માઈક્રો-આરએનએ : અમે ઈડરિયો ગઢ જીત્યા.. રે આનંદ ભયો

- ફયુચર સાયન્સ-કે.આર.ચૌધરી

શ રીર ક્રિયા વિજ્ઞાન અથવા તબીબી શાસ્ત્રનું ૨૦૨૪નું નોબેલ પુરસ્કાર માઈક્રો-આરએનએની શોધ માટે આપવામાં આવ્યું છે. સામાન્ય માણસ ડીએનએ, જનીન, જીનોમ જેવા શબ્દોથી પરિચિત હોય, પરંતુ આરએનએ શબ્દ થોડો અપરિચિત લાગે. તમે આરએનએને ડીએનએનો જોડિયા ભાઈ એટલે કે ટ્વીન્સ તરીકે ઓળખી શકો. પરંતુ બંનેનું કાર્ય એકબીજાથી સ્વતંત્ર અલગ છે. ડીએનએ વારસાગત લક્ષણોને લગતી વિગતો જનીન સ્વરૂપમાં સ્ટોર કરી રાખે છે. જ્યારે આરએનએ આ સ્ટોર કરેલી ઇન્ફોર્મેશન એટલે કે માહિતી ઉપરથી, ડીએનએ અને જનીનની પ્રતિકૃતિ એટલે કે ડુપ્લીકેટ્સ તૈયાર કરવા હોય ત્યારે, એક મોલ્ડ એટલે કે બીબા તરીકેનું કામ કરે છે. જનીનની માહિતી ઉપરથી પ્રોટીનનું સર્જન કરે છે. અત્યાર સુધી વિજ્ઞાનીઓ ૧૭ જેટલા અલગ અલગ પ્રકારના આરએનએના મોલેક્યુલ્સ એટલે કે જૈવ-રાસાયણિક અણુઓ શોધી ચૂક્યા છે. માઈક્રો આરએનએ પણ એમાંનો જ એક સભ્ય છે.

માઈક્રો આરએનએ અણુઓ કોષ કક્ષાએ ચાલતી જનીનની અભિવ્યક્તિ (જીન એક્સપ્રેસન)નું નિયંત્રણ કઈ રીતે થાય છે? તે સવાલનો જવાબ આપે છે. પ્રથમ નજરે નજીવા લાગતા માઇક્રો આરએનએ, એક વિરાટ ક્રાંતિ કરવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. કેન્સર, રક્તવાહિનીઓની સ્થિતિ અને માનસિક રોગોની સારવાર માટે નવા દરવાજા ખોલી શકે છે. આ વાતને સમજવા માટે માઇક્રો આરએનએ ખરેખર શું છે? શા માટે તેને ૨૦૨૪નું સર્વોચ્ચ સન્માન જેવું નોબલ પ્રાઈઝ મળ્યું છે? જેવા સવાલોની ઊંડાઈમાં ડૂબકી મારવી પડે.

આરએનએ શું છે?

માઈક્રો-આરએનએની કાર્યપદ્ધતિ સમજતા પહેલા, આરએનએ શું છે? તેની પાયાની સમજ હોવી જરૂરી છે. આપણા શરીરની કોષ રચનામાં જરૂરી ન્યુક્લિક એસિડના જે ચાર મુખ્ય મેક્રો મોલેક્યુલ્સ છે. તેમાંથી એક મેક્રો મોલેક્યુલ્સ આરએનએ છે. જે ન્યુક્લિઓટાઈડની સાંકળથી બને છે. ન્યુક્લિઓટાઈડ આપણને ખોરાકમાંથી મળે છે. લીવર ખોરાકમાં મળેલા પોષક તત્વોનો ઉપયોગ કરીને પણ ન્યુક્લિઓટાઈડ બનાવે છે. જયારે આરએનએ પોતે જ કોઈ પ્રક્રિયા શરૂ કરવાની ક્ષમતા ધરાવતું હોય તો, તે નોન-કોડિંગ આરએનએ તરીકે ઓળખાય છે. જ્યારે આરએનએ ડીએનએમાં રહેલ જીનેટીક મટીરીયલને જનીન સ્વરૂપે રચના કરવાના મોલ્ડ તરીકે કામ કરે છે ત્યારે, આ કોડિંગ આરએનએને મેસેન્જર આરએનએ કહે છે.  

કેટલાક વિજ્ઞાનીઓ દલીલ કરે છેકે સજીવ કોષમાં ડીએનએ કરતા પહેલા, આરએનએનું સર્જન થયું હોવું જોઈએ. એ સમયે ડીએનએની માફક જીનેટીક માહિતી સ્ટોર પણ કરી શકતા હોવા જોઈએ. ડીએનએ અને આરએનએનું રાસાયણિક બંધારણ એકસરખું છે. આ બંને એકબીજાથી ત્રણ રીતે અલગ પડે છે. ૧. આરએનએ સામાન્ય રીતે એક જ તાંતણાથી જોડાયેલા અણુઓનું બનેલું હોય છે. ૨. ડીએનએના રેણુઓની કરોડરજ્જુ સુગર ફોસ્ફેટ ધરાવતા ડીઓક્સીઝ છે. જ્યારે આરએનએ hydroxyl ગુ્રપના રાયબોઝનું બનેલું હોય છે. ૩. ડીએનએમાં એડેનાઇનનો પૂરક આધાર થાઇમિન છે, જ્યારે આરએનએમાં, થાઇમિનના સ્થાને પૂરક આધાર યુરેસિલ છે.  

આરએનએ એક જ તારનું બનેલ બંધારણ છે. ડીએનએ બે તાર વડે બનેલું જૈવિક બંધારણ છે. આરએનએમાં રાયબોઝ નામની શર્કરા અણુઓ અને ડીએનએમાં ડીઓક્સીબોઝ શર્કરા અણુઓ હોય છે. આરએનએ આધાર તરીકે થાઇમીન (ટી)ને બદલે યુરેસિલ(યુ)નો ઉપયોગ કરે છે. આરએનએ રાયબોઝ નામની શર્કરા અણુઓ અને ડીએનએમાં ડીઓક્સીબોઝ શર્કરા અણુઓ હોય છે.  DNA આનુવંશિક માહિતીનો સંગ્રહ કરે છે, RNA તે માહિતીને વ્યક્ત કરવા, જનીનને સક્રિય કરવામાં મોટી ભૂમિકા ભજવે છે.

જનીનોનું નિયંત્રણ શા માટે જરૂરી? 

જનીનો મુખ્યત્વે વિવિધ પ્રકારના પ્રોટીન બનાવવા માટેની સૂચના અથવા તો બ્લુપ્રિન્ટ છે. કોષમાં રહેલી મોલેક્યુલર મશીનરી, આ બ્લુપ્રિન્ટ ઉપર પોતાનું કામ કરતી રહે છે. પરંતુ ૨૪ કલાક બધા જ જનીનો સક્રિય રહે તે જરૂરી હોતું નથી. ઉદાહરણ તરીકે યકૃત અને મગજ પાસે એક સરખા જનીનોનો સેટ છે. પરંતુ બેઉ સ્થાન ઉપર એક જનીનને એક જ સમયે સક્રિય કરવાની જરૂરિયાત હોતી નથી. આ કારણે જ્યારે જરૂર હોય ત્યારે જનીન સક્રિય બને, તેવું નિયંત્રણ હોય તે જરૂરી છે. આ પ્રક્રિયાને જીન રેગ્યુલેશન કહે છે. તેનાથી શરીર સંતુલિત રહે છે. શરીરની સંતુલિત અવસ્થા 'હોમિયોસ્ટેસિસ' તરીકે ઓળખાય છે. કોઈ જનીન વધુ પડતું સક્રિય બને અથવા જરૂરી સમય કરતા ઓછા સમય માટે સક્રિય રહે, ત્યારે જનીન આધારિત રોગ પેદા થતા હોય છે. જેમાં કેન્સર, ડાયાબિટીસ અને ન્યુરોલોજીકલ ડિસઓર્ડરનો સમાવેશ થાય છે.

જનીન ઉત્ક્રાંતિનો ઇતિહાસ બતાવે છેકે 'મનુષ્ય અને અન્ય પ્રાણીમાં માઈક્રો-આરએનએ ઉત્ક્રાંતિ દરમિયાન સારી રીતે સચવાયેલા રહ્યા છે.' સંભવિત રીતે પ્રાચીન કાળમાં પણ જનીન નિયમનમાં એ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવતા હશે. મનુષ્ય અને ચિમ્પાંજીના મગજમાંથી મેળવેલા માઈક્રો-આરએનએના નમુના બતાવે છેકે ઉત્ક્રાંતિ દરમિયાન ચિમ્પાન્જી કરતા, મનુષ્યના મગજમાં ખૂબ જ ઝડપથી વિકાસ થયો હતો. આ વિકાસ પ્રક્રિયા માઈક્રો-આરએનએના કારણે થયો હતો. સંશોધન દરમિયાન વિજ્ઞાનીઓને જાણવા મળ્યું છેકે શરીરવિજ્ઞાનમાં કાર્ડિયાક હાઇપરટ્રોફી નામની તણાવ અને હૃદયની નિષ્ફળતાની સ્થિતિમાં માઇક્રો આરએનએનું યોગદાન મહત્વનું છે. જનીનમાં બદલાવ આવવાથી, માઇક્રો આરએનએમાં બદલાવ આવે છે. જેનાં કારણે કેન્સર કોષનું સર્જન થતું હોય છે. મનુષ્ય કોષોમાં અસાધારણ રીતે માઈક્રો-આરએનએનાં લો લેવલનાં કારણે જનીનોનું ઓવર એક્સપ્રેશન થતું હોવાનું સંશોધકોના ધ્યાનમાં આવ્યું છે. જેના કારણે કેન્સર જેવી વિકાસ પ્રક્રિયાને વધારે વેગ મળે છે. 

માઈક્રો-આરએનએ :  એક ઓળખ પત્ર

નાભી કેન્દ્રમાં આરએનએનું સર્જન થાય છે. આરએનએ પોલીમરેઝ તરીકે ઓળખાતા જૈવિક ઉત્સેચકની પોતાનું સર્જન કરે છે. આરએનએ પોતાનું સર્જન, ડીએનએનો ટેમ્પ્લેટ તરીકે ઉપયોગ કરીને કરે છે. આ પ્રક્રિયા ટ્રાન્સક્રિપ્શન તરીકે ઓળખાય છે. ઘણીવાર આરએનએ પોતે જ આરએનએ પોલીમરેજનો ઉપયોગ કરીને, આરએનએના નવા તાતણા-તાર તૈયાર કરે છે. આરએનએના ૧૭-૧૮ પ્રકારમાંથી એક મહત્વપૂર્ણ પ્રકારના આરએનએ એટલે માઈક્રો-આરએનએ. માઈક્રો-આરએનએ ૨૨ જેટલા ન્યુક્લિઓટાઈડ ભેગા થતા બનતી સાંકળનો એક નાનો ટુકડો છે. જો તમે ડીએનએને શરીર રચના કરવા માટે, તેની જાળવણી કરવા માટેની આખી ઈન્સ્ટ્રક્શન મેન્યુઅલ જેવી ચોપડી ગણતા હો તો, આ પુસ્તકમાં ટચૂકડો સંદેશો લખવા માટે મૂકવામાં આવતી કાગળની એક કાપલી એટલે માઈક્રો-આરએનએ. કાપલી ઉપર ખાસ સુચના લખેલી હોય છેકે કોઈ એક ચોક્કસ સમયે ક્યાં જનીનને કાર્યરત કરવું? ક્યાં જનીનને કાર્ય નિવૃત કરવું? ટૂંકમાં જનીનનું નિયંત્રણ માઇક્રો-આરએનએ કરે છે. તેની આ પ્રક્રિયાના કારણે જ કોષમાં વૃદ્ધિ, અને સ્ટ્રેેસ એટલે કે તણાવ સામે પ્રતિભાવ પેદા થાય છે.

અહીં સવાલ થશે કે માઈક્રો-આરએનએ કેવી રીતે કામ કરે છે? આરએનએના અનેક પ્રકારમાંનો એક પ્રકાર છે, મેસેન્જર-આરએનએ. એને  પ્રોટીન બનાવવા માટેની એક બ્લુ પ્રિન્ટ માની શકો. આ બ્લુ પ્રિન્ટ ઉપર આપણે જે વાક્ય ન વાંચવા હોય તેના ઉપર કાગળની પટ્ટી લગાડી દઈએ, અથવા ટેગ લગાડી દઈએ તો એ વાક્ય, ત્યારબાદ બીજા વાંચી શકતા નથી. બરાબર આ જ રીતે માઈક્રો-આરએનએ, મેસેન્જર આરએનએની બ્લુપ્રિન્ટ ઉપર ચોંટી જાય છે. જેથી એટલો ભાગ પ્રોટીન પેદા કરનારી મશીનરી વાંચી શકતી નથી. આ રીતે માઈક્રો-આરએનએ પોતાનું કામ કરે છે. આ પ્રક્રિયાને જીન સાયલેન્સીંગ એટલે કે જનીનને ચૂપ કરી દેવાની પ્રક્રિયા કહે છે. સરળ ભાષામાં કહીએ તો જનીનને કામ કરતું બંધ કરી દે છે. એટલે કે 'ઓફ' મૉડમાં મૂકી દે છે. એટલેકે માઈક્રો-આરએનએ એક ટચૂકડા મેનેજર તરીકે કામ કરે છે. 

નોબલ પ્રાઈઝ શા માટે મળ્યું છે?

૧૯૯૩માં પ્રથમ વાર વિક્ટર એમ્બ્રોસ અને ગેરી રુવકુન નામના સંશોધકો, નેમાટોડ કેનોરહેબડિટિસ એલિગન્સ (એક નાનો રાઉન્ડવોર્મ) પર સ્વતંત્ર રીતે કામ કરતા હતા, ત્યારે તેમણે માઈક્રો-આરએનએને ઓળખી કાઢયા હતા. આ માઈક્રો-આરએનએ કૃમિના વિકાસ પ્રક્રિયાને નિયંત્રિત કરતા હતા. તેમની માઈક્રો-આરએનએની મહત્વપૂર્ણ શોધ માટે તબીબી વિજ્ઞાનનું ૨૦૨૪નું નોબલ પ્રાઇઝ આપવામાં આવે છે. માનવ શરીરમાં રહેલ અડધોઅડધ માઈક્રો-આરએનએ પ્રોટીન કોડિંગ જનીનના હિંડોન તરીકે ઓળખાતા ભાગમાં રહેલા હોય છે. જ્યારે બાકીનો થોડો ભાગ અનટ્રાન્સલેટર જનીનના એકઝોન નામે ઓળખાતા ભાગમાં રહેલા હોય છે. 

આપણા કોષની અંદર જનીનોનું નિયમન કેવી રીતે થતું હતું? તે સમજવામાં માઈક્રો-આરએનએ ઉપયોગી બન્યા છે. નાના બિન કોડિંગ આરએનએ પણ જીન એક્સપ્રેસન એટલે કે જનીન સક્રિયતા ઉપર પ્રભાવ પાડી શકે છે. ખાસ કરીને એબનોર્મલ એટલે કે અસામાન્ય માઈક્રો-આરએનએ કેન્સર જેવા રોગો સાથે જોડાયેલા છે. કેટલાક માઇક્રો-આરએનએ કેન્સર પેદા કરનારા જનીનોને વધુ પડતા એક્સપ્રેસ થતા એટલે કે સક્રિય થતા અટકાવવાનું કામ કરે છે. 

માઇક્રો આરએનએનું ભવિષ્ય શું છે? 

ભવિષ્યમાં જનીન આધારિત સારવાર અને દવાઓ ઉપલબ્ધ થવા લાગશે. આ સમયે માઇક્રો-આરએનએનું સંશોધન ખૂબ જ ઉપયોગી બનશે.આપણે ધીરે ધીરે કોષની અંદર ચાલનારી જટિલ પ્રક્રિયા અને કોષ ઉપર નિયંત્રિત કરનારી પ્રક્રિયાની સમજ મેળવી રહ્યા છીએ. અહીં પહોંચ્યા પછી સંશોધકો કહે છે કે માઇક્રો-આરએનએનું વિજ્ઞાન હજી તો પ્રારંભિક અવસ્થામાં છે. જ્યારે વિજ્ઞાનીઓ માઇક્રો-આરએનએનાં બધા જ રહસ્ય ખોલશે ત્યારે તબીબી વિજ્ઞાન, માનવ સભ્યતાને રોગમુક્ત કરવાની દિશામાં હરણફાળ ભરી શકશે.