1. रासायनिक सूक्ष्मनलिका जीवविज्ञान समूह

यह प्रयोगशाला बहुविषयक अनुसंधान समस्याओं पर ध्यान केंद्रित करती है, जो मुख्य रूप से सूक्ष्मनलिका और संबद्ध प्रमुख अंतःकोशिकीय लक्ष्यों को लक्षित करती है। सूक्ष्मनलिका मौलिक जैव रसायन को समझने और कैंसर रोधी दवाओं के विकास के लिए एक आकर्षक आणविक लक्ष्य रही है, क्योंकि यह एक प्रमुख साइटोस्केलेटन फिलामेंट के रूप में महत्वपूर्ण है और कई जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में इसकी महत्वपूर्ण भूमिका है। उल्लेखनीय रूप से, न्यूरो-थेरेप्यूटिक्स के विकास के लिए एक लक्ष्य के रूप में सूक्ष्मनलिका अपेक्षाकृत अज्ञात है। यह प्रयोगशाला न्यूरोडीजनरेशन और कैंसर में सूक्ष्मनलिका की बेहतर भूमिका और सावधानीपूर्वक चुने गए मार्गों के माध्यम से संभावित हस्तक्षेप पर ध्यान केंद्रित करती है।

माइक्रोट्यूब्यूल न्यूरॉन्स में कई तरह के काम करते हैं जैसे कार्गो ट्रांसपोर्ट, न्यूरोनल माइग्रेशन, ध्रुवीकृत संरचनाओं को बनाए रखना, इत्यादि। माइक्रोट्यूब्यूल की स्थिरता न केवल न्यूरोनल ध्रुवीकरण प्रक्रिया के लिए महत्वपूर्ण है जो उनके विकास और प्लास्टिसिटी के लिए मौलिक है, बल्कि न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों के विकास में भी इसकी भूमिका है। उदाहरण के लिए, अल्जाइमर रोग में, माइक्रोट्यूब्यूल जाली माइक्रोट्यूब्यूल-संबंधित टाउ हाइपरफॉस्फोराइलेशन के कारण बाधित होती है, जो न्यूरोनल आर्किटेक्चर से समझौता करते हुए माइक्रोट्यूब्यूल अस्थिरता का कारण बनती है। इस प्रयोगशाला ने माइक्रोट्यूब्यूल जाली के साथ कुछ नए लिगैंड्स के बीच आणविक अंतःक्रियाओं का अध्ययन करके न्यूरो-डीजेनेरेटिव विकारों में माइक्रोट्यूब्यूल स्थिरीकरण के महत्व का अध्ययन किया है, खासकर AD में। ये आणविक अंतःक्रियाएँ महत्वपूर्ण हैं और अनुवाद संबंधी मूल्य रखती हैं क्योंकि उनके द्वारा प्रदान किया गया माइक्रोट्यूब्यूल स्थिरीकरण न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों और इससे जुड़े लक्षणों की प्रगति को रोकता है। इन आणविक अंतःक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए, प्रयोगशाला ने प्राथमिक कॉर्टिकल और हिप्पोकैम्पल न्यूरॉन्स से उत्पन्न एक सरल और कम लागत वाला न्यूरोस्फीयर आधारित ऑर्गेनोइड मॉडल विकसित किया है। ये न्यूरोस्फीयर मानव मस्तिष्क से अधिक समानता रखने वाली ग्लियाल कोशिकाओं, न्यूरॉन्स, न्यूरल स्टेम और प्रोजेनिटर कोशिकाओं से युक्त कोशिकाओं की विषम आबादी वाले मिनी मस्तिष्क की तरह व्यवहार करते हैं। तंत्रिका पूर्वज कोशिकाओं (NPCs) और तंत्रिका स्टेम कोशिकाओं (NSCs) की समृद्ध आबादी के कारण, AD मॉडल या अन्य न्यूरोडीजेनेरेटिव रोग मॉडल के साथ, उनका उपयोग तंत्रिका विकास और भेदभाव का अध्ययन करने के लिए भी किया जा सकता है। इसके अलावा, इस प्रयोगशाला ने शक्तिशाली लिगैंड्स की BBB पारगम्यता का अध्ययन करने के लिए एक रक्त मस्तिष्क बाधा (BBB) ​​पारगम्यता मॉडल भी विकसित किया है जो न्यूरोनल माइक्रोट्यूब्यूल्स के साथ अंतःक्रिया दिखाता है। (ACS Chem. Neurosci. 2015, 2018, 2019, 2020; आदि)।

यूकेरियोटिक कोशिकाओं में अभिकर्मक या जीन वितरण जैविक विज्ञान में प्रमुख उपकरणों में से एक है और हालांकि इस उद्देश्य के लिए पारंपरिक रूप से लिपोफ़ेक्टामाइन का उपयोग किया जाता रहा है, कम अभिकर्मक दक्षता और खराब प्रजनन क्षमता ने वैज्ञानिकों को अधिक कुशल गैर-वायरल अभिकर्मक एजेंटों की तलाश करने के लिए प्रेरित किया है। चरण III नैदानिक ​​​​परीक्षण के दौरान एक पेप्टाइड Pep1 मस्तिष्क में एमिलॉयडोजेनिकिटी का कारण पाया गया था। इस प्रयोगशाला ने इस Pep1 से एक गैर-एमाइलॉयडोजेनिक लघु टेट्रा-पेप्टाइड अनुक्रम निकाला और इसके सेलुलर प्रवेश और परमाणु स्थानीयकरण गुणों का अध्ययन किया। इस अनुक्रम में न केवल डीएनए के प्रमुख खांचे के साथ बातचीत करने की अयोग्य क्षमता के साथ उत्कृष्ट परमाणु स्थानीयकरण था, बल्कि इसने कोशिका प्रवेश को विनियमित करने में ट्रिप्टोफैन की स्थानिक स्थिति की भूमिका के बारे में एक मौलिक रूप से महत्वपूर्ण प्रश्न भी उठाया।

मस्तिष्क के सीमित पुनर्योजी गुणों के कारण, TBI रोगियों की मरम्मत करना एक तत्काल चुनौती है। इस प्रकार, इस प्रयोगशाला ने क्रायोजेनिक चोट मॉडल (CIM) के माध्यम से उत्पन्न घायल चूहों के मस्तिष्क में चोट वाले क्षेत्र पर एक बायोकंपैटिबल न्यूरो-प्रोटेक्टिव हाइड्रोजेल को बाहरी रूप से लगाकर इस मरम्मत तंत्र को समझने की कोशिश की है। 7 दिनों में, हाइड्रोजेल ने चोट की पूरी तरह से ठीक होने की सूचना दी, जिसमें चोट क्रेसिल वायलेट दाग वाले मस्तिष्क के स्लाइस में मुश्किल से दिखाई दे रही थी और माइक्रोग्लिया (iba1) की सक्रियता कम थी, जो एक महत्वपूर्ण चोट मार्कर है। (ACS Chem. Neurosci. 2019, 2020; ACS बायोमटेरियल साइंस एंड इंजीनियरिंग, 2020)। इस प्रयोगशाला ने पहले से ही उपन्यास आणविक लिगैंड्स का उपयोग करके ट्यूबुलिन गतिशीलता के गड़बड़ी के माध्यम से कैंसर कोशिकाओं की माइक्रोट्यूब्यूल गतिशीलता में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्रदान की है। लिगैंड्स द्वारा इनमें से कई गड़बड़ी के परिणामस्वरूप सेलुलर और पशु मॉडल में ट्यूबुलिन पॉलीमराइजेशन या डीपॉलीमराइजेशन के माध्यम से कुशल कैंसर विरोधी गतिविधि हुई, जिसमें उनकी क्रिया के विस्तृत यांत्रिक मार्गों पर जोर दिया गया। यह इन लिगैंड्स की अनुवाद शक्ति और उनकी अंतःक्रियाओं को उजागर करता है जो कैंसर जीव विज्ञान में भविष्य की नैदानिक ​​उन्नति के लिए आह्वान करते हैं (मोल. फ़ार्मास्यूटिक्स 2019, लैंगमुइर 2018, एडव हेल्थकेयर मैटर. 2017, एसीएस एप्पल मैटर इंटरफेस, 2016, 2017)।