आईआईटी कानपुर के बीएसईबी विभाग द्वारा दवा के महत्वपूर्ण लक्ष्यों की सक्रियता की जांच करने के लिए डिजाइनर बायोसेंसर का शोध
हमारे शरीर में कोशिकाएं एक लिपिड झिल्ली संरचना से घिरी होती हैं, जो कोशिका सीमा के रूप में काम करती है। प्रोटीन के अणुओं के विशिष्ट वर्ग हैं जो इस झिल्ली में एम्बेडेड होते हैं जिन्हें रिसेप्टर्स कहा जाता है।
ये प्रोटीन झिल्ली के पार जानकारी के संदेशवाहक के रूप में कार्य करते हैं। दूसरे शब्दों में, जब कोशिकाएं विशिष्ट रसायनों का सामना करती हैं, उदाहरण के लिए, ये रिसेप्टर्स जगह लेने के लिए उचित प्रतिक्रिया के लिए सेल इंटीरियर को संदेश देते है। इन रिसेप्टर्स को उनके समग्र आकार और संरचना के आधार पर विभिन्न समूहों में वर्गीकृत किया जा सकता है, और रिसेप्टर्स के सबसे बड़े समूह को जी प्रोटीन-युग्मित रिसेप्टर्स (जीपीसीआर) के रूप में जाना जाता है। वर्तमान में निर्धारित दवाओं में से लगभग एक तिहाई को चालू या बंद करके GPCR को लक्षित करते हैं, और इनमें उच्च रक्तचाप, दिल की विफलता, मोटापा और मानसिक विकारों के लिए दवा शामिल है।
हमारे शरीर में ये रिसेप्टर्स कैसे काम करते हैं, इसका एक सामान्य विषय यह है कि जब वे चालू होते हैं, तो वे सेल के अंदर मौजूद प्रोटीन के एक और वर्ग से जुड़ जाते हैं। रिसेप्टर्स और बीटा-अरेस्टिन्स का यह क्रॉसस्टॉक रिसेप्टर सक्रियण की एक पहचान है और यह सेलुलर रिसेप्टर्स और इन रिसेप्टर्स के भाग्य को नियंत्रित करता है। जब इन रिसेप्टर्स को चालू या बंद कर दिया जाता है, तो अध्ययन करने के लिए, वैज्ञानिकों को आम तौर पर या तो रिसेप्टर या बीटा-अरेस्टिन या दोनों को संशोधित करना पड़ता है, जो उनकी कार्यक्षमता को बदल सकता है।
इस अड़चन को दूर करने के लिए, प्रोफेसर अरुण शुक्ला और उनकी टीम ने ऐसे एंटीबॉडीज तैयार किए हैं जो बीटा-अरेस्टिन को लेट कर सकते हैं, केवल जब वे जीपीसीआर से बंधे होते हैं। यह उन्हें किसी भी संशोधन के बिना रिसेप्टर सक्रियण की निगरानी करने की अनुमति देता है।
आमतौर पर, इस तरह के अध्ययनों के लिए एंटीबॉडी को लक्ष्य प्रोटीन के साथ चूहों, चूहों, भेड़ और बकरियों जैसे जानवरों में लक्ष्य प्रोटीन के इंजेक्शन का उपयोग करके उत्पन्न किया जाता है। इस अध्ययन में, उन्होंने प्रोटीन-डिज़ाइन दृष्टिकोण का उपयोग करके प्रयोगशाला में बीटा-अरेस्टिन के खिलाफ एंटीबॉडी उत्पन्न की और बिना किसी पशु टीकाकरण के उन्हें बैक्टीरिया में उत्पन्न किया। इनमें से कुछ एंटीबॉडी चुनिंदा बीटा-अरेस्टिन्स पर ही टिकते है, केवल जब वे रिसेप्टर्स के संपर्क में होते हैं। फिर उन्होंने इन एंटीबॉडी में प्रतिदीप्ति प्रोटीन को संलग्न किया और माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके जीवित कोशिकाओं में उनके स्थानीयकरण की जाँच किया।
उन्होंने देखा कि हमारे एंटीबॉडी GPCRs के व्यापक सेट के लिए एक रिसेप्टर सक्रियण की रिपोर्ट करने के लिए शक्तिशाली बायोसेंसर के रूप में कार्य करते हैं, जब कि रिसेप्टर अपने रासायनिक लिगंड्स से सामना करते हैं। ये बायोसेंसर उन्हें सीधे जीवित कोशिकाओं के अंदर इन रिसेप्टर्स और बीटा अरेस्टिन को संचार करने की अनुमति देते हैं। एक महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि जो कुछ हद तक अप्रत्याशित थी जो इस अध्ययन से उभर कर आई है कि विभिन्न रिसेप्टर्स बीटा-अरेस्टिन के समग्र आकार को अलग-अलग प्रभावित करते हैं जब वे एक दूसरे के साथ सहभागिता करते हैं। यह विभिन्न GPCR के चयनात्मक लक्ष्यीकरण की संभावना प्रदान करता है, उदाहरण के लिए चिकित्सकीय उपयोग की जाने वाली दवाओं द्वारा, उनके दुष्प्रभावों को कम करने के लिए।
इन बायोसेंसर का उपयोग संभवतः इन रिसेप्टर्स को उनके मूल संदर्भ में, अर्थात जानवरों के ऊतकों में किया जा सकता है। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि जानवरों का उपयोग किए बिना इन एंटीबॉडी को उत्पन्न करने का प्लेटफ़ॉर्म अन्य प्रोटीनों पर भी लागू किया जा सकता है, और इसलिए, यह जीवन विज्ञान अनुसंधान के लिए उच्च गुणवत्ता वाले एंटीबॉडी उत्पन्न करने की लंबी चुनौती के लिए नए समाधान खोलता है।
