्री डीएनए, परिसंचारी डीएनए)। इसे 1948 में खोला गया था। अब उसके प्रति रुचि तेज हो गई है, और यह वास्तव में मामला है।

एक्सट्रासेल्युलर डीएनए (सीएफडीएनए) कई शरीर के तरल पदार्थों में पाया जाता है: प्लाज्मा और सीरम, मूत्र, लार, श्लेष, पेरिटोनियल और मस्तिष्कमेरु द्रव में।
हम दो तरल पदार्थों में cfDNA की सुविधाओं पर विचार करेंगे: रक्त और मूत्र। यह स्पष्ट है कि यह निदान के लिए अधिक सुविधाजनक है।

शरीर में cfDNA के स्रोत

जैसा कि यह ज्ञात हो गया है, cfDNA रक्त में एपोप्टोटिक बॉडी, माइक्रोवेस्कूल, न्यूक्लियोसोम, एक्सोसोम, न्यूक्लियोप्रोटीन कॉम्प्लेक्स के साथ रक्त प्रोटीन के एक हिस्से के रूप में घूमता है और, संभवतः मुक्त रूप में।

ऐसा माना जाता है कि रक्त में सीएफडीएनए के कारण कोशिका मृत्यु की प्रक्रिया, लाल रक्त कोशिकाओं की परिपक्वता, कोशिकाओं द्वारा डीएनए का स्राव, साथ ही बैक्टीरिया और वायरस हैं। हम इस बात पर ध्यान देते हैं कि अंतिम स्रोत, बैक्टीरिया और वायरस के डीएनए, परिसंचारी डीएनए के कुल पूल में बहुत ही महत्वपूर्ण योगदान देते हैं, और संक्रमण के दौरान बहिर्जात डीएनए का स्तर कई टन पीपी / एमएल से अधिक नहीं होता है। जबकि, आधुनिक आंकड़ों के अनुसार, स्वस्थ शरीर में cfDNA का सामान्य स्तर प्लाज्मा में 3-44 एनजी / एमएल और रक्त सीरम में 50-100 एनजी / एमएल होता है।

शरीर में cfDNA का एक महत्वपूर्ण हिस्सा एपोप्टोसिस, नेक्रोसिस और नेटोसिस के दौरान कोशिका मृत्यु से उत्पन्न होने की संभावना है। क्रमिक सेल डेथ (एपोप्टोसिस) के माध्यम से एक वयस्क में हर दिन लगभग एक सौ अरब कोशिकाएं मर जाती हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रति दिन लगभग 1 ग्राम डीएनए का ह्रास होता है।

एपोप्टोसिस की प्रक्रिया में, परमाणु डीएनए को एक विशेष एंजाइम, DNase द्वारा क्लीवेज किया जाता है। उसके बाद, कई न्यूक्लियोसोम की लंबाई के साथ डीएनए के टुकड़े दिखाई देते हैं (180-200 बीपी, बीपी - न्यूक्लियोटाइड जोड़े), जिन्हें एपोप्टोटिक निकायों (एपोप्टोसिस के बाद विशेष पैकेजिंग) के हिस्से के रूप में मैक्रोफेज द्वारा निपटाया जाना चाहिए। हर कोई जानता है कि हमारे डीएनए में न्यूक्लियोटाइड जोड़े (एडेनिन-थाइमिन और गुआनिन-साइटोसिन) एक अरब बार दोहराए जाते हैं। न्यूक्लियोसोम क्रोमेटिन में विशेष संरचनाएं हैं, जिसमें हिस्टोन प्रोटीन होता है, जिस पर एक डीएनए स्ट्रैंड घाव होता है और डेढ़ बदल जाता है।

फिर अजीब बात होती है। अज्ञात कारणों से, मृत कोशिकाओं के डीएनए का हिस्सा मैक्रोफेज के साथ मिलने से बचता है और रक्तप्रवाह में प्रवेश करता है। अलग-अलग समय में, cfDNA [1,2] की दत्तक प्रकृति की पुष्टि के लिए प्रयोग किए गए थे।

जब स्वस्थ दाताओं के cfDNA को जेल वैद्युतकणसंचलन द्वारा अलग किया जाता है, तो 180-200 बीपी के टुकड़े की लंबाई के अनुरूप बैंड का पता लगाया जाता है। और लंबाई जो इस संख्या के गुणक हैं, जो एपोप्टोसिस के दौरान क्रोमैटिन के इंटर्न्यूक्लोसोम दरार से मेल खाती है। मां के रक्त में भ्रूण के डीएनए का पता लगाना भी cfDNA [3] के स्रोत के रूप में एपोप्टोसिस के पक्ष में बोलता है।

आम तौर पर, नेक्रोसिस सीएफडीएनए की उपस्थिति में कम महत्वपूर्ण योगदान देता है, गंभीर चोटों में इसकी संख्या बढ़ जाती है। प्लाज्मा में नेक्रोटिक cfDNA को लंबे टुकड़ों के रूप में पाया जाता है - लंबाई में 10 हजार बीपी से अधिक। पीसीआर (पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन) का उपयोग करना एपोप्टोसिस के कारण नेक्रोसिस और छोटे टुकड़ों से उत्पन्न सीएफडीएनए के लंबे टुकड़ों के बीच अंतर करना संभव है।

एपोप्टोसिस और नेक्रोसिस के अलावा, एक और अल्प-ज्ञात प्रकार की कोशिका मृत्यु है, जो सीएफडीएनए - नेटोसिस (नेटोसिस) का एक स्रोत है।

नेटोसिस के साथ, न्युट्रोफिल कोशिकाएं विशेष नेटवर्क जैसी संरचनाओं को बाहर निकालती हैं, बाह्य न्यूट्रोफिल जाल (एनईटी, न्यूट्रोफिल एक्सट्रासेल्युलर ट्रैप), जिसका कार्य शरीर में प्रवेश करने वाले रोगज़नक़ को निष्क्रिय करना है: वायरस, कवक और बैक्टीरिया। इस मामले में, न्यूट्रोफिल मर जाता है, डीएनए, हिस्टोन, विभिन्न प्रोटीन और एंजाइमों को बाह्य अंतरिक्ष में फेंक देता है। यह ज्ञात है कि कभी-कभी नेट प्रक्रिया प्रकृति में विकृति है, जो घनास्त्रता, हृदय और ऑटोइम्यून रोगों के विकास में योगदान करती है, साथ ही साथ कैंसर भी।

हाल ही में, 2018 में, यह पता चला कि एचआईवी संक्रमण के मामले में, अति सक्रिय न्युट्रोफिल, नेट तंत्र और नेटोसिस होते हैं। नतीजतन, न्यूट्रोफिल, सीडी 4 + और सीडी 8+ टी कोशिकाओं, बी कोशिकाओं और मोनोसाइट्स के नेटवर्क द्वारा कब्जा किए गए प्रतिरक्षा कोशिकाओं की एक व्यापक मौत हुई, और सहवर्ती हृदय विकृति के विकास [4]।

सीएफडीएनए का एक अन्य संभावित स्रोत सामान्य और ट्यूमर कोशिकाओं द्वारा डीएनए स्राव है। 1972 में, लिम्फोसाइटों द्वारा डीएनए के सक्रिय विमोचन का सबूत बाह्य माध्यम [5] में प्राप्त किया गया था।

कोशिकीय माध्यम में कोशिकाओं द्वारा डीएनए की रिहाई के रूप में इस तरह की घटना की उपस्थिति सेल झिल्ली के माध्यम से डीएनए के हस्तांतरण के लिए विशेष तंत्र के अस्तित्व का सुझाव देती है। अध्ययन के दौरान, यह पाया गया कि लिम्फोसाइटों से डीएनए की रिहाई Ca2 + और Mg2 + आयनों की कमी की पृष्ठभूमि के खिलाफ ट्रिप्सिन, pronase और प्लास्मिन की सक्रिय कार्रवाई के साथ होती है। कैल्शियम आयनों की एक अतिरिक्त कोशिका [6] से डीएनए के बाहर निकलने को रोकता है।

कज़ान स्टेट यूनिवर्सिटी के रूसी जैव रसायनविदों के अनुसार, रक्त में cfDNA का एक अन्य संभावित स्रोत, साइटोप्लाज्मिक डीएनए का पूरी तरह से अज्ञात रूप हो सकता है, जो परमाणु और माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए से अलग हो सकता है - मानव द्विध्रुवीय मानव लिम्फोसाइटों के झिल्ली से जुड़े डीएनए (डीफ्लोइड मानव लिम्फोसाइट्स के मेम्ब्रेन-एसोसिएटेड डीएनए) ) [7]।

इस तथ्य के बावजूद कि इस प्रकार के डीएनए की खोज 1971 में की गई थी, यह अभी भी अस्पष्टीकृत है, और इस पर समान लेखकों द्वारा कुछ ही काम किए गए हैं, हालांकि पीएनएएस और प्रकृति में।

अब्रामोवा की धारणा के अनुसार Z.I. एट अल।, cfDNA का कुछ हिस्सा इस साइटोप्लाज्मिक डीएनए से बन सकता है, जैसा कि परमाणु और माइटोकॉन्ड्रियल [6] से अलग cfDNA के कुछ अंशों की चारित्रिक विशेषताओं से संकेत मिलता है।

अंजीर। 1 विभिन्न तरीकों से cfDNA प्रचलन में है।

CfDNA के जीव विज्ञान के सभी पहलुओं (इम्यूनोमॉड्यूलेटरी प्रभाव, कोशिका की सतह पर cfDNA का स्वागत, आदि) के बारे में अधिक विवरण प्रोफेसर कोज़लोव V.A द्वारा एक विस्तृत समीक्षा में पाया जा सकता है। (रिसर्च इंस्टीट्यूट ऑफ क्लिनिकल इम्यूनोलॉजी एसबी रैमएस) [8]।

विभिन्न पैथोलॉजी के लिए एक बायोमार्कर के रूप में एक्स्ट्रासेलुलर डीएनए

लॉजिक बताता है कि cfDNA का स्तर उन विकृतियों के साथ बदलना चाहिए जो बड़े पैमाने पर कोशिका मृत्यु के साथ होती हैं। कई अध्ययनों ने ऑटोइम्यून बीमारियों (प्रणालीगत ल्यूपस एरिथेमेटोसस, प्रणालीगत स्क्लेरोडर्मा, संधिशोथ गठिया, आदि) के विकास के साथ सीएफडीएनए स्तरों में उल्लेखनीय वृद्धि दिखाई है और एक निश्चित ऑटोइम्यून पैथोलॉजी [8-10] की सीएफडीएनए ठेठ की विशिष्ट विशेषताएं हैं।

यह भी ज्ञात है कि तीव्र रोधगलन में, जो नेक्रोसिस और एपोप्टोसिस दोनों के प्रकार से हृदय की कोशिकाओं की मृत्यु के साथ होता है, cfDNA के स्तर में भी वृद्धि होती है। और यह संभावित नैदानिक मूल्य का था, क्योंकि जटिलताओं को विकसित करने वाले रोगियों में उन लोगों की तुलना में उच्च स्तर था जो बेहतर [11] ठीक हो रहे थे।

जिन रोगियों में तीव्र आघात होता है, रक्त प्लाज्मा में cfDNA की एकाग्रता, 24 घंटों के भीतर मापी जाती है, वे स्ट्रोक की गंभीरता के साथ संबंधित होते हैं और उन रोगियों में भी मृत्यु के परिणाम की भविष्यवाणी करने वाले और परिणाम की गंभीरता की भविष्यवाणी करने वाले के रूप में कार्य कर सकते हैं, जिन्हें न्यूरोइमेजिंग विधियों द्वारा पता नहीं किए गए परिवर्तन दिखाई देते हैं [12,13] ।

यह ज्ञात है कि cfDNA को बड़ी संख्या में गुआनिन-साइटोसिन (जीसी) अनुक्रमों की उपस्थिति की विशेषता है, जो कि एडेनिन-थाइमिन डीएनए के टुकड़ों की तुलना में न्यूक्लियस द्वारा विनाश के लिए अधिक प्रतिरोधी हैं। इस प्रकार, जीनोम के एक विशिष्ट जीसी-समृद्ध अनुक्रम की सामग्री - राइबोसोमल दोहराव के पारगमन क्षेत्र - परमाणु डीएनए में इस दोहराने की सामग्री की तुलना में कई गुना अधिक है [14]।

और पुरानी विकृति में कोशिका मृत्यु (कोरोनरी हृदय रोग, धमनी उच्च रक्तचाप, ऑटोइम्यून पैथोलॉजी) की सक्रियता के साथ, रक्त एफसीडीएनए में इन जीसी-समृद्ध मार्कर अनुक्रमों की सामग्री 10 या अधिक बार बढ़ जाती है [15]। यह जीसी-समृद्ध राइबोसोमल डीएनए के मापदंडों को cfDNA के एक भाग के रूप में एक कालानुक्रमिक रूप से होने वाली रोग प्रक्रिया के बायोमार्कर के रूप में उपयोग करना संभव बनाता है।

कैंसर के खिलाफ लड़ाई में, कार्य जल्द से जल्द संभव चरण में एक ट्यूमर का पता लगाने के लिए है। यहाँ, cfDNA ट्यूमरजेनसिस के बायोमार्कर के रूप में अत्यधिक रुचि है।

निदान किए जाने से बहुत पहले ही रोगियों के रक्त में ट्यूमर fcDNA में पॉइंट म्यूटेशन का पता चला था [16]।

ऑन्कोलॉजी में cfDNA के स्तर के बारे में, कार्सिनोजेनेसिस में ccDNA- विशिष्ट म्यूटेशन की खोज करना, जैसे कि oncogenes KRAS, HER2, BRCA1, APC, PIK3CA, BRAF, आदि, ccDNA में एक मार्कर के रूप में माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए का उपयोग करते हुए, विशेषता आनुवंशिक और एपिगेनेटिक परिवर्तनों का अध्ययन करते हैं। cfDNAs, जैसे कि अल्लू प्रेरक तत्वों के हाइपोमेथिलेशन, ट्यूमर की स्थिति में, cfDNA के "अखंडता सूचकांक" का उपयोग और अन्य पहलुओं को वसीलीवा एट अल।, गोंजालेज-मासिया एट अल के कार्यों में पाया जा सकता है। [१], १]]।

यह स्थापित किया गया है कि cfDNA परमाणु डीएनए की तुलना में प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों (ROS) के प्रभाव में एक बहुत मजबूत ऑक्सीकरण राज्य द्वारा विशेषता है।

इस प्रकार, प्रसिद्ध डीएनए ऑक्सीकरण मार्कर, 8-ओएचजीजी की सामग्री, परमाणु डीएनए की संरचना में सामान्य रूप से और विभिन्न विकृति के लिए 1 से 10 प्रति मिलियन न्यूक्लियोटाइड से भिन्न होती है, और सीएफडीएनए में इस मार्कर की सामग्री प्रति मिलियन न्यूक्लियोटाइड 300 या अधिक है। [19]।

सीएफडीएनए में 8-ऑक्सोडजी की सामग्री में तेज वृद्धि ऑन्कोलॉजी और हृदय रोगों में स्थापित की गई थी, जो ऑक्सीडेटिव तनाव के साथ होती हैं, और प्रति मिलियन न्यूक्लियोटाइड्स [20] पर 3000 8-ऑक्सोडजी के मूल्यों तक पहुंच सकती हैं।

सामान्य तौर पर, यह माना जाता है कि सीएफडीएनए में 8-ओएचडीजी का स्तर शरीर में कुल ऑक्सीडेटिव तनाव का एक संवेदनशील मार्कर है।

अंजीर। 2. बाह्य कोशिकीय डीएनए का प्रसार - विभिन्न रोग स्थितियों में एक मार्कर, साथ में कोशिका मृत्यु में वृद्धि।

एक मोबाइल तत्व के रूप में एक्स्ट्रासेलुलर डीएनए

आंतरिक प्रक्रियाओं में सीएफडीएनए की भूमिका के अध्ययन में एक प्रमुख और बहुत महत्वपूर्ण सफलता 3 साल पहले हुई थी। 2015 में, शोधकर्ताओं के एक समूह ने एक रोमांचक खोज की, जिससे पता चला कि मोबाइल आनुवंशिक तत्वों की तरह cfDNA, परमाणु डीएनए पर आक्रमण करने और जीनोम में उत्परिवर्तन का कारण बनने में सक्षम है [21]। यह सब बहुत आश्चर्य की बात है।

पहले के कार्यों में, यह पहले से ही दिखाया गया था कि रक्त से ट्यूमर डीएनए में परमाणु डीएनए को एकीकृत करने की क्षमता हो सकती है। माउस फाइब्रोब्लास्ट्स को बृहदान्त्र कैंसर के रोगियों से लिए गए प्लाज्मा में रखा गया था, जिसके बाद एपोप्टोसिस में शामिल k53 ras oncogenes और जीन को माउस कोशिकाओं के डीएनए में पाया गया था, और कोशिकाएं स्वयं oncogeneed (स्वस्थ चूहों में कैंसर के कारण) थीं [22] ]। यह इंगित करता है कि प्लाज्मा से डीएनए को उसमें रखी गई कोशिकाओं द्वारा अवशोषित और एकीकृत किया गया था। यह कथित घटना - रक्त में परिसंचारी vcDNA से ओंकोजीन की स्वस्थ कोशिकाओं द्वारा उठाव - मेटास्टेसिस की प्रक्रिया के लिए जिम्मेदार हो सकती है और इसे "जीनोमेस्तैसिस" कहा जाता है।

एक अन्य काम में, एक पुरुष भ्रूण को ले जाने वाली महिला के मस्तिष्क में Y गुणसूत्र के लिए विशिष्ट DYS14 जीन के टुकड़ों के अवशोषण और एकीकरण पर डेटा प्रस्तुत किया गया [23]।

2015 के एक अध्ययन में, वैज्ञानिकों ने ट्रैक किया कि कैंसर के रोगियों और स्वस्थ लोगों से लिए गए फ़्लुएंक्स् ट लेबल को कैसे आसानी से इन विट्रो प्रयोगों (यानी, एक जीवित जीव के बाहर, सेल संस्कृतियों में) में मुरीन फाइब्रोब्लास्ट के परमाणु डीएनए में आसानी से डाला गया। इसके अलावा, मानव cfDNA कई मिनटों के लिए माउस कोशिकाओं के नाभिक में स्थानीयकृत था, और लगभग 100% माउस कोशिकाओं के नाभिक ने 30 मिनट के लिए फ्लोरोसेंट संकेत दिखाए।

माउस कोशिकाओं के पूरे जीनोम की सीक्वेंसिंग ने इसमें मानव डीएनए के टुकड़ों की उपस्थिति को दिखाया, जिसमें अलु के विशिष्ट मोबाइल तत्व भी शामिल हैं। इसके अलावा, लेखकों ने डीएनए क्षति से उत्पन्न,-H2AX foci का समावेश पाया, साथ ही साथ केस्पासे -3 गतिविधि में वृद्धि और ATM, p53, p21, GADD-34 और DNA लैसेज़ जीन की अभिव्यक्ति को भी पाया। जो सभी एक साथ जीन की अस्थिरता, डीएनए क्षति और एपोप्टोसिस की प्रतिक्रिया की सक्रियता को इंगित करते हैं।

लेखकों ने फिर जीवित जीव पर विवो में विदेशी vcDNA के प्रभाव का परीक्षण किया। मानव cfDNA के साथ चूहे को अंतःशिरा में इंजेक्ट किया गया था, जिसके टुकड़े तब हृदय, फेफड़े, यकृत और चूहों के मस्तिष्क में पाए जाते थे जो इंजेक्शन के 7 दिन बाद बलि देते थे।

इसके अलावा, चूहों को प्रशासित मानव डीएनए के कण रक्त-मस्तिष्क की बाधा को पार करने और मस्तिष्क में प्रवेश करने में सक्षम थे। जैसा कि संस्कृति में कोशिकाओं के मामले में, cfDNA के अंतःशिरा प्रशासन ने γ-H2AX, प्रॉपोपोटिक कास्पेज़ -3 और डीएनए क्षति की प्रतिक्रिया की सक्रियता को शामिल किया। और यह वैज्ञानिकों के अनुसार, डीएनए की क्षति की प्रतिक्रिया है, जो परमाणु में cfDNA के एकीकरण में एक केंद्रीय भूमिका निभाता है।

न्यूक्लियर डीएनए एक दोहरे-असहाय टूटने के रूप में कोशिकी की शुरूआत को मानता है और "पैचिंग" को स्वयं शुरू करता है, जिसमें परिसंचारी डीएनए को इसकी संरचना में शामिल किया जाता है: "डीएनए क्षति की प्रतिक्रिया का सक्रियण कई विषम cDDNAs और खंडित क्रोमैटिन को लंबे समय से गैर-होमोलॉगस कनेक्शन के माध्यम से पुनर्प्राप्ति के भाग के रूप में जोड़ता है।

नतीजतन, लेखक विरोधाभासी निष्कर्ष पर आते हैं: “सर्वव्यापी होने और लगातार होने के कारण, अतिरिक्त परिसंचारी डीएनए के कारण परमाणु डीएनए को नुकसान, उम्र बढ़ने की असामान्यताएं और शरीर की अंतिम मृत्यु से जुड़ी उम्र बढ़ने का मुख्य कारण हो सकता है। इस प्रकार, डीएनए, शायद, जीवन की नींव और जीवन को नष्ट करने वाले के रूप में एक विरोधाभासी भूमिका निभाता है। "

कहने की जरूरत नहीं है, यह निष्कर्ष आज के बुढ़ापे के बारे में सभी विचारों के विपरीत है।

लॉजिक बताता है कि यह परिकल्पना निम्नलिखित निर्भरता के अनुरूप होगी: एक प्रजाति का जीवन जितना लंबा होगा, डीएनए के इस रूप का उतना ही कम और / या इस प्रजाति के लिए कम खतरनाक है।

लेकिन जब तक इस तरह का तुलनात्मक अध्ययन पूरा नहीं हो जाता है, तब तक यह माना जाता है कि लंबे समय तक रहने वाली प्रजातियों (मनुष्यों) और अल्पकालिक (चूहों) cfDNA का उत्पादन, अपेक्षाकृत तुलनात्मक मात्रा में होता है। और बुजुर्गों में इन अणुओं की बढ़ी हुई सांद्रता की खोज अच्छी तरह से हो सकती है, इसके विपरीत, उम्र बढ़ने की प्रक्रिया का एक परिणाम है, और इसके कारण नहीं।

हालांकि यह एक परिणाम है जो कारण को मजबूत कर सकता है। बेलिकोव का लेख पढ़ें।

इसके अलावा, खोज के लेखकों का सुझाव है कि मोबाइल आनुवंशिक तत्वों के एक और वर्ग के लिए cfDNA को जिम्मेदार ठहराया जाए। और फिर, शायद, जानवरों की दुनिया के अकशेरूकीय और कशेरुक प्रतिनिधियों दोनों में क्षैतिज जीन हस्तांतरण के रूप में इस तरह की प्रक्रिया के विकास में व्यापक भागीदारी, इसकी व्याख्या प्राप्त करेगी। इसके लिए धन्यवाद, नवीनतम आंकड़ों में से एक के अनुसार, मानव जीनोम अन्य प्रजातियों से कई दसियों जीन उधार ले सकता है [24]

एक बहुत महत्वपूर्ण सवाल खुला रहता है: सेल में वास्तव में cfDNA कैसे प्रवेश करते हैं? मौजूदा परिकल्पनाओं में यह सुझाव शामिल है कि डीएनए वाले कण झिल्ली में छिद्रों के माध्यम से कोशिकाओं में प्रवेश कर सकते हैं, साथ ही साथ विभिन्न प्रकार के एंडोसाइटोसिस, प्रोटीओग्लीकैन-डिपेंडेंट मैक्रोप्रिनोसाइटोसिस, या झिल्ली प्रोटीन के साथ बातचीत करते समय भी।

मोटापा, सूजन, एक्स-रे और विभिन्न प्रकार के तनाव के लिए एक्स्ट्रासेलुलर डीएनए

एक और दिलचस्प खोज जापानी शोधकर्ताओं द्वारा एक साल बाद की गई थी। वे cfDNA की सक्रिय भागीदारी का वर्णन करने में सक्षम थे, जो सूजन और इंसुलिन प्रतिरोध के विकास में मोटे लोगों में एडिपोसाइट्स की मृत्यु के परिणामस्वरूप रक्त में दिखाई दिया। इन प्रक्रियाओं में cfDNA के साथ बातचीत करने वाला प्रमुख कारक जन्मजात प्रतिरक्षा अणु टॉल-जैसे रिसेप्टर 9 (TLR9) [25] था।

रूसी विज्ञान अकादमी के सैद्धांतिक और प्रायोगिक बायोफिज़िक्स संस्थान से रूसी वैज्ञानिकों की ओर से साज़िश के बिना नहीं। उन्होंने पाया कि एक्स-रे विकिरण और एंटीडायबिटिक ड्रग मेटफॉर्मिन चूहों में cfDNA (परमाणु और माइटोकॉन्ड्रियल) के मूत्र उत्सर्जन में वृद्धि का कारण बनता है।

उनके डेटा से पता चला कि प्रयोगों से पहले, परमाणु fccDNA की मात्रा 40% अधिक थी, और माइटोकॉन्ड्रियल fcDNA में युवा चूहों की तुलना में बुजुर्ग चूहों के मूत्र में 50% अधिक था।

विकिरण के 12 घंटे बाद, युवा चूहों के मूत्र में i-fcDNA और mt-fcDNA की सामग्री, नियंत्रण के साथ क्रमशः 200% और 460% तक बढ़ जाती है, जबकि बुजुर्ग चूहों के मूत्र में 250% और 720% की वृद्धि हुई है।

अन्य चूहों को मेटफॉर्मिन के प्रशासन के 6 घंटे बाद, युवा चूहों के मूत्र में i-cDDNA और mt-fcDNA की मात्रा 25% और 55% और बुजुर्ग चूहों के मूत्र में 50% और 160% तक बढ़ गई थी।

लेखकों के अनुसार, ये आंकड़े बताते हैं कि एक्स-रे और मेटफॉर्मिन चूहे के मूत्र (विशेष रूप से पुराने) में cfDNA में महत्वपूर्ण वृद्धि का कारण बनते हैं, जो ऊतकों में सक्रिय कोशिका मृत्यु के कारण होते हैं। इन परिणामों से यह भी पता चलता है कि संरचनात्मक और कार्यात्मक विकारों वाले पुराने कोशिकाओं की मृत्यु की शुरुआत करते हुए मेटफॉर्मिन एक सेनोलाइटिक के रूप में कार्य कर सकता है [26]।

पिछले साल अक्टूबर में, वैज्ञानिकों ने 18-36 वर्ष की आयु के युवाओं में मानसिक तनाव और शारीरिक गतिविधि के साथ सीएफडीएनए स्तरों के संबंध को ट्रैक किया। परिणामों ने तीव्र मनोदैहिक प्रयोगशाला तनाव (TSST) के बाद cfDNA में दो गुना वृद्धि और ट्रेडमिल पर अभ्यास के बाद cfDNA में पांच गुना वृद्धि (ट्रेडमिल के थकावट की उपलब्धि के साथ) के बाद दिखाया।

शारीरिक थकावट के बाद खून में cfDNA की छोटी मात्रा में वृद्धि, एपोप्टोसिस की विशेषता भी दर्ज की गई।

एक्सट्रासेलुलर माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए ने दोनों तनाव भार के बाद समान वृद्धि दिखाई। इसके अलावा, विभिन्न सेलुलर उत्पत्ति के लिए एक मार्कर के रूप में इस काम में उपयोग किए जाने वाले cfDNA मिथाइलेशन प्रोफाइल विभिन्न तनाव परीक्षणों के लिए काफी भिन्न थे।

मेथिलिकेशन के विश्लेषण के लिए, वैज्ञानिकों ने HOXA5 जीन को विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं में इसकी मिथाइलेशन की विशिष्टता के कारण भ्रूण के विकास में सक्रिय रूप से शामिल किया। तो, यह मांसपेशियों की कोशिकाओं में हाइपरमेथिलिकेशन, मस्तिष्क कोशिकाओं में हाइपोमेथिलेशन, हिप्पोकैम्पल सेल लाइनों और सुसंस्कृत न्यूरॉन्स और रक्त कोशिकाओं में अंतर मिथाइलेशन की विशेषता है।

सीएफडीएनए में एचओएक्सए 5 जीन का मेथिलिकरण मनोवैज्ञानिक तनाव के तुरंत बाद कम हो गया और शारीरिक तनाव के बाद बढ़ गया, जो लेखकों के अनुसार, सक्रिय परमाणु डीएनए रिलीज के विभिन्न सेलुलर स्रोतों को इंगित करता है। [27]।

एक्स्ट्रासेलुलर डीएनए और एजिंग

अब मुख्य बात है। आइए हम उम्र बढ़ने के साथ सीएफडीएनए के स्तरों और विशिष्ट विशेषताओं के बीच संबंधों की जांच करें।

इस संबंध को दर्शाने वाले पहले काम 2011-13 में प्रकाशित हुए थे। टैम्पियर विश्वविद्यालय के फिनिश माइक्रोबायोलॉजिस्ट और इम्यूनोलॉजिस्ट ने 90 साल से अधिक उम्र के लंबे-लंबे गोताखोरों में cfDNA मूल्यों का अध्ययन किया, 90% अध्ययन में भाग लेने वाले, और एक नियंत्रण समूह के रूप में युवा (22-37 वर्ष की आयु वाले)।

उनके काम के परिणामों से पता चला है कि लंबी-नदियों में cfDNA की एकाग्रता युवा लोगों की तुलना में काफी अधिक थी। सीएफडीएनए में भी विशेषता अंतर थे: पुराने लोगों में यह कम आणविक भार के टुकड़ों द्वारा अधिक प्रतिनिधित्व किया गया था, युवा लोगों में यह अधिक उच्च आणविक भार टुकड़े द्वारा प्रतिनिधित्व किया गया था, अर्थात, अब।

निम्नलिखित अध्ययनों में, एक ही समूह ने दिखाया कि cfDNA के स्तर में सूजन के मार्करों के साथ एक स्पष्ट संबंध था (90-वर्ष से अधिक उम्र के लोगों में सी-रिएक्टिव प्रोटीन, सीरम अमाइलॉइड ए (एसएए), आदि) और मृत्यु दर के स्तर के साथ सहसंबद्ध। और यह भी तथ्य यह है कि कुल और हाइपोमेथिलेटेड cfDNA के उच्च स्तर प्रणालीगत सूजन और सीनील एस्टेनिया (फै्रिल्टी) [28-30] के विकास से जुड़े थे।

सीएफडीएनए और उम्र बढ़ने पर सबसे हाल के अध्ययनों में से दो ने इस डीएनए में विशिष्ट एपिगेनेटिक परिवर्तन दिखाए।

उनमें से एक में, वैज्ञानिकों की एक टीम ने विश्लेषण किया कि 23 साल की उम्र के साथ 23 से 61 आयु वर्ग के स्वस्थ लोगों के cfDNA में मोबाइल आनुवंशिक तत्वों LINE-1 और Alu का मिथाइलेशन कैसे हुआ।

LINE-1 तत्व की लंबाई लगभग 6 हजार bp है, जबकि cfDNA के उच्च आणविक भार अंशों की तुलना में 10 हजार bp से अधिक का आकार होता है।

LINE-1 का अर्थ है रेट्रोलेमेंट्स, यानी ऐसे मोबाइल तत्व जो अपने प्रजनन के लिए रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन का उपयोग करते हैं, आरएनए से डीएनए में आनुवंशिक जानकारी का स्थानांतरण। LINE-1 आज ज्ञात जीनोम का एकमात्र मोबाइल तत्व है जो जीनोम में अपनी प्रतियों को फिर से बनाने और स्थानांतरित करने की क्षमता रखता है। इसके अलावा, यह मानव मोबाइल संरचनाओं में सबसे अधिक है: LINE-1 की प्रतियां डीएनए में एक विशाल अनुपात पर कब्जा करती हैं - पूरे जीनोम का पांचवां हिस्सा।

दूसरा तत्व, एलयू, अपने आप जीनोम में नए गुणन नहीं कर सकता है और न ही कर सकता है, और इस प्रक्रिया में LINE-1 तत्व के आनुवंशिक तंत्र पर निर्भर करता है (रेट्रो जीनोम तत्वों के बारे में अधिक जानकारी के लिए, लोकप्रिय मैकेनिक्स ( रेट्रोवायरस: "डीएनए का पांचवां स्तंभ ") में लेख देखें।

अध्ययन के परिणामों से पता चला है कि उम्र बढ़ने के साथ, रेट्रोलाइनमेंट्स लाइन -1 और अलु के मिथाइलेशन में उल्लेखनीय कमी आई है, और धूम्रपान करने वालों में यह प्रक्रिया अधिक गहन थी।

जैसा कि आज पाया गया, LINE-1 और Alu तत्वों की गतिविधि, जो जीनोम में अपनी प्रतियां सम्मिलित करने में सक्षम हैं, मानव आनुवंशिक रोगों और कैंसर के महत्वपूर्ण हिस्से में योगदान करते हैं। 100 से अधिक LINE-1-मध्यस्थता सम्मिलन (आवेषण) जो मानव आनुवंशिक रोगों को जन्म देते हैं, और कई LINE-1 आवेषण जो ट्यूमर को दबाने वाले जीन को बाधित करते हैं और कैंसर को भड़काते हैं [31] पाए गए हैं।

एक दूसरे अध्ययन में, वैज्ञानिकों ने उम्र के साथ cfDNA में LINE-1 और Alu तत्वों के मिथाइलेशन में कमी की पुष्टि की। इसके अलावा, अध्ययन में 4 समूहों के बीच (100 से अधिक स्वस्थ लम्बी-लम्बी, 100 साल से अधिक की अस्वस्थ लंबी-लंबी गोताखोर, बुजुर्ग लोग (71 वर्ष की उम्र के लोग) और युवा (25 साल की उम्र के लोग), स्वस्थ युवा-बुजुर्गों के साथ लंबे समय तक रहने वाले और लंबे समय से अस्वस्थ रहने वाले लोगों के समान लक्षण होते हैं:

"हमारे अध्ययन में लगातार, हमने बुजुर्ग और अस्वस्थ लंबे-लंबे गोताखोरों के विपरीत, युवा और स्वस्थ लंबी-लंबी नदियों के बीच, वैश्विक रूप से और स्थानीय रूप से cfDNA प्रोफाइल में अधिक समानता का उल्लेख किया। इसलिए, हमारे अध्ययन से पता चलता है कि fcDNA प्रोफाइलिंग का उपयोग न केवल उम्र के बायोमार्कर के रूप में किया जा सकता है, बल्कि समग्र स्वास्थ्य के भविष्यवक्ता के रूप में भी किया जा सकता है। ” [32]।

इस प्रकार, बाह्य परिचालित डीएनए स्वास्थ्य की स्थिति और उम्र बढ़ने के दौरान शरीर में होने वाली प्रक्रियाओं से निकटता से जुड़ा हुआ है: ऑक्सीडेटिव तनाव, सूजन और उम्र से संबंधित विकृति।

वास्तविक समय की मात्रात्मक पीसीआर जैसी आधुनिक अनुसंधान विधियां, उम्र बढ़ने से संबंधित प्रक्रियाओं के बहुत संवेदनशील बायोमार्कर के रूप में सीएफडीएनए के उपयोग की अनुमति देती हैं।

अध्ययनों ने कैंसर, प्रत्यारोपण, हृदय और गुर्दे की बीमारियों, फाइब्रोसिस, प्रसवपूर्व निदान (गर्भावस्था के दौरान), चोटों और सेप्सिस, साथ ही खेल चिकित्सा के निदान में सीएफडीएनए विश्लेषण के महान संभावित मूल्य को दिखाया है।

डेटा जो cfDNA एक मोबाइल तत्व के गुणों को प्रदर्शित कर सकता है और परमाणु डीएनए में एकीकृत कर सकता है, जिससे उत्परिवर्तन और सामान्य रूप से उम्र बढ़ने के साथ जुड़े विकृति के विकास को प्रभावित किया जाता है, निस्संदेह ब्याज भी है।

इस सब के लिए और अधिक शोध और परिशोधन की आवश्यकता है।

समीक्षा द्वारा तैयार किया गया था: एलेक्सी रेज़शेवस्की और थोड़ा मिखाइल बातिन

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वृद्धावस्था और विभिन्न विकृति विज्ञान के बायोमार्कर के रूप में एक्स्ट्रासेलुलर डीएनए

शरीर में cfDNA के स्रोत

विभिन्न पैथोलॉजी के लिए एक बायोमार्कर के रूप में एक्स्ट्रासेलुलर डीएनए

एक मोबाइल तत्व के रूप में एक्स्ट्रासेलुलर डीएनए

मोटापा, सूजन, एक्स-रे और विभिन्न प्रकार के तनाव के लिए एक्स्ट्रासेलुलर डीएनए

एक्स्ट्रासेलुलर डीएनए और एजिंग

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