कुछ ही मिनटों में घाव बंद करने वाली जेलीफ़िश, जिसके उपचार रहस्यों पर वैज्ञानिकों की नज़र

• Clytia hemisphaerica का मुक्त-तैराकी चरण medusa छोटे घावों को कुछ ही मिनटों में बंद कर देता है और बड़े घावों से भी 1 घंटे के भीतर उबर जाता है, और इंसानों के विपरीत इसमें scar tissue नहीं बनता
• इसके पारदर्शी शरीर और तेज़ रिकवरी की वजह से जीवित जीव के भीतर epithelial cells को क्षतिग्रस्त ऊतक को फिर से जोड़ते हुए real time में देखा जा सकता है
• Jocelyn Malamy का नया पेपर बताता है कि Clytia में epithelial wound healing, lamellipodia और actomyosin cable के क्रमिक काम से होती है
• lamellipodia basement membrane के ऊपर रेंगते हुए कोशिकाओं को आगे खींचते हैं, और actomyosin cable basement membrane को नुकसान या मलबा होने पर कोशिकाओं को खींचकर घाव के अवशेषों को बाहर धकेलता है
• Clytia की healing process का बड़ा हिस्सा स्तनधारियों समेत अन्य पशु प्रणालियों से मिलता-जुलता है, इसलिए जेलीफ़िश पर शोध wound healing mechanism को समझने के संकेत दे सकता है

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Clytia को wound healing model के रूप में अहम क्यों माना जा रहा है

• Marine Biological Laboratory की Jocelyn Malamy ने लगभग 10 साल पहले पहली बार देखा था कि Clytia hemisphaerica की कोशिकाएँ एक-दूसरे की ओर “चलते” हुए घाव बंद करती हैं
• Clytia की medusa वह मुक्त-तैराकी अवस्था है जिसे लोग आमतौर पर जेलीफ़िश के रूप में पहचानते हैं, लेकिन अपने जीवन का अधिकांश हिस्सा यह चट्टानों, घाटों और पानी के भीतर पत्तियों की निचली सतहों से चिपकी polyp colony के रूप में बिताती है
  • polyp colony किसी समय युवा medusa को छोड़ती है
  • medusa कुछ महीनों से कम ही जीवित रहती है, लेकिन polyp colony बहुवर्षीय झाड़ी की तरह लंबे समय तक बनी रह सकती है
• Clytia medusa छोटे घावों को मिनटों में बंद कर देती है, और बड़े घाव भी 1 घंटे के भीतर भर जाते हैं
  • इंसानों के विपरीत इसमें scar tissue नहीं बनता
  • Malamy का मानना है कि जेलीफ़िश की healing, scar-free embryonic healing के ज़्यादा करीब है

पारदर्शी शरीर में सीधे दिखाई देने वाली healing process

• Clytia medusa पारदर्शी होती है, इसलिए जीवित जीव के भीतर real time में कोशिका-गतिशीलता देखी जा सकती है
• स्तनधारियों के विपरीत, इसमें घाव के आसपास सूजन पैदा करने वाली immune system activity या अवलोकन को धुंधला करने वाली capillary regrowth नहीं होती, इसलिए damage repair की basic dynamics को देखना आसान होता है
• यह सीधे देखा जा सकता है कि epithelial cells क्षतिग्रस्त ऊतक को फिर से ऐसे जोड़ते हैं जैसे सिलाई की जा रही हो
• epithelial cells वे कोशिकाएँ हैं जो शरीर की सतह को ढकती हैं, त्वचा बनाती हैं और आंत जैसे ऊतकों के भीतरूनी हिस्से को अस्तर देती हैं
  • त्वचा और आंतरिक epithelial tissues अक्सर क्षतिग्रस्त होते हैं और उन्हें repair की ज़रूरत पड़ती है, इसलिए ये wound healing research के प्रमुख विषय हैं
• Clytia की wound healing process के कई हिस्से स्तनधारियों समेत अन्य प्रणालियों में दिखने वाली प्रक्रियाओं से बहुत मिलते-जुलते हैं

दो कोशिकीय संरचनाएँ क्रम से घाव बंद करती हैं

• Malamy ने 2017 में MBL Whitman Fellow रहते हुए छात्रों के साथ Clytia epithelial wound healing का पहला characterization किया था, और 2018 में MBL faculty member Michael Shribak के साथ संयुक्त पेपर में इसे आगे बढ़ाया
• नया पेपर अलग-अलग जीवों, घाव के आकारों और घाव के रूपों में रिपोर्ट किए गए epithelial wound healing mechanisms को Clytia model के ज़रिए व्यवस्थित करने का प्रयास है
• Clytia में सभी epithelial wound healing दो प्रमुख cellular structures के क्रमिक काम से आगे बढ़ती है
  • पहली संरचना lamellipodia है
  • दूसरी संरचना actomyosin cable है
• कई तरह के घावों में ये दोनों संरचनाएँ किस तरह coordinated होती हैं, यही नए पेपर का मुख्य mechanism है

lamellipodia और actomyosin cable की भूमिका

• घाव पर सबसे पहले प्रतिक्रिया देने वाली संरचना lamellipodia होती है
  • Malamy इसे actin-समृद्ध कोशिका के “पैर जैसे sensor” के रूप में देखती हैं
  • lamellipodia खोजी की तरह चलती है और amoeba जैसी तरल-सी गतिशीलता दिखाती है
• lamellipodia घाव के किनारे की कोशिकाओं से बाहर निकलती है और सभी epithelial cells के नीचे मौजूद protein sheet यानी basement membrane के ऊपर रेंगती है
  • चलते हुए यह उन्हें बनाने वाली कोशिकाओं को आगे खींचती है
  • अंततः कोशिका-देह घाव के ऊपर फैल जाती है और घाव बंद हो जाता है
• एकल कोशिका के भीतर बहुत छोटे घावों में भी lamellipodia बनती है
• जब lamellipodia आगे रेंग रही होती है, उसके पीछे actomyosin cable बनती है
  • lamellipodia के basement membrane को ढक लेने पर cable contraction शुरू होता है
  • अगर basement membrane क्षतिग्रस्त हो, तो actomyosin cable कोशिकाओं को क्षतिग्रस्त हिस्से के ऊपर खींच सकता है और घाव के मलबे को बाहर धकेल सकता है
• अगर घाव इतना बड़ा हो कि lamellipodia अकेले एक-दूसरे तक न पहुँच सकें, तो collective cell migration शुरू हो जाती है
  • पूरी epithelial sheet उठती है और चलना शुरू करती है
  • जब आगे की कोशिकाओं की lamellipodia एक-दूसरे से मिलती हैं, तो बड़े घाव भी छोटे घावों की तरह ही बंद हो जाते हैं

बाकी बड़ा सवाल: basement membrane की मरम्मत

• Malamy का मानना है कि यह system ऐसे mechanisms के रूप में अनुकूलित हुआ है जो प्रकृति में होने वाले कई तरह के घावों को तेज़ी से भर सकें
• अगली शोध योजना basement membrane repair को चलाने वाले mechanisms की जाँच करना है
• केवल कोशिकाओं को खींचकर घाव बंद कर देना पर्याप्त नहीं है; किसी चरण पर क्षतिग्रस्त basement membrane को भी खुद ठीक होना पड़ता है
• basement membrane repair अलग-अलग systems में कैसे होती है, यह अभी स्पष्ट नहीं है
• पूरा अध्ययन Molecular Biology of the Cell पेपर में देखा जा सकता है

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Hacker News की राय

• यह एक marine research institute की प्रेस रिलीज़ है, इसलिए मुख्य बात यह नहीं कि यह सीधे इंसानों से जुड़ी है और इसी वजह से इसका अध्ययन किया जा रहा है, बल्कि यह ज्यादा इस तरफ है कि marine research institute के लिए यह अध्ययन का रोचक विषय है
  इंसानों के लिए मददगार होने की संभावना कम लगती है। जब तक आपके पास न circulatory system हो, न nervous system, और आप कुछ महीनों की उम्र वाले gelatin के ढेले जैसे दोस्त न हों

  • लेख में काफी साफ़ कहा गया है कि दिलचस्प हिस्सा यह है कि कुछ epithelial repair mechanisms mammals समेत कई तरह के जानवरों में संरक्षित दिखते हैं
  • Novo Nordisk को देखें तो यह सोच चुनौती में पड़ सकती है कि research goal से application सीधे-सीधे निकल ही आएगा
  • कौन जानता है। किसी दिन इंसानों के लिए organism suit या मशीनों के लिए self-sealing membrane भी आ सकता है
  • इंसानों के लिए मददगार होने की बहुत छोटी-सी संभावना भी इसे और आकर्षक बना देती है

• “jellyfish” सुनकर आमतौर पर जो freely swimming medusa रूप याद आता है, वह life cycle का सिर्फ एक चरण है; और फूलों या jellyfish को खुद organism मान लेना आसान है, लेकिन असल में वे reproductive units हैं—यह व्याख्या प्रभावशाली लगी
  अब शायद jellyfish को पहले जैसा नहीं देख पाऊँगा

  • मेरे साथ भी ऐसा ही है। wound healing से ज्यादा “jellyfish असल में फूल जैसी है” वाली बात याद रह गई
  • species के नजरिए से देखें तो कुल मिलाकर कई जीव अपने किसी न किसी चरण में reproductive unit होते हैं, या उसका हिस्सा होते हैं। बेशक infertile individuals भी होते हैं

• इस research में मुझे जो बात पसंद आई, वह यह है कि jellyfish किसी जादुई “regeneration gene” का स्रोत होने से ज्यादा, basic operating principles को वास्तव में साफ़-साफ़ देखने वाला system हो सकती है

• title किसी जबरदस्त medical cream का संकेत देने वाले clickbait जैसा लगता है

  • सहमत हूँ। LLM era से पहले से ही मुझे ऐसे “two-part structure” और “delayed payoff” वाले dramatic titles हमेशा नापसंद रहे हैं
    पहले भी यह आलसी तरीका था, और अब “बस एक क्लिक करवाने” वाली आलस जैसा लगता है। अफसोस की बात है कि The Guardian भी आजकल इस style से काफी संक्रमित हो चुका है

• क्या jellyfish को बहुत simple tissue होने का फायदा नहीं है?

  • tissue ज्यादा simple हो तो blood vessels, inflammation और कई दूसरे processes साथ-साथ नहीं चल रहे होते, इसलिए core mechanism देखना आसान होता है
  • सख्ती से कहें तो jellyfish एक single organism भी नहीं है, बल्कि स्वतंत्र लेकिन ज्यादातर specialized जीवों की colony है। शायद इसका लेख के title से भी संबंध हो

• शुरू में मैंने कल्पना की थी कि jellyfish को wound पर रगड़ने से ठीक हो जाने वाला कोई जादुई तरीका होगा
  सोचा था कि skin irritation वगैरह झेल लेंगे, यह तो जान बचाएगा—लेकिन ऐसा नहीं था। वह मज़ा नहीं मिला

  • इसके स्थलीय gelatin counterpart, Aloe vera, का इस्तेमाल कर सकते हैं। यह त्वचा पर jellyfish skin जैसी film बनाने की तरह काफी अच्छी तरह काम करता है

• jellyfish transparent होती है और उसका brain भी नहीं होता, इसलिए उसके पास छिपाने लायक कोई secret नहीं है; और instant wound healing शायद इसी का reward या कीमत हो
  वैसे भी 700 मिलियन साल तक लगभग इसी रूप में बची रही है, इसलिए जब तक हम टिके हैं, आगे भी observation के लिए मौजूद रहने की संभावना बड़ी है