Targeting Mitochondrial Dysfunction with Mdivi-1 Confers Therapeutic Protection in a Mouse Model of Mustard Keratopathy

मानव आँख एक नाजुक अंग है, जो लगातार बाहरी दुनिया के संपर्क में रहती है। जब इसका सामना किसी रासायनिक जलन (केमिकल बर्न) से होता है, तो क्षति तीव्र और विनाशकारी हो सकती है। विशेष रूप से खतरनाक रसायनों के एक वर्ग, जिन्हें मस्टर्ड एजेंट (mustard agents) कहा जाता है, उन्हें मूल रूप से युद्ध के हथियारों के रूप में विकसित किया गया था लेकिन वे आज भी सार्वजनिक स्वास्थ्य के लिए खतरा बने हुए हैं। यदि ये पदार्थ कॉर्निया (cornea), जो आँख का स्पष्ट सामने वाला हिस्सा है, के संपर्क में आते हैं, तो वे चोट की एक ऐसी श्रृंखला शुरू कर देते हैं जो अक्सर स्थायी अंधापन का कारण बनती है। दशकों से, डॉक्टरों ने इन चोटों का इलाज सूजन को शांत करने की कोशिश करके किया है, ठीक वैसे ही जैसे किसी गहरे घाव पर पट्टी लगाना। हालांकि, यह दृष्टिकोण अक्सर लंबे समय तक होने वाले नुकसान को रोकने या आँख को ठीक से ठीक होने में मदद करने में विफल रहता है, जिससे मरीजों को पुराने दर्द और दृष्टि हानि का सामना करना पड़ता है। मुख्य समस्या यह रही है कि जहाँ वैज्ञानिकों को पता था कि आँख नष्ट हो रही है, वहीं वे कोशिकाओं के भीतर के विशिष्ट तंत्र (मैकेनिज्म) को पूरी तरह से नहीं समझ पाए थे जो इसे तोड़ रहा था।

टफ्ट्स यूनिवर्सिटी और अन्य संस्थानों के शोधकर्ताओं के एक नए अध्ययन ने अंततः इस पहेली के लापता हिस्से की पहचान कर ली है। उन्होंने खोजा कि जब मस्टर्ड गैस कॉर्निया के संपर्क में आती है, तो वह आँख की सतह की कोशिकाओं के भीतर के छोटे बिजली घरों (पावर प्लांट्स), जिन्हें माइटोकॉन्ड्रिया (mitochondria) कहा जाता है, पर हमला करती है। ये बिजली घर कोशिकाओं को जीवित और कार्यात्मक रखने के लिए आवश्यक हैं। सामान्य परिस्थितियों में, वे एक जुड़े हुए, स्वस्थ नेटवर्क के रूप में होते हैं। लेकिन जब मस्टर्ड गैस हमला करती है, तो इन बिजली घरों को छोटे, बेकार टुकड़ों में टूटने के लिए मजबूर किया जाता है। यह विखंडन (fragmentation) कोशिकाओं को ऊर्जा खत्म करने, विषाक्त कचरे से भरने और अंततः मरने का कारण बनता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि एक विशिष्ट दवा का उपयोग करके इस टूटने की प्रक्रिया को रोकने से, वे बिजली घरों को बरकरार रख सकते थे, जिससे कोशिकाएं जीवित रह सकें और आँख ठीक हो सके। यह खोज रासायनिक जलन के उपचार का एक नया तरीका सुझाती है जो केवल लक्षणों के बजाय क्षति के मूल कारण को लक्षित करता है।

टीम ने प्रयोगशाला में मानव कॉर्नियल कोशिकाओं को देखकर अपनी जांच शुरू की। उन्होंने रासायनिक जलन की नकल करने के लिए इन कोशिकाओं को नाइट्रोजन मस्टर्ड (nitrogen mustard), जो वेसिकेंट एजेंट (vesicant agent) का एक सामान्य प्रकार है, के संपर्क में रखा। मात्र दो घंटों के भीतर, कोशिकाओं ने संकट के स्पष्ट संकेत दिखाए। शोधकर्ताओं ने कोशिकाओं के भीतर क्या हो रहा है, यह देखने के लिए विशेष रंगों (dyes) का उपयोग किया, और उन्होंने देखा कि माइटोकॉन्ड्रिया, जो आमतौर पर लंबे, शाखाओं वाले धागों की तरह दिखते हैं, अचानक छोटे, बिखरे हुए बिंदुओं में बदल गए। इस प्रक्रिया को विखंडन (fission) कहा जाता है, और इस मामले में, यह बहुत तेजी से और बहुत आक्रामक तरीके से हो रहा था। कोशिकाओं ने अपना आंतरिक विद्युत आवेश (electrical charge) भी खो दिया, जो उनके बिजली घरों के विफल होने का संकेत है, और वे खतरनाक स्तर पर विषाक्त ऑक्सीजन उपोत्पादों (byproducts) का उत्पादन करने लगे। कोशिकाएं अनिवार्य रूप से अपने ही कचरे में डूब रही थीं और ऊर्जा की कमी का सामना कर रही थीं।

यह परीक्षण करने के लिए कि क्या वे इस विनाश को रोक सकते हैं, वैज्ञानिकों ने Mdivi-1 नामक दवा पेश की। यह दवा उस विशिष्ट प्रोटीन को ब्लॉक करने के लिए बनाई गई है जो माइटोकॉन्ड्रिया को काटने वाली कैंची के रूप में कार्य करता है। जब शोधकर्ताओं ने मस्टर्ड गैस के संपर्क में आने से पहले कोशिकाओं में यह दवा डाली, तो परिणाम चौंकाने वाले थे। माइटोकॉन्ड्रिया जुड़े हुए और स्वस्थ रहे, और बिल्कुल वैसे ही दिखे जैसे अनुपचारित कोशिकाओं में दिखते हैं। कोशिकाओं ने अपने ऊर्जा स्तर को बनाए रखा, बहुत कम विषाक्त उपोत्पाद उत्पन्न किए और रासायनिक हमले में जीवित रहीं। शोधकर्ताओं ने एक दूसरी, अधिक चयनात्मक दवा का भी परीक्षण किया जो उसी प्रोटीन को लक्षित करती है, और इसने वही सुरक्षात्मक प्रभाव दिखाया। इसने पुष्टि की कि क्षति वास्तव में माइटोकॉन्ड्रिया के टूटने के कारण हुई थी, और इस टूटने को रोकना ही कोशिकाओं को बचाने की कुंजी थी।

अध्ययन प्रयोगशाला के बर्तन से आगे बढ़कर यह देखने के लिए किया गया कि क्या ये निष्कर्ष एक जीवित जीव में भी टिक पाएंगे। शोधकर्ताओं ने उन चूहों का उपयोग किया जिन्हें उनके माइटोकॉन्ड्रिया पर एक विशेष चमकते टैग के साथ आनुवंशिक रूप से संशोधित किया गया था। इस टैग ने उन्हें वास्तविक समय में बिजली घरों के स्वास्थ्य को देखने की अनुमति दी: स्वस्थ माइटोकॉन्ड्रिया हरे रंग के चमकते थे, जबकि क्षतिग्रस्त, पुराने माइटोकॉन्ड्रिया लाल रंग के चमकते थे। जब उन्होंने चूहों की आँखों में नाइट्रोजन मस्टर्ड लगाया, तो कॉर्निया जल्दी ही लाल हो गया, जो दिखा रहा था कि माइटोकॉन्ड्रिया क्षतिग्रस्त और ऑक्सीकृत हो रहे हैं। चोट गंभीर थी, जिससे सूजन और ऊतक क्षति हुई जो हफ्तों तक बनी रही। हालांकि, जब शोधकर्ताओं ने घायल आँखों का उपचार Mdivi-1 आई ड्रॉप्स से किया, तो परिणाम नाटकीय रूप से बदल गया। उपचारित आँखों में लाल चमक बहुत कम थी, जिसका अर्थ है कि माइटोकॉन्ड्रिया स्वस्थ रहे। कॉर्निया तेजी से ठीक हुआ, ऊतक संरचना सुरक्षित रही, और आँख की सतह चिकनी और बरकरार रही।

इस कार्य का एक सबसे महत्वपूर्ण पहलू वह है जिसे यह खारिज करता है। लंबे समय से, वैज्ञानिक मानते थे कि मस्टर्ड गैस से होने वाली क्षति मुख्य रूप रूप से डीएनए पर सीधे हमले या शरीर के प्राकृतिक एंटीऑक्सीडेंट की कमी के कारण होती है। हालांकि वे चीजें होती हैं, लेकिन यह अध्ययन दिखाता है कि कोशिका मृत्यु का असली चालक माइटोकॉन्ड्रिया का भौतिक टूटना है। शोधकर्ताओं ने परीक्षण किया कि क्या Mdivi-1 दवा एक प्रत्यक्ष एंटीऑक्सीडेंट के रूप में कार्य करके काम करती है, जैसे कि विषाक्त रसायनों को सोखने वाला स्पंज। उन्होंने पाया कि इसमें अपने आप में विषाक्त पदार्थों को बेअसर करने की लगभग कोई क्षमता नहीं थी। इसके बजाय, इसकी शक्ति पूरी तरह से माइटोकॉन्ड्रिया को साबुत रखने में थी। माइटोकॉन्ड्रिया को बिखरने से रोककर, कोशिकाएं अपनी प्राकृतिक रक्षा प्रणाली को चालू रखने और अपने स्वयं के नुकसान को साफ करने में सक्षम थीं। यह अंतर महत्वपूर्ण है क्योंकि इसका मतलब है कि उपचार टूटे हुए तंत्र को ठीक करने के काम आता है, न कि केवल गंदगी को साफ करने के।

शोधकर्ताओं ने यह भी देखा कि आँख समय के साथ खुद को कैसे ठीक करती है। अनुपचारित चूहों में, क्षति हफ्तों तक बनी रही, जिसमें कॉर्निया सूजन युक्त रहा और माइटोकॉन्ड्रिया क्षतिग्रस्त, लाल अवस्था में रहे। Mdivi-1 से उपचारित चूहों में, कॉर्निया बहुत तेजी से ठीक हुआ। 28वें दिन तक, उपचारित आँखों ने अपनी सतह की अखंडता का लगभग 92 प्रतिशत हिस्सा वापस पा लिया था, जबकि अनुपचारित आँखों में यह केवल 21 प्रतिशत था। उपचारित आँखों ने स्वस्थ हरे माइटोकॉन्ड्रिया की वापसी भी दिखाई, जो इंगित करता है कि कोशिकाएं न केवल जीवित रह रही थीं बल्कि सक्रिय रूप से नवीनीकरण भी कर रही थीं। दवा ने आँख को पुराने, क्षतिग्रस्त बिजली घरों को हटाने और उन्हें नए, स्वस्थ बिजली घरों से बदलने में मदद की, जो दीर्घकालिक उपचार के लिए आवश्यक प्रक्रिया है।

यह कार्य चिकित्सा उपचार के एक नए प्रकार के लिए एक मजबूत आधार प्रदान करता है। वर्तमान में, मस्टर्ड गैस की चोटों के लिए मानक देखभाल में सूजन को कम करने के लिए स्टेरॉयड का उपयोग किया जाता है। हालांकि ये दवाएं सूजन को कम करने में मदद करती हैं, लेकिन वे अंतर्निहित कोशिकीय विनाश को नहीं रोकती हैं और कभी-कभी उपचार में देरी भी कर सकती हैं। नया दृष्टिकोण मूल कारण को लक्षित करता है: माइटोकॉन्ड्रियल विखंडन। बिजली घरों को बरकरार रखकर, उपचार आँख की प्राकृतिक मरम्मत तंत्र को काम करने की अनुमति देता है। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि उनकी दवा ने चूहे के मॉडल में मानक स्टेरॉयड उपचार के समान, और कुछ मामलों में उससे थोड़ा बेहतर प्रदर्शन किया। चूंकि दवा उस तंत्र पर काम करती है जो मौलिक रूप से कोशिकाओं द्वारा तनाव को संभालने का तरीका है, इसलिए यह आंखों की अन्य प्रकार की चोटों के लिए भी उपयोगी हो सकती है।

अध्ययन यह भी रेखांकित करता है कि कोशिका मृत्यु के विशिष्ट चरणों को समझना कितना महत्वपूर्ण है। शोधकर्ताओं ने दिखाया कि क्षति एक विशिष्ट क्रम में होती है: रसायन माइटोकॉन्ड्रिया को टूटने के लिए प्रेरित करता है, जिससे ऊर्जा की विफलता और विषाक्त संचय होता है, जो अंततः कोशिका मृत्यु का कारण बनता है। सबसे पहले चरण—माइटोकॉन्ड्रिया के टूटने—पर हस्तक्षेप करके, वे पूरी श्रृंखला अभिक्रिया (chain reaction) को रोकने में सक्षम रहे। यह पिछले रणनीतियों से एक महत्वपूर्ण बदलाव है जो क्षति होने के बाद लक्षणों के इलाज की कोशिश करती थीं। सेल कल्चर और जीवित चूहों दोनों में उपचार की सफलता बताती है कि यह दृष्टिकोण सुदृढ़ है और इसे मानव रोगियों में भी लागू किया जा सकता है।

हालांकि परिणाम उत्साहजनक हैं, शोधकर्ता सावधानी बरतते हुए कहते हैं कि अभी और काम करने की आवश्यकता है। अध्ययन प्रयोगशाला के बर्तन और चूहों पर किए गए थे, और मानव आँखें अलग तरह से प्रतिक्रिया कर सकती हैं। टीम यह भी जांचने की योजना बना रही है कि सुरक्षा कितने समय तक रहती है और क्या उपचार मस्टर्ड गैस के बाद होने वाली पुरानी समस्याओं, जैसे निशान (scarring) और तंत्रिका क्षति को रोक सकता है। वे यह भी समझना चाहते हैं कि मस्टर्ड गैस वास्तव में माइटोकॉन्ड्रिया को टूटने के लिए कैसे प्रेरित करती है। इन सवालों के बावजूद, अध्ययन एक स्पष्ट मार्ग प्रदान करता है। यह उपचार के लिए एक विशिष्ट, कार्रवाई योग्य लक्ष्य की पहचान करता है और प्रदर्शित करता है कि कोशिका के बिजली घरों की रक्षा करना आँख को एक विनाशकारी चोट से बचा सकता है। मस्टर्ड केराटोपैथी (mustard keratopathy) से पीड़ित रोगियों के लिए, यह शोध एक ऐसे उपचार की वास्तविक आशा प्रदान करता है जो केवल दर्द को प्रबंधित करने से कहीं अधिक है—यह दृष्टि को बहाल करने की क्षमता दे सकता है।