कोशिका-मुक्त डीएनए   Cell-free DNA(cfDNA)

संदर्भ-

• कोशिका-मुक्त डीएनए हमारे रोगों का पता लगाने के तरीके को बदलने का वादा करता है।

कोशिका-मुक्त डीएनए (cfDNA)

• मानव शरीर के  जीनोम में अधिकांश डीएनए विशिष्ट प्रोटीन की सहायता से कोशिकाओं के अंदर बड़ी व्यवस्थित तरीके से पैक होते हैं, जो इन्हें ख़राब होने से बचाता है। हालाँकि, कुछ स्थितियों में डीएनए के कुछ टुकड़े उनके कंटेनरों से बाहर निकल जाते हैं और कोशिका के बाहर, शरीर के तरल पदार्थों में मौजूद रहते हैं। न्यूक्लिक एसिड के इन छोटे टुकड़ों को व्यापक रूप से ‘कोशिका-मुक्त डीएनए’(cfDNA) के रूप में जाना जाता है।
• cfDNA मुख्य रूप से एपोप्टोसिस और नेक्रोसिस के माध्यम से कोशिकाओं से जारी होता है और संभवतः सक्रिय स्राव से भी।
• cfDNA का अर्द्ध जीवन (half life) 16 मिनट से 2.5 घंटे तक होता है।
• वैज्ञानिकों को 1948 से शरीर के तरल पदार्थों में न्यूक्लिक एसिड के ऐसे न्यून टुकड़ों के बारे में पता है। लेकिन केवल पिछले दो दशकों में, जब से जीनोम अनुक्रमण प्रौद्योगिकियां अधिक सुलभ होने लगी हैं, उन्होंने यह पता लगाया है कि इसका उपयोग कैसे किया जा सकताहै?

एक उपयोगी साधन (A useful tool) -

• cfDNA को कई संभावित स्थितियों में एक कोशिका से निकाला जा सकता है, तब भी जब एक कोशिका का जीवन समाप्त हो रहा हो और न्यूक्लिक एसिड का क्षरण हो।
• चूंकि प्रक्रियाओं की एक शृंखला गिरावट को नियंत्रित करती है, इसलिए cfDNA की मात्रा, आकार और स्रोत भी एक सीमा में भिन्न हो सकते हैं।
• इसके अलावा, cfDNA का विमोचन विभिन्न प्रकार की प्रक्रियाओं के साथ हो सकता है, जिनमें सामान्य विकास के लिए आवश्यक प्रक्रियाएं, कुछ कैंसर के विकास से संबंधित प्रक्रियाएं और कई अन्य बीमारियों से जुड़ी प्रक्रियाएं शामिल हैं।
• बीमारियों में cfDNA  के स्तर की शुरुआती रिपोर्ट उन अध्ययनों से आई है जो एक ऑटोइम्यून बीमारी पर अध्ययन कर रहे थे।
• ऐसे अध्ययन में  सिस्टमिक ल्यूपस एरिथेमेटोसस( systemic lupus erythematosus)  को देखा जा सकता है,जो शरीर की अपनी प्रतिरक्षा प्रणाली विशिष्ट कोशिकाओं पर हमला करती है।
• इसलिए यह आश्चर्य की बात नहीं है कि दुनिया भर के शोधकर्ता तेजी से cfDNA को मानव रोगों को समझने और निदान, निगरानी तथा रोग निदान में सुधार के लिए ज्ञान का उपयोग करने के लिए एक उपयोगी उपकरण मान रहे हैं।

बच्चे की जांच में -

• अब तक, cfDNA का सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले अनुप्रयोगों में से एक विशिष्ट गुणसूत्र असामान्यताओं के लिए भ्रूण की जांच करना है, जिसे गैर-इनवेसिव प्रीनेटल परीक्षण के रूप में जाना जाता है। 
• यह अनुप्रयोग गर्भधारण में cfDNA की पहली रिपोर्ट से विकसित हुआ, जो अगस्त 1997 में ‘द लांसेट' पत्रिका में प्रकाशित हुई थी। 
• किफायती जीनोम-अनुक्रमण दृष्टिकोण की उपलब्धता चिकित्सकों को भ्रूण डीएनए के अनुरूप cfDNA के नए टुकड़ों को अनुक्रमित करने की अनुमति देगी। फिर वे इसका उपयोग विशिष्ट गुणसूत्र असामान्यताओं को समझने के लिए कर सकते हैं, जिसमें क्रोमोसोमल प्रतिलिपि संख्या में परिवर्तन शामिल है।
• इस तरह के बदलावों से डाउन सिंड्रोम जैसी स्थितियां उत्पन्न हो सकती हैं, जो क्रोमोसोम 21 में बदलाव के कारण होता है (क्रोमोसोम 21 की दो के स्थान पर तीन प्रतियां होती हैं, इसलिए इसे ट्राइसॉमी 21 भी कहा जाता है)।

नवजात का जीनोम-अनुक्रमण –

• cfDNA-आधारित तकनीक के कारण चिकित्सक अब गर्भावस्था के नौ या दस सप्ताह के बाद प्राप्त कुछ मिलीलीटर रक्त से माताओं की जांच कर सकते हैं, ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि विकासशील भ्रूण ऐसी क्रोमोसोमल असामान्यताओं से रहित है।
•  ट्राइसॉमी 21 या डाउन सिंड्रोम के लिए परीक्षण लगभग 99% सटीक है और अन्य सामान्य ट्राइसॉमी (क्रोमोसोम 13 और 18) के लिए थोड़ा कम है।
• जीनोम-अनुक्रमण युग से पहले ऐसी असामान्यताओं की जांच के लिए विकासशील भ्रूण को कवर करने वाले एमनियोटिक द्रव और कोशिकाओं को पुनः प्राप्त करने और प्रयोगशाला में उनका विश्लेषण करने के लिए शरीर में एक महीने पहले सुई डालने की आवश्यकता होती थी। इस विधि से भ्रूण और मां दोनों को जोखिम होता है। 
• इसलिए यह आश्चर्य की बात नहीं है कि cfDNA-आधारित दृष्टिकोण अब उच्च जोखिम वाले गर्भधारण की जांच का मुख्य आधार बन गया है।
• किंतु इस परीक्षण की भी अपनी सीमाएं हैं, अतः cfDNA परीक्षण के सकारात्मक परिणाम आने के बाद भी हमेशा एक पुष्टिकरण परीक्षण किया जाना चाहिए।

कैंसर की जाँच-

• cfDNA का एक और उभरता हुआ अनुप्रयोग कैंसर का शीघ्र पता लगाने, निदान और उपचार में है।
• जून 2023 में , जॉन्स हॉपकिन्स किमेल कैंसर सेंटर, मैरीलैंड के शोधकर्ताओं ने एक नया परीक्षण विकसित करने की सूचना दी थी, जिसे उन्होंने 'कैंसर के गैर-आक्रामकता का पता लगाने के लिए ‘जीनोम-वाइड म्यूटेशनल इंसिडेंस' या 'जेमिनी' नाम दिया है।
•  उन्होंने रोगियों के शारीर से निकाले गए cfDNA के लिए संपूर्ण-जीनोम-अनुक्रमण दृष्टिकोण अपनाया।
• शोधकर्ताओं ने एक प्रकार के आनुवंशिक उत्परिवर्तन की जांच की, जो मशीन-लर्निंग दृष्टिकोण के साथ मिलकर कैंसर का शीघ्र पता लगाने का एक तरीका प्रदान कर सकता है।
• एक विशेष मशीन-लर्निंग मॉडल, कुछ जीनोमिक डेटा और कंप्यूटेड टोमोग्राफी (सीटी) स्कैन के डेटा का उपयोग करके शोधकर्ता फेफड़ों के कैंसर का सफलतापूर्वक पता लगा सकते हैं, जिसमें प्रारंभिक चरण की बीमारी वाले लोग भी शामिल हैं। 
• उन्होंने पाया कि मौजूदा तरीकों के साथ नए दृष्टिकोण के संयोजन से कैंसर का शीघ्र पता लगाने की उनकी क्षमता में उल्लेखनीय वृद्धि हो सकती है।
• शोधकर्ताओं ने ऐसे सात व्यक्तियों की भी पहचान की, जिन्हें कैंसर नहीं था, लेकिन इसके विकसित होने की संभावना अधिक थी  और बाद में प्रारंभिक परीक्षण में ऐसा पाया भी गया।

अन्य महत्वपूर्ण अनुप्रयोग-

• cfDNA के कई उभरते हुए अनुप्रयोग हैं, जिनमें यह समझना भी शामिल है कि कोई शरीर प्रत्यारोपित अंग को क्यों अस्वीकार कर रहा है। 
• यहां, अंग दान करने वाले दाता से प्राप्त कुछ cfDNA; जिसे दाता-व्युत्पन्न cfDNA, डीडी-cfDNA कहा जाता है ; एक प्रारंभिक लेकिन सटीक अनुमान प्राप्त किया जा सकता है कि अंग कितनी अच्छी तरह से लिया जा रहा है। 
• यह एक आकर्षक प्रस्ताव है क्योंकि रक्त में cfDNA के स्तर में परिवर्तन किसी भी जैव रासायनिक या आणविक मार्कर से पहले होगा जो शोधकर्ता वर्तमान में अंग स्वीकृति के लिए प्रॉक्सी के रूप में उपयोग करते हैं। यानी, अगर कुछ गलत होने वाला है तो cfDNA अन्य मार्करों की तुलना में पहले संकेत भेज सकता है।
• दरअसल, cfDNA में लगभग अनंत संख्या में अनुप्रयोग होते हैं, खासकर जब न्यूक्लिक-एसिड अनुक्रमण तेजी से बदल रहा हो । ऐसी कुछ रिपोर्टें पहले ही आ चुकी हैं ,जो बताती हैं कि cfDNA का उपयोग अल्जाइमर रोग, न्यूरोनल ट्यूमर, स्ट्रोक, दर्दनाक मस्तिष्क की चोट और यहां तक कि टाइप -2 मधुमेह और गैर-अल्कोहल फैटी लीवर रोग जैसे चयापचय संबंधी विकारों के लिए बायोमार्कर के रूप में किया जा सकता है।
• सही मायने में, cfDNA जीनोमिक्स हमें अधिक प्रभावी रोग-जांच और शीघ्र निदान और एक स्वस्थ दुनिया के मार्ग पर स्थापित करने का वादा करता है।