तंत्रिका विज्ञान में एप्टामर अनुप्रयोग भाग 4

पीईटी नैदानिक ​​​​निदान में उपयोग की जाने वाली एक और अत्यधिक प्रभावी इमेजिंग विधि है क्योंकि यह किसी भी ऊतक गहराई पर टोमोग्राफिक रिज़ॉल्यूशन प्रदान कर सकती है।

पीईटी स्कैन, पॉज़िट्रॉन एमिशन टोमोग्राफी, एक मेडिकल इमेजिंग तकनीक है जिसका उपयोग विभिन्न अंगों और ऊतकों की कार्यात्मक और चयापचय स्थिति का पता लगाने के लिए किया जा सकता है। हाल के वर्षों में, स्मृति का अध्ययन करने के लिए पीईटी स्कैन का भी व्यापक रूप से उपयोग किया गया है।

अध्ययनों में पाया गया है कि पीईटी स्कैन मस्तिष्क में चयापचय गतिविधि और रक्त प्रवाह का पता लगा सकता है, जो मानव संज्ञानात्मक और स्मृति क्षमताओं से निकटता से संबंधित हैं। पीईटी स्कैन का उपयोग यह देखने के लिए किया जा सकता है कि क्या अनुभूति और स्मृति से संबंधित क्षेत्रों में असामान्यताएं हैं, और वे जानकारी कैसे प्रसारित और संसाधित करते हैं।

पीईटी स्कैनिंग के अनुप्रयोग ने वैज्ञानिकों को तंत्रिका तंत्र के अध्ययन में जबरदस्त प्रगति करने में सक्षम बनाया है। उदाहरण के लिए, एक अध्ययन में पाया गया कि वृद्ध वयस्कों का मस्तिष्क चयापचय युवा वयस्कों की तुलना में धीमा होता है, जो मुख्य कारणों में से एक है कि वृद्ध वयस्कों को स्मृति हानि और संज्ञानात्मक गिरावट का अनुभव होता है। इसके अलावा, पीईटी स्कैन न्यूरोलॉजिकल रोगों, जैसे न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों और अल्जाइमर रोग के लक्षणों का पता लगा सकता है। इससे डॉक्टरों को मरीजों की पीड़ा को यथासंभव कम करने के लिए इन बीमारियों का शीघ्र निदान और उपचार करने में मदद मिल सकती है।

इसके अलावा, जैसा कि हम समझते हैं, स्मृति एक जटिल तंत्रिका प्रक्रिया है। पीईटी स्कैनिंग तकनीक हमें स्मृति निर्माण और संरक्षण की प्रक्रिया को बेहतर ढंग से समझने की अनुमति देती है। इससे हमें बेहतर स्मृति प्रशिक्षण विधियों को विकसित करने में मदद मिलती है ताकि लोग ज्ञान और कौशल में बेहतर महारत हासिल कर सकें।

संक्षेप में, स्मृति का अध्ययन करने में पीईटी स्कैन का उपयोग हमें अधिक व्यापक डेटा और गहरी समझ प्रदान करता है। इस तकनीक के माध्यम से, हम सामाजिक विकास और दैनिक जीवन को बेहतर ढंग से अपनाने के लिए अपनी स्मृति और संज्ञानात्मक क्षमताओं को बेहतर ढंग से समझ, मूल्यांकन और सुधार कर सकते हैं। यह देखा जा सकता है कि हमें याददाश्त में सुधार करने की आवश्यकता है, और सिस्टैंच डेजर्टिकोला याददाश्त में काफी सुधार कर सकता है क्योंकि सिस्टैंच डेजर्टिकोला एक पारंपरिक चीनी औषधीय सामग्री है जिसके कई अद्वितीय प्रभाव हैं, जिनमें से एक स्मृति में सुधार करना है। सिस्टैंच डेजर्टिकोला की प्रभावकारिता इसमें मौजूद कई सक्रिय तत्वों से आती है, जिनमें टैनिक एसिड, पॉलीसेकेराइड, फ्लेवोनोइड ग्लाइकोसाइड आदि शामिल हैं। ये तत्व विभिन्न तरीकों से मस्तिष्क स्वास्थ्य को बढ़ावा दे सकते हैं।

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पीईटी इमेजिंग 13N, 18F, 11C, 64Cu, 124I और 68Ga जैसे पॉज़िट्रॉन-उत्सर्जक रेडियोआइसोटोप पर आधारित है। फ्लोरीन आइसोटोप (18F) का उपयोग अक्सर इसके लगभग 110 मिनट के लाभकारी आधे जीवन, सहज उत्पादन, स्वच्छ क्षय और कम उत्सर्जन ऊर्जा के कारण किया जाता है।

एमआरआई के लिए, पीईटी के लिए सबसे महत्वपूर्ण चुनौती लक्ष्य-विशिष्ट इमेजिंग एजेंटों को डिजाइन करना है [128]। इस उद्देश्य के लिए, यह प्रदर्शित किया गया कि थ्रोम्बिन एप्टैमर को फोटोकैमिक रूप से 3-एज़िडो-5-नाइट्रोबेंज़िल फ्लोराइड ([18एफ]एएनबीएफ) [70] के साथ संयुग्मित किया जा सकता है।

इसके अलावा, टेनस्किन सी [131], प्रोटीन टायरोसिन कीनेस 7 [132] और ईजीएफ रिसेप्टर [133] जैसे प्रोटीन के लिए 18एफ-लेबल एप्टामर्स पर आधारित पेटीमेजिंग की सूचना दी गई है।

3.7.2. निदान

एपिडर्मल ग्रोथ फैक्टर रिसेप्टर वेरिएंट III (ईजीएफआरवीIII), जो ईजीएफआर लिगैंड्स द्वारा विनियमित होने के बजाय अपने संवैधानिक सक्रियण के कारण ऑन्कोजेनिक है, ग्लियोमेटोमोरिजेनिसिटी और उपचार के प्रतिरोध को बढ़ाता है [134]। EGFRvIII को अधिक अभिव्यक्त करने वाली U87-EGFRvIII कोशिकाओं का उपयोग DNA aptamers प्राप्त करने के लिए किया गया, जिससे कोशिका वृद्धि की दर बदल गई और रेडियो संवेदनशीलता बढ़ गई [135]।

Aptamers (U2, U8, U19, और U31) की U87-EGFRvIII से बाइंडिंग क्षमता की पुष्टि फ्लो साइटोमेट्री और कन्फोकल माइक्रोस्कोपी विश्लेषण के माध्यम से की गई थी। थेप्टामर ने ट्यूमर सेल (यू87) प्रसार और मेटास्टेसिस को रोक दिया और ईजीएफआर के डाउनस्ट्रीम में सिग्नलिंग घटनाओं को प्रभावित किया।

इसके अलावा, इस एप्टैमर के कई वेरिएंट संशोधनों की एक श्रृंखला द्वारा विकसित किए गए थे। जबकि ट्रंकेशन ने इसकी विशिष्टता को बढ़ाया, इसके हेयरपिन स्टेम में जीसीपेयर के सम्मिलन ने बढ़ी हुई थर्मल स्थिरता प्रदान की। आणविक डॉकिंग की मदद से पाइरेनेमोडिफिकेशन वाले एप्टामर्स की पहचान की गई, जिससे अणुओं को लक्षित करने के लिए एप्टामर की आत्मीयता बढ़ गई [136]। इसके अलावा, 118री-लेबल यू2 ने विवो में एक एंटीट्यूमर प्रभाव का प्रदर्शन किया।

ये आशाजनक परिणाम लक्षित दवा वितरण प्रणालियों में एक नए चिकित्सीय एजेंट के रूप में यू2 एप्टामर के अनुप्रयोग को प्रोत्साहित करते हैं [125]। प्रतिकूल प्रभाव प्रदर्शित करने वाले चिकित्सीय एजेंट की कम विशिष्टता के कारण वर्तमान चिकित्सीय एजेंटों में से अधिकांश विफल हो गए हैं।

लक्षित थेरेपी का मुख्य लक्ष्य दवाओं की चयनात्मकता को बढ़ाना और "ऑफ-टारगेट" दुष्प्रभावों को कम करना है। इस लक्ष्य को प्राप्त करने का एक तरीका दवा वितरण प्रणालियों के माध्यम से है, जो बीमारियों के लिए विशिष्ट लिगेंड जैसे एप्टामर-ड्रग कंजुगेट्स (एपीडीसी) का उपयोग करते हैं [137]।

जीवाणु सेराटिया मार्सेसेन्स द्वारा निर्मित प्रोडिगियोसिन कैंसर रोधी और मलेरिया रोधी गुणों के साथ साइटोटोक्सिक है। इसके व्युत्पन्नों में से एक, प्रोडिगियोसिन 25-C में प्रतिरक्षादमनकारी गतिविधि होती है। प्रोडिगियोसिन से संयुग्मित एक एप्टामर विशेष रूप से मस्तिष्क कैंसर कोशिका सतहों को लक्षित करता है।

एक आणविक मॉडलिंग उपकरण का उपयोग करते हुए, एस्केलैफ डिजाइनर सॉफ्टवेयर, ग्लूटामेट रिसेप्टर और विभिन्न एप्टामर्स को 50 एनएस की अवधि और 310 K पर एनवीटी पहनावा में बातचीत करने की अनुमति दी गई थी। इस सिमुलेशन अध्ययन से, पांच उम्मीदवार एप्टामर्स की पहचान उनकी डेल्टा अंतर-आणविक ऊर्जा के आधार पर की गई थी। (∆ INME). सिमुलेशन डेटा की पुष्टि करने के लिए, इन चयनित एप्टामर्स को मस्तिष्क कैंसर कोशिकाओं और सामान्य मस्तिष्क कोशिकाओं के साथ व्यक्तिगत रूप से ऊष्मायन किया गया था।

अंत में, दोनों सेल प्रकारों के लिए प्रत्येक एप्टैमर के विशिष्ट बाइंडिंग प्रतिशत की गणना की गई। यह देखा गया कि एप्टामर्स 8, 10,11, 23, और 69 में उच्च आत्मीयता और कम ∆ INME के ​​साथ सभी मस्तिष्क कैंसर कोशिकाओं पर एपिटोप्स को लक्षित करने की क्षमता है। इसके अलावा, इनमें से, एप्टैमर 10 को उच्च स्तर पर मस्तिष्क कैंसर कोशिकाओं द्वारा सोख लिया गया था और सामान्य कोशिकाओं द्वारा इसका सोखना नाटकीय रूप से कम था [138]।

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, मस्तिष्क विकार उपचार की एक प्रमुख सीमा बीबीबी है, जो अधिकांश छोटे अणुओं को मस्तिष्क में प्रवेश करने से रोकती है। ऊतक-विशिष्ट लक्ष्यीकरण की आवश्यकता एक अन्य सीमित कारक है। प्रभावी चिकित्सा के लिए मस्तिष्क के प्रमुख रोगग्रस्त क्षेत्रों में दवाएं पहुंचाना एक आवश्यक दृष्टिकोण है।

बीबीबी की एंडोथेलियल कोशिका झिल्ली पर मौजूद ट्रांसफ़रिन (टीएफ), अणुओं को बीबीबी [139-141] को पार करने में सक्षम बनाता है। हाल के एक अध्ययन में, Tf रिसेप्टर (TfR) को लक्षित करने वाले एक aptamer को EpCAM (एपिथेलियल सेल आसंजन अणु)-व्यक्त करने वाली कैंसर कोशिकाओं [142] से जुड़ने वाले एक aptamer से जोड़ा गया था। एप्टैमर कंजुगेट ने विशिष्टता बनाए रखी और EpCAM और TfR के लिए एक उन्नत बाइंडिंग आत्मीयता का प्रदर्शन किया।

बीबीबी के माध्यम से इन एप्टामर्स के ट्रांसकाइटोसिस की पुष्टि 1-nmolinjection के बाद विवो में की गई थी। इस अध्ययन से पता चला है कि द्विकार्यात्मक एप्टामर चिमेरस बीबीबी पर काबू पा सकते हैं और विशेष रूप से मस्तिष्क विकारों का इलाज करने की क्षमता रखते हैं।

कणों के साथ एक समान रणनीति का उपयोग करते हुए, मेसोपोरस रूथेनियम [आरयू (बीपीआई) 2 (टिप)] 2+ (आरबीटी) नैनोकणों (एमआरएन) को एक दोहरे लक्ष्यीकरण फ़ंक्शन प्रदान किया गया था, जिसे एप्टैमर एएस1411 (एपीटी) द्वारा हासिल किया गया था और एमआरएन सतहों पर टीएफ ग्राफ्ट किया गया जिसके परिणामस्वरूप उच्च कैंसर-रोधी दवा-लोडिंग क्षमता प्राप्त हुई [143]। इस नैनोसिस्टम RBT@MRN-SS-Tf/Apt ने Tf द्वारा प्रभावी BBB प्रवेश को सक्षम किया और इन विट्रो और विवो में ग्लियोमा कोशिकाओं को मारने के लिए विशिष्ट लक्ष्य बनाया।

इसके अलावा, [आरयू (बीपीआई) 2 (टिप)] 2+ द्वारा प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों (आरओएस) के उत्पादन ने लेजर विकिरण के तहत ग्लियोमा कोशिकाओं के एपोप्टोसिस को प्रेरित किया, जिससे फोटोडायनामिक थेरेपी (पीडीटी) सक्षम हो गई, जिसे जीवित रहने की अवधि बढ़ाने के लिए दिखाया गया है।

ये दवा वितरण दृष्टिकोण प्रदर्शित करते हैं कि टीएफआर को लक्षित करना बीबीबी के पार माल ले जाने का एक सफल साधन हो सकता है और एप्टामर चिमेरस का उपयोग इस उद्देश्य के लिए मस्तिष्क ट्यूमर और सीएनएस के अन्य मस्तिष्क रोगों के इलाज के लिए किया जा सकता है। छोटे हस्तक्षेप करने वाले आरएनए (एसआईआरएनए) में है अनुक्रम-विशिष्ट जीन-साइलेंसिंग क्षमता, जो उन्हें वैकल्पिक चिकित्सीय उपकरण बनाती है।

हालाँकि, लक्ष्य कोशिकाओं में siRNA की डिलीवरी चुनौतीपूर्ण रही है, siRNAs की प्रभावकारिता को बढ़ाने के लिए कई aptamer-आधारित siRNA डिलीवरी सिस्टम विकसित किए जा रहे हैं [66]। STAT3 siRNA toGBM कोशिकाओं की विशिष्ट डिलीवरी एक काइमेरिक एप्टैमर का उपयोग करके प्राप्त की गई थी जिसमें एक Gint4 के साथ संयुग्मित STAT3 (सिग्नल ट्रांसड्यूसर और ट्रांसक्रिप्शन 3 के एक्टिवेटर) को लक्षित करने वाला siRNA शामिल था।

टी aptamertargeting PDGFR (प्लेटलेट-व्युत्पन्न वृद्धि कारक रिसेप्टर)। STAT3 आक्रामक मेसेनकाइमल ग्लियोब्लास्टोमा उपप्रकार का एक प्रमुख नियामक है। सिस्टम की डिलीवरी और एसटीएटी3 की साइलेंसिंग पीडीजीएफआर-पॉजिटिव जीबीएम कोशिकाओं में निर्धारित की गई थी। यह भी दिखाया गया कि काइमेरा प्रणाली इन विट्रो में सेल व्यवहार्यता और प्रवासन को कम करती है और विवो में ट्यूमर के विकास और एंजियोजेनेसिस को रोकती है [144]।

निदान के लिए एप्टामर्स का उपयोग किया जा सकता है, क्योंकि वे विशेष रूप से 78-168 एनएम [63] की सीमा में केडीएस के साथ अन्य कैंसर सेल लाइनों पर विभिन्न ग्लियोब्लास्टोमा सेल लाइनों से जुड़ते हैं। सेल-SELEX [145] का उपयोग करके ग्लियोसारकोमा सेल लाइन (K308) को बांधने के लिए डीएनए एप्टामर्स के एक परिवार का चयन और अनुकूलन किया गया था।

उनके पास नैनोमोलर रेंज में Kd मान हैं, जिसमें उच्चतम एफ़िनिटीएप्टामर (WQY-9) है और Kd 21 nM है। WQY-9 K308 कोशिकाओं के लिए अत्यधिक चयनात्मक था और K308 द्वारा 37 ◦C पर आंतरिक किया गया था। जब पैराफिन-एम्बेडेड ऊतक नमूनों के खिलाफ परीक्षण किया गया, तो WQY -9 (WQY -9- B) के कटे हुए संस्करण में 12 सामान्य नमूनों में से 17% की तुलना में 73% (15 में से 11) ग्लियोसारकोमा नमूने दागे गए।

एक यादृच्छिक डीएनए अनुक्रम ने ग्लियोसारकोमा और सामान्य नमूनों के क्रमशः 13 और 20% को दाग दिया। सेल-SELEX द्वारा एक RNA aptamer (H02) का भी चयन किया गया था जो अल्फा {{4} बीटा -1 इंटीग्रिन को बांधता है और साइटो- और हिस्टो-फ्लोरेसेंस परख में रोगी-व्युत्पन्न ट्यूमर ज़ेनोग्राफ़्ट से ग्लियोब्लास्टोमा सेल लाइनों और ऊतकों के बीच अंतर कर सकता है। [146].

इस प्रकार, अनुप्रयोगों के लिए अधिक प्रभावी ग्लियोसारकोमा निदान उपकरण तैयार करने का वादा करने वाले कई एप्टैमर हैं। कुछ एप्टैमर तालिका 3 में सूचीबद्ध हैं।

4. निष्कर्ष और भविष्य का परिप्रेक्ष्य

तेजी से बूढ़ी होती आबादी वाले देशों को भविष्य में कई न्यूरोडीजेनेरेटिव बीमारियों से प्रभावित लोगों की बढ़ती संख्या से चुनौती मिलेगी। 2050 तक, दो अरब से अधिक लोग 60 वर्ष से अधिक उम्र के होंगे और 80 वर्ष से अधिक उम्र के लोगों की संख्या तीन गुना हो जाएगी, जो आज 137 मिलियन से बढ़कर 425 मिलियन हो जाएगी।

वृद्ध व्यक्तियों की संख्या में इस वृद्धि के साथ-साथ न्यूरोलॉजिकल रोगों से प्रभावित रोगियों की संख्या में आनुपातिक वृद्धि होने की उम्मीद है।

ब्रेन ट्यूमर की घटनाओं में वृद्धि की भी उम्मीद है, क्योंकि उम्र के साथ कैंसर की घटनाएं बढ़ती हैं और संभवतः बुजुर्गों के मस्तिष्क में मरम्मत तंत्र की कम दक्षता के कारण यह बढ़ जाती है।

न्यूरोलॉजिकल रोगों और मस्तिष्क ट्यूमर वाले रोगियों में इस वृद्धि को कम किया जा सकता है यदि बुजुर्गों को न्यूरोलॉजिकल विकारों के प्रति संवेदनशील बनाने वाले कारकों और प्रोटीन संचय के तंत्र, समुच्चय के क्षरण में हानि और न्यूरोनल कोशिका मृत्यु को समझा जाए और उचित निदान और उपचार विकसित किए जाएं।

इसलिए, न्यूरोलॉजिकल रोगों और ब्रेन ट्यूमर के मूलभूत आधारों और उम्र बढ़ने पर उनके प्रभाव को समझने से उनकी रोकथाम या इलाज के साधनों की पहचान की जा सकेगी और बुढ़ापे में कई लोगों के जीवन की गुणवत्ता में सुधार होगा।

एंटीबॉडी वर्तमान में न्यूरोलॉजिकल रोग के आणविक बायोमार्कर के निदान का प्राथमिक साधन हैं, विशेष रूप से प्रोटीन बायोमार्कर के लिए। हालाँकि, एंटीबॉडी का उत्पादन करना महंगा है, इसमें बैच-दर-बैच भिन्नता होती है जिसके लिए व्यापक गुणवत्ता नियंत्रण की आवश्यकता होती है, और उन्हें प्रशीतित भंडारण की आवश्यकता होती है। जब चिकित्सीय रूप से उपयोग किया जाता है, तो प्रतिरक्षा अस्वीकृति से बचने के लिए एंटीबॉडी को भी पहले "मानवीकृत" किया जाना चाहिए।

रोग बायोमार्कर के लिए विशिष्ट एप्टामर्स और एप्टामर निर्माणों को शामिल करके निदान और उपचार के अवसरों का विस्तार किया जा सकता है, जिनका उपयोग चिकित्सीय चुनौतियों का समाधान करने के लिए किया जा सकता है।

यद्यपि एप्टामर्स निदान और चिकित्सीय अनुप्रयोगों के लिए लाभ और कई नए अवसर प्रदान करते हैं, आधुनिक निदान और चिकित्सीय अनुप्रयोगों में उनका प्रतिनिधित्व कम है।

एंटीबॉडी की तुलना में, एप्टामर्स अपेक्षाकृत हाल ही में खोजे गए अणु हैं, और अनुमोदित नैदानिक ​​​​और चिकित्सीय एजेंटों में उनके विकास में समय लगेगा। इस समीक्षा में, हमने निदान और उपचार के लिए उपयोग किए जाने वाले उपलब्ध एप्टामर्स का सारांश दिया है और उन्हें तालिका 3 में अनुक्रम और गुणों के साथ सूचीबद्ध किया है।

हालाँकि, न्यूरोलॉजिकल रोगों से जुड़े कई और संभावित एप्टैमर लक्ष्य हैं जिनमें LRRK2, पार्किन, PINK1, DRP-1, DJ{3}}, UBQLN2, C9orf72, NEK-1 और FAS शामिल हैं।

उनके कार्यों के और अधिक अनुकूलन और उनके लक्षण वर्णन के मानकीकरण के साथ, एप्टामर्स के अनुप्रयोग को गति मिलने और तंत्रिका विज्ञान के क्षेत्र में निदान और उपचार विज्ञान में कई नए अवसर प्रदान करने की उम्मीद है।

लेखक का योगदान: सभी लेखकों ने पांडुलिपि के प्रकाशित संस्करण को पढ़ लिया है और उससे सहमत हैं।

फंडिंग: यह लेख द साइंटिफिक एंड टेक्नोलॉजिकल रिसर्च काउंसिल ऑफ टर्की (TÜB˙ITAK) 3501 (कैरियर डेवलपमेंट प्रोग्राम), प्रोजेक्ट नंबर 119S845 द्वारा समर्थित है।

संस्थागत समीक्षा बोर्ड वक्तव्य: लागू नहीं।

सूचित सहमति वक्तव्य: लागू नहीं।

डेटा उपलब्धता कथन: इस अध्ययन में कोई नया डेटा नहीं बनाया गया या उसका विश्लेषण नहीं किया गया। डेटा साझाकरण इस आलेख पर लागू नहीं होता है.

हितों का टकराव: लेखक हितों का कोई टकराव नहीं होने की घोषणा करते हैं।

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