فزيالوجي يا دوائن ۾ 2019 جو نوبل انعام جا ٽي فاتح، وليم جي ڪيلن، جونيئر، گريگ ايل سيمينزا ۽ سر پيٽر جي. ريٽڪلف اڳ ۾ ئي 2016 ۾ بيسڪ ميڊيسن ۾ لاسڪر پرائيز حاصل ڪري چڪا آهن، انهن جي ڪم جي لاءِ ته سيلز ڪيئن محسوس ڪن ٿا ۽ موافقت ڪن ٿا. هايپوڪسيا ڏانهن، تنهنڪري اهو خاص طور تي حيران ڪندڙ نه هو. انهن دريافت ڪيو ۽ اهم انوول هائپوڪسيا-انڊيڪيبل فيڪٽر 1 (HIF-1) جي سڃاڻپ ڪئي. اڄ اسان مطالعي جي اصليت ڏانهن واپس وڃڻ چاهيون ٿا، جيڪو erythropoietin، يا EPO، هڪ معجزو انو آهي.
اهو ڳاڙهي رت جي سيلن جي پيداوار ۾ سڀ کان اهم عنصر آهي
ڳاڙهي رت جا خانا رت ۾ موجود رت جي سيلن جو سڀ کان وڏو قسم آهن، ۽ vertebrates جي رت ذريعي آڪسيجن ۽ ڪاربان ڊاءِ آڪسائيڊ منتقل ڪرڻ جو مکيه ذريعو آهن. Erythrocytes هڏن جي ميرو ۾ ٺاهيا ويندا آهن: Hematopoietic اسٽيم سيل پهريون ڀيرو وڌندا آهن ۽ مختلف رت جي سيلن جي پروجنيٽرز ۾ فرق ڪن ٿا، ۽ erythroid progenitors وڌيڪ فرق ڪري سگهن ٿا ۽ erythrocytes ۾ بالغ ٿي سگهن ٿا. عام حالتن ۾، انساني erythrocyte جي پيداوار جي شرح تمام گهٽ آهي، پر دٻاء هيٺ، جهڙوڪ خونريزي، هيمولائيسس ۽ هائپوڪسيا، erythrocyte جي پيداوار جي شرح اٺ ڀيرا وڌائي سگهجي ٿي. هن عمل ۾، erythropoietin EPO سڀ کان اهم عنصرن مان هڪ آهي.
EPO ھڪڙو هارمون آھي جيڪو خاص طور تي گردئن ۾ ٺھيل آھي. ان جي ڪيميائي نوعيت هڪ انتهائي گليڪوسيليٽ پروٽين آهي. ڇو ٻڪرين ۾؟ اٽڪل هڪ ليٽر رت هر منٽ ۾ گردئن ذريعي وهندو آهي، تنهنڪري اهي جلدي ۽ موثر طريقي سان رت ۾ آڪسيجن جي سطح ۾ تبديلين کي ڳولي سگهن ٿا. جڏهن رت ۾ آڪسيجن جي سطح گهٽ ٿئي ٿي، ته گردڪ جلدي جواب ڏين ٿا ۽ وڏي مقدار ۾ EPO پيدا ڪن ٿا. بعد ۾ رت جي وهڪري ذريعي هڏن جي ميرو ڏانهن گردش ڪندو آهي، جتي اهو erythroid progenitor سيلز کي ڳاڙهي رت جي سيلن ۾ تبديل ڪري ٿو. بالغ ڳاڙهي رت جي سيلز کي هڏن جي ميرو مان گردش سسٽم ۾ آزاد ڪيو وڃي ٿو ته جسم جي آڪسيجن کي پابند ڪرڻ جي صلاحيت کي بهتر بڻائي. جڏهن گردڪ رت ۾ آڪسيجن ۾ اضافو محسوس ڪن ٿا، اهي EPO جي پيداوار کي گھٽائي ٿو، جنهن جي نتيجي ۾ هڏن جي ميرو ۾ ڳاڙهي رت جي سيلز جي مقدار کي گھٽائي ٿي.
هي هڪ مڪمل ترتيب ڏيڻ وارو لوپ ٺاهي ٿو. جڏهن ته، اونچائي تي رهندڙ ماڻهو ۽ ڪجهه خون جي گھٽتائي جي مريضن کي اڪثر ڪري رت جي آڪسيجن جي سطح مسلسل گهٽ هجڻ جي حالت کي منهن ڏيڻو پوي ٿو، جيڪو مٿي جي گردش کي پورو نٿو ڪري سگهي ۽ گردئن کي مسلسل EPO ٺهرايو وڃي ٿو، تنهنڪري رت ۾ EPO ڪنسنٽريشن عام ماڻهن جي ڀيٽ ۾ وڌيڪ آهي.
ان کي پڌرو ڪرڻ ۾ لڳ ڀڳ 80 سال لڳا
ڪيترين ئي وڏين دريافتن وانگر، سائنسدانن جي EPO جي سمجھڻ آسان نه آهي، رستي ۾ سوالن ۽ چئلينجن سان. EPO جي تصور کان وٺي مخصوص ماليڪيول جي حتمي تعين تائين لڳ ڀڳ 80 سال لڳي ويا.
1906ع ۾ فرينچ سائنسدانن ڪارنٽ ۽ ڊيفلنڊري نارمل خرگوش کي خوني خرگوش جي سيرم سان انجيڪشن لڳايو ۽ ڏٺائين ته عام خرگوش جي پلازما ۾ رت جي ڳاڙهي سيلن جو تعداد وڌي ويو آهي. هنن يقين ڪيو ته پلازما ۾ ڪجهه مزاحيه عنصر ڳاڙهي رت جي سيلن جي پيداوار کي متحرڪ ۽ ضابطو ڪري سگهن ٿا. هي پهريون EPO تصور پروٽوٽائپ هو. بدقسمتي سان، نتيجن کي ايندڙ ڏهاڪن ۾ نقل نه ڪيو ويو آهي، خاص طور تي ڇاڪاڻ ته نئين ڳاڙهي رت جي سيلن جي ڳڻپ صحيح نه هئي.
Reissmann ۽ Ruhenstroth-Bauer جي 1950 ۾ پارابائيسس تجربو واقعي مضبوط ثبوت مهيا ڪيو. انهن ٻن جاندار چوٽن جي گردشي نظام کي جراحي طريقي سان ڳنڍيو، هڪ کي هائيپوڪسڪ ماحول ۾ رکيو ۽ ٻيو عام هوا سان سانس. نتيجي طور، ٻنهي چوٿين وڏي مقدار ۾ ڳاڙهي رت جي سيلن جي پيداوار ڪئي. ان ۾ ڪو شڪ ناهي ته رت جي وهڪري ۾ هڪ هارمون موجود آهي جيڪو رت جي ڳاڙهن سيلن جي پيداوار کي تيز ڪري ٿو، جنهن مان EPO نالو پيو. ٻئي طرف، EPO هائپوڪسيا ڏانهن تمام حساس آهي.
EPO ڪهڙو ماليڪيول آهي؟ اهو آمريڪي سائنسدان گولڊ واسر کي 30 سال لڳي ويا آخرڪار ان مسئلي کي بايو ڪيميڪل سطح تي واضح ڪرڻ ۾. جيڪڏهن ڪو ڪم ڪندڙ سٺو ڪم ڪرڻ چاهي ٿو ته ان کي پهريان پنهنجا اوزار تيز ڪرڻ گهرجن. EPO جو ڪم نئين ڳاڙهي رت جي سيلن کي متحرڪ ڪرڻ آهي، پرپوئين جي ڳڻپ صحيح نه آهي. ڳاڙهي رت جي خاني ۾ سڀ کان اهم فنڪشنل ماليڪيول هيموگلوبن آهي جنهن ۾ هيم هوندو آهي، جنهن جي مرڪز ۾ فيرس آئن هوندو آهي. تنهن ڪري گولڊ واسر جي ٽيم نئين ڄاول ڳاڙهي رت جي سيلن کي ريڊيويڪل آئرن آئسوٽوپس سان ليبل ڪيو ۽ EPO سرگرمي کي ڳولڻ لاء هڪ حساس طريقو تيار ڪيو. اهو ممڪن بڻائي ٿو ته EPO (نانوگرام في ملي ليٽر) جي تمام گهٽ ڪنسنٽريشن کي جانورن جي رطوبت جي نمونن مان الڳ ڪرڻ ۽ صاف ڪرڻ. پر EPO جي اڪيلائي انتهائي مشڪل هئي. اهي گردئن کان رت جي رت جي پلازما ۾ تبديل ٿي ويا، انهن مريضن جي پيشاب ڏانهن جن ۾ لوهه جي شديد کوٽ هئي، ٿلهي جي انفيڪشن جي ڪري، ۽ آخرڪار، 1977 ۾، 8 ملي گرام انساني EPO پروٽين کي 2,550 ليٽر پيشاب مان صاف ڪيو ويو جاپاني مريضن جي اپلاسٽڪ اينيميا سان.
1985 ۾، انساني EPO جي پروٽين جي ترتيب ۽ جين ڪلوننگ مڪمل ڪئي وئي. EPO جين هڪ پوليپيپٽائيڊ کي 193 امينو ريزيديوز سان انڪوڊ ڪري ٿو، جيڪو 166 امينو اسيد جي باقيات تي مشتمل هڪ بالغ پروٽين بڻجي وڃي ٿو جڏهن سگنل پيپٽائڊ کي secretion دوران ڪلپ ڪيو وڃي ٿو، ۽ ان ۾ گلائڪوسيليشن جي ترميم لاءِ 4 سائيٽون شامل آهن. 1998 ۾، EPO جي NMR حل جي جوڙجڪ ۽ EPO جي ڪرسٽل ڍانچي ۽ ان جي ريڪارڊر ڪمپليڪس جو تجزيو ڪيو ويو. هن موقعي تي، ماڻهن کي EPO جي سڀ کان وڌيڪ غير معمولي سمجھ آهي.
هينئر تائين، انميا جي علاج لاءِ عام طور تي رت جي منتقلي جي ضرورت پوندي هئي ته جيئن ڳاڙهي رت جي سيلن جي گهٽتائي کي پورو ڪري سگهجي. جيئن ماڻهو EPO جي باري ۾ وڌيڪ سکن ٿا، ان کي انجيڪشن لڳائڻ سان ڳاڙهي رت جي سيلن جي پيداوار کي پنهنجي هڏن جي ميرو ۾ پيدا ڪرڻ جو مسئلو آسان بڻائي ڇڏيو آهي. پر EPO کي سڌو سنئون جسم جي سيال مان صاف ڪرڻ، جيئن گولڊ واسر ڪيو، ڏکيو آهي ۽ پيداوار گهٽ آهي. EPO پروٽين ۽ جين جي ترتيب جي تعين ان کي ممڪن بڻائي ڇڏيو ته ٻيهر پيدا ٿيندڙ انساني EPO وڏي مقدار ۾.
اهو اپلائيڊ ماليڪيولر جينيٽڪس (ايمگن) نالي هڪ بايو ٽيڪنالاجي ڪمپني پاران ڪيو ويو. امگن 1980 ۾ صرف ستن ميمبرن سان ٺهرايو ويو، اميد هئي ته ماليڪيولر بائلاجي جي ان وقت جي اڀرندڙ ٽيڪنالاجي سان بايوفارماسوٽيڪل ٺاهڻ. انٽرفيرون، گروٿ هارمون ڇڏڻ وارو عنصر، هيپاٽائيٽس بي جي ويڪسين، ايپيڊرمل گروٿ فيڪٽر انهن جي ٽارگيٽ جي لسٽ ۾ گرم نالا هئا، پر انهن مان ڪا به ڪوشش ڪامياب نه ٿي سگهي. 1985 تائين، لن فوڪن، تائيوان، چين جي هڪ چيني سائنسدان، انساني اي پي او جي جين کي ڪلون ڪيو، ۽ پوء ڊي اين اي ريڪبينيشن ٽيڪنالاجي استعمال ڪندي مصنوعي اي پي او جي پيداوار کي محسوس ڪيو.
Recombinant انساني EPO ساڳيو ئي تسلسل آهي جيڪو endogenous EPO پروٽين آهي، ۽ ان ۾ پڻ ساڳيو گلائڪوسيليشن ترميم آهي. قدرتي طور، recombinant انساني EPO به endogenous EPO جي سرگرمي آهي. جون 1989 ۾، ايمگن جي پهرين پراڊڪٽ، recombinant human erythropoietin Epogen، آمريڪا جي FDA پاران دائمي گردن جي ناڪامي ۽ ايڇ آءِ وي انفيڪشن جي علاج ۾ خون جي گھٽتائي سبب پيدا ٿيندڙ انميا جي علاج لاءِ منظور ڪئي وئي. Epogen سيلز صرف ٽن مهينن ۾ $ 16 ملين ڊالر. ايندڙ ٻن ڏهاڪن ۾، ايمگن کي مارڪيٽ تي تسلط ڪيو ويو انساني اي پي او کي ٻيهر گڏ ڪرڻ لاء. ايپوگن صرف 2010 ۾ ايمگن کي 2.5 بلين ڊالر آمدني ۾ آندو. 2018 ۾، Amgen جي اسٽاڪ مارڪيٽ جي قيمت 128.8 بلين ڊالر هئي، اها دنيا جي اٺين وڏي دوا ساز ڪمپني ٺاهيندي.
اها ڳالهه نوٽ ڪرڻ جي قابل آهي ته ايمگن شروعاتي طور تي گولڊ واسر سان گڏ ڪم ڪيو ته جيئن صاف انساني EPO پروٽين کي ترتيب ڏيڻ لاءِ مهيا ڪيو وڃي، پر گولڊ واسر ۽ ايمگن جلد ئي نظرياتي اختلافن جي ڪري ختم ٿي ويا. گولڊ واسر ۽ سندس يونيورسٽي آف شکاگو، جنهن بنيادي تحقيق ڪئي، ڪڏهن به اهو نه سوچيو ته هن هارمون کي پيٽنٽ ڪيو جيڪو هن دريافت ڪيو، ۽ ان ڪري EPO جي وڏي تجارتي ڪاميابي لاءِ هڪ پئسو به نه مليو آهي.
اهو - اهو ڪيئن هڪ محرک آهي
جڏهن اسان سانس وٺون ٿا، آڪسيجن سيلز جي مائيٽوڪونڊريا ۾ داخل ٿئي ٿي سانس جي زنجير کي هلائڻ ۽ اي ٽي پي جي وڏي مقدار پيدا ڪري ٿي، جيڪو اسان جي جسم ۾ توانائي جو بنيادي ذريعو آهي. انيميڪ ماڻهن وٽ ڪافي صحتمند ڳاڙهي رت جا سيل نه هوندا آهن، ۽ سڀ کان فوري اثر اهو آهي ته اهي ڪافي آڪسيجن نه وٺندا آهن، جنهن جي ڪري اهي ٿڪل محسوس ڪن ٿا، جهڙوڪ ڊگهي عرصي دوران سانس جي مسئلن وانگر. جڏهن ٻيهر ٺهڪندڙ انساني EPO سان انجيڪشن لڳايو وڃي ٿو، انميا جي مريضن جا جسم وڌيڪ ڳاڙهي رت جا سيل پيدا ڪن ٿا،وڌيڪ آڪسيجن کڻو، ۽ وڌيڪ توانائي جو ماليڪيول ATP پيدا ڪري، مؤثر طريقي سان علامات کي ختم ڪري.
تنهن هوندي، ڪجهه راندين جي ڪارڪنن کي پڻ سوچڻ شروع ڪيو آهي ته ٻيهر انساني EPO. جيڪڏهن اي پي او قسم جو مصنوعي ٻيهر پيدا ڪرڻ وارو هارمون ايٿليٽس جي جسم کي وڌيڪ ڳاڙهي رت جي سيلز پيدا ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيو وڃي ته اهو ممڪن آهي ته رانديگرن جي آڪسيجن حاصل ڪرڻ ۽ توانائي جا ماليڪيول پيدا ڪرڻ جي صلاحيت کي بهتر بڻائي سگهجي، جيڪو برداشت ۾ رانديگرن جي ڪارڪردگي کي به بهتر بڻائي سگهي ٿو. واقعا جهڙوڪ سائيڪلنگ، ڊگھي فاصلي تي ڊوڙڻ ۽ ڪراس ملڪ اسڪائينگ. جرنل آف اپلائيڊ فزيالوجي ۾ 1980 جي هڪ مقالي ۾ ڏيکاريو ويو آهي ته رت جا محرڪ (اريٿروپيٽين، مصنوعي آڪسيجن ڪيريئر ۽ رت جي منتقلي) برداشت کي 34 سيڪڙو وڌائي سگهن ٿا. جيڪڏهن رانديگر EPO استعمال ڪن ٿا، اهي اڳي کان گهٽ وقت ۾ 44 سيڪنڊن ۾ ٽريڊمل تي 8 ڪلوميٽر هلائي سگهن ٿا. حقيقت ۾، سائيڪلنگ ۽ مارٿون EPO stimulants لاء بدترين مجرم ٿي چڪا آهن. 1998 جي ٽور ڊي فرانس دوران، فيسٽينا ٽيم لاءِ اسپيني ٽيم جي ڊاڪٽر کي فرانس جي سرحد تي 400 بوتلن سان گڏ مصنوعي ريڪوبيننٽ EPO سان گرفتار ڪيو ويو! نتيجو، يقينا، اهو هو ته سڄي ٽيم کي ٽور مان ڪڍيو ويو ۽ پابندي لڳائي وئي.
بين الاقوامي اولمپڪ ڪميٽي 1992 جي بارسلونا گيمز ۾ اي پي او کي پنهنجي ممنوع لسٽ ۾ شامل ڪيو، پر انساني اي پي او ٽيسٽ کي ٻيهر منظم ڪرڻ ايترو ڏکيو هو جو 2000 جي راندين کان اڳ مؤثر طريقي سان معلوم ڪرڻ جو ڪو طريقو نه هو ته ڇا رانديگر ان کي استعمال ڪري رهيا هئا. ان جا ڪيترائي سبب آهن: 1) جسم جي رطوبتن ۾ EPO مواد تمام گهٽ آهي، ۽ عام ماڻهن ۾ EPO في مليل رت جي لڳ ڀڳ 130-230 نانوگرام آهي؛ 2) مصنوعي ٻيهر ٺهڻ واري EPO جي امينو اسيد جو ٺهڪندڙ بلڪل ساڳيو آهي جيئن انسان جي آخر ۾ EPO پروٽين جي، صرف گلائڪوسليشن جي شڪل تمام ٿوري مختلف آهي؛ 3) رت ۾ EPO جي اڌ-زندگي صرف 5-6 ڪلاڪ آهي، ۽ اهو عام طور تي 4-7 ڏينهن جي آخري انجڻ کان پوء اڻڄاتل آهي؛ 4) انفرادي EPO سطح تمام مختلف آهي، تنهنڪري اهو هڪ مطلق مقداري معيار قائم ڪرڻ ڏکيو آهي.
2000 کان وٺي، WADA استعمال ڪيو آهي پيشاب جي جانچ کي صرف سائنسي تصديق واري طريقي جي طور تي ريمبيننٽ EPO جي سڌي طرح معلوم ڪرڻ لاء. مصنوعي ٻيهر ٺهڻ واري EPO ۽ انساني EPO جي گلائيڪويلڊ فارم جي وچ ۾ معمولي فرق جي ڪري، ٻن ماليڪيولن جي چارج ٿيل ملڪيت تمام ننڍا آهن ۽ هڪ اليڪٽرروفورسس طريقي سان فرق ڪري سگهجي ٿو جنهن کي isoelectric focusing سڏيو ويندو آهي، جيڪو بنيادي حڪمت عملي آهي. مصنوعي recombinant EPO جو سڌو پتو لڳائڻ. جڏهن ته، انساني نڪتل سيلز پاران ظاهر ڪيل ڪجهه ٻيهر ٺهڪندڙ EPO گلائڪوسيليشن ۾ ڪو به فرق نه ڏيکاريو آهي، تنهنڪري ڪجهه ماهرن تجويز ڪيو ته خارجي EPO ۽ endogenous EPO کي مختلف ڪاربن آئسوٽوپ مواد سان فرق ڪرڻ گهرجي.
حقيقت ۾، اڃا تائين EPO لاء مختلف جانچ جي طريقن ۾ حدون آهن. مثال طور، آمريڪي سائيڪلنگ ليجنڊ، لانس آرم اسٽرانگ، پنهنجي ست ٽور ڊي فرانس جي فتوحات دوران اي پي او ۽ ٻيا محرڪ وٺڻ جو اعتراف ڪيو، پر ان وقت ڪنهن به ڊوپنگ ٽيسٽ ۾ هو واقعي EPO لاءِ مثبت ثابت نه ٿيو هو. اسان کي اڃا تائين انتظار ڪرڻو پوندو ۽ ڏسو ته ڇا اهو "هڪ فوٽ بلند" آهي يا "هڪ فوٽ بلند".
اهو نوبل انعام ڪيئن ٿو ٺاهي
EPO ۽ فزيالوجي يا دوائن ۾ 2019 نوبل انعام جي وچ ۾ ڪنيڪشن بابت حتمي لفظ.
EPO انساني جسم جي تصور ۽ هائپوڪسيا جي جواب جو سڀ کان وڌيڪ عام ڪيس آهي. تنهن ڪري، Semenza ۽ Ratcliffe، ٻه نوبل انعام حاصل ڪندڙ، EPO کي شروعاتي نقطي طور چونڊيو سيل جي تصور جي ميکانيزم ۽ هائيپوڪسيا جي موافقت جو مطالعو ڪرڻ لاء. پهريون قدم EPO جين جي عناصر کي ڳولڻ هو جيڪو آڪسيجن جي تبديلين جو جواب ڏئي سگهي ٿو. سيمينزا هڪ اهم 256-بنياد غير ڪوڊنگ تسلسل جي سڃاڻپ ڪئي 3 جيني انڪوڊنگ EPO جي هيٺئين پاسي واري آخر ۾، جنهن جو نالو هائيپوڪسيا ردعمل عنصر آهي. جيڪڏهن هن عنصر جي ترتيب کي ميوٽيٽ ڪيو ويو آهي يا ختم ڪيو ويو آهي، اي پي او پروٽين جي هائيڪسيا کي جواب ڏيڻ جي صلاحيت تمام گهٽجي ويندي آهي. جيڪڏهن هن عنصر جي تسلسل کي ٻين جين جي هيٺئين وهڪرو 3 جي آخر ۾ ملايو وڃي ٿو جيڪو هائيپوڪسيا سان لاڳاپيل ناهي، اهي تبديل ٿيل جين پڻ EPO-جهڙو چالو ڏيکاريندا آهن.hypoxia جي حالتن هيٺ.
Ratcliffe ۽ سندس ٽيم پوءِ دريافت ڪيو ته هي هائپوڪسڪ ردعمل عنصر نه صرف گردئن يا جگر جي سيلن ۾ موجود آهي جيڪي EPO جي پيداوار لاءِ ذميوار هوندا آهن پر ڪيترن ئي ٻين سيلن جي قسمن ۾ پڻ هوندا آهن جيڪي هائيپوڪسڪ حالتن ۾ ڪم ڪري سگهن ٿا. ٻين لفظن ۾، هائيڪسڪسيا جو هي جواب شايد EPO لاء مخصوص نه هجي، بلڪه سيلز ۾ هڪ وڌيڪ وسيع رجحان. اهي ٻيا سيل، جيڪي EPO جي پيداوار لاءِ ذميوار نه هوندا آهن، انهن ۾ ماليڪيول (جهڙوڪ ٽرانسڪرپشن فيڪٽرز جيڪي جين جي اظهار کي موڙڻ جا ذميوار هوندا آهن) تي مشتمل هوندا آهن جيڪي آڪسيجن جي ڪنسنٽريشن ۾ تبديلين کي محسوس ڪن ٿا ۽ جين کي چالو ڪرڻ لاءِ هايپوڪسڪ ردعمل عناصر سان جڙيل آهن جهڙوڪ EPO.
