रक्त-मस्तिष्क बाधा कैसे काम करती है, इसके बारे में आपको जो कुछ जानने की आवश्यकता
ज्यूरिख: संचार प्रणाली को न्यूरोलॉजिकल सिस्टम से अलग करने वाली दीवार पर शोध करना इसके मॉडल के उपयोग में अत्यधिक कठिन या सीमित रहा है। ब्रेन ट्यूमर के संभावित नए उपचारों की ठीक से जांच करने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक अधिक यथार्थवादी मॉडल बनाया है।
ETH ज्यूरिख की बायो इंजीनियरिंग लेबोरेटरी मारियो मोडेना के एक पोस्टडॉक ने इस पर व्यापक शोध किया है। यदि वह रक्त-मस्तिष्क की बाधा पर अपने शोध को 11 साल के बच्चे को समझाते, तो वह कहते, "यह दीवार महत्वपूर्ण है क्योंकि यह बुरे लोगों को मस्तिष्क में जाने से रोकती है।" रक्त-मस्तिष्क बाधा वह दीवार है जो हमारे केंद्रीय तंत्रिका तंत्र को रक्तप्रवाह में हानिकारक पदार्थों से बचाती है। उनका दावा है कि मस्तिष्क के घायल होने या बीमार होने पर दीवार में छेद हो सकते हैं।
कभी-कभी, ऐसे छेद वास्तव में उपयोगी हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, मस्तिष्क को तत्काल आवश्यक दवा की आपूर्ति के लिए। "तो हम यह समझने की कोशिश कर रहे हैं कि इस दीवार को कैसे बनाए रखा जाए, इसे कैसे तोड़ा जाए और इसकी मरम्मत कैसे की जाए।"
यह दीवार चिकित्सा के दृष्टिकोण से भी महत्वपूर्ण है क्योंकि केंद्रीय तंत्रिका तंत्र की कई बीमारियाँ रक्त-मस्तिष्क बाधा की चोट से जुड़ी हैं। यह पता लगाने के लिए कि यह बाधा कैसे काम करती है, वैज्ञानिक अक्सर जीवित जानवरों पर प्रयोग करते हैं।
इस तरह के प्रयोग अपेक्षाकृत महंगे होने के अलावा, मानव शरीर में क्या चल रहा है, इसकी तस्वीर का केवल एक हिस्सा पशु कोशिकाएं प्रदान कर सकती हैं। इसके अलावा, कुछ आलोचक हैं, जो पशु परीक्षण की बुनियादी वैधता पर सवाल उठाते हैं। एक विकल्प प्रयोगशाला में खेती की गई मानव कोशिकाओं पर आधारित प्रयोग है।
कई इन-विट्रो मॉडल के साथ समस्या यह है कि वे रक्त-वाहिका-दीवार कोशिकाओं (एंडोथेलियल कोशिकाओं) का उपयोग करके अपेक्षाकृत सरल तरीके से रक्त-मस्तिष्क बाधा को फिर से बनाते हैं। यह दृष्टिकोण मानव प्रणाली की जटिल संरचना का प्रतिनिधित्व करने में विफल रहता है और उपेक्षा करता है, उदाहरण के लिए, विभिन्न सेल प्रकारों के बीच संचार। इसके अलावा, इनमें से कई मॉडल स्थिर हैं। दूसरे शब्दों में, कोशिकाएं एक निलंबन में तैर रही हैं जो गतिमान नहीं है, जिसका अर्थ है कि द्रव प्रवाह या कतरनी तनाव शरीर में कोशिकाओं के संपर्क में आने पर विचार नहीं किया जाता है।
गतिशील इन-विट्रो मॉडल भी हैं जो शरीर में प्रवाह की स्थिति का अनुकरण करते हैं, लेकिन यहां पकड़ यह है कि जिन पंपों की उन्हें आवश्यकता होती है वे प्रायोगिक सेटअप को जटिल बनाते हैं। इन सभी चुनौतियों के साथ-साथ, माप की समस्या भी है: वास्तविक समय में रक्त-मस्तिष्क बाधा में संरचनात्मक परिवर्तनों की उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवियों को लेना असंभव है, जबकि बाधा के विद्युत प्रतिरोध को भी मापते हैं, जो दोनों बाधा कॉम्पैक्टनेस को दर्शाते हैं और जकड़न।
यदि इनमें से प्रत्येक चुनौती एक पक्षी होती, तो मोडेना का मंच वह लौकिक पत्थर होता जो उन सभी को मारता है। एंड्रियास हायरलेमैन के तहत काम करते हुए, मोडेना और उनके सहयोगियों ने ओपन-माइक्रोफ्लुइडिक 3डी ब्लड-ब्रेन बैरियर मॉडल विकसित करने में साढ़े तीन साल बिताए।
बाधा को फिर से बनाने के लिए, शोध दल ने उन प्रकार की कोशिकाओं को लिया जो स्वाभाविक रूप से रक्त-मस्तिष्क की बाधा - माइक्रोवास्कुलर एंडोथेलियल कोशिकाएं, मानव एस्ट्रोसाइट्स और मानव पेरिसाइट्स बनाते हैं - और उन्हें एक मंच के भीतर जोड़ दिया। मोडेना कहती हैं, "इस रणनीति ने हमें मानव शरीर में पाई जाने वाली 3डी कोशिका संरचना को लगभग पूरी तरह से दोहराने की अनुमति दी।" "लेकिन जो वास्तव में असाधारण है वह यह है कि हम उच्च-रिज़ॉल्यूशन टाइम-लैप्स माइक्रोस्कोपी के माध्यम से अवरोध में रूपात्मक परिवर्तनों को एक साथ मैप करते हुए अवरोध की पारगम्यता को माप सकते हैं।"
इस दोहरे कार्य को सुविधाजनक बनाने के लिए, शोधकर्ताओं ने इसकी पारगम्यता को मापने के लिए बाधा के दोनों किनारों पर ग्लास कवरस्लिप पर पूरी तरह से पारदर्शी इलेक्ट्रोड जमा किए, जो सेल बैरियर के विद्युत प्रतिरोध में परिलक्षित होता है। पारदर्शी इलेक्ट्रोड अन्य प्रकार के इलेक्ट्रोड पर एक निर्णायक लाभ प्रदान करते हैं, जिसमें धातु की फिल्में या तार संरचनाएं शामिल होती हैं जो ऑप्टिकल पहचान और उच्च-रिज़ॉल्यूशन माइक्रोस्कोपी में हस्तक्षेप कर सकती हैं।
जिस तरह से शरीर में द्रव प्रवाहित होता है, उसकी नकल करने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक तरह के झूले पर दोनों सिरों पर द्रव जलाशयों के साथ माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफॉर्म को महसूस किया। गुरुत्वाकर्षण ने तब प्रवाह को चालू किया, जो - बदले में - कोशिकाओं पर कतरनी बल उत्पन्न करता है। Hierlemann इस सेटअप के लाभ बताते हैं: "चूंकि हम किसी भी पंप का उपयोग नहीं कर रहे हैं, हम एक साथ कई मॉडल सिस्टम के साथ प्रयोग कर सकते हैं, उदाहरण के लिए इनक्यूबेटर में, सेटअप जटिलता को बढ़ाए बिना।"
हाल ही में जर्नल एडवांस्ड साइंस में प्रकाशित एक अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने इन विट्रो ब्लड-ब्रेन बैरियर मॉडल में अपना नया प्रस्तुत और परीक्षण किया। उन्होंने बाधा को ऑक्सीजन-ग्लूकोज की कमी के अधीन किया, जैसा कि तब होता है जब किसी को स्ट्रोक हो रहा होता है। मोडेना कहती हैं, "इन प्रयोगों ने हमें बाधा में तेजी से बदलाव लाने और प्लेटफॉर्म की क्षमता को प्रदर्शित करने की अनुमति दी।"
इस अध्ययन के माध्यम से, मोडेना और उनके सहयोगी यह दिखाने से अधिक करने में सक्षम थे कि उनका नया मंच माप लेने के लिए उपयुक्त है। उन्होंने यह भी पता लगाया कि बाधा का विद्युत प्रतिरोध इसके रूपात्मक परिवर्तनों से गुजरने से पहले ही कम हो जाता है जो इसे अधिक पारगम्य बनाता है। "यह खोज प्रासंगिक साबित हो सकती है
