Synthesis, Radiolabeling, and Biological Evaluation of an RGD-Conjugated 99ᵐTc Dendrimer for Breast Cancer SPECT Imaging

स्तन कैंसर दुनिया भर में महिलाओं की मृत्यु का एक प्रमुख कारण बना हुआ है, और जीवन और मृत्यु के बीच का अंतर अक्सर इस बात पर निर्भर करता है कि बीमारी का पता कितनी जल्दी लगाया गया है। हालांकि डॉक्टरों के पास ट्यूमर का पता लगाने के लिए मैमोग्राम और मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग जैसे शक्तिशाली उपकरण हैं, लेकिन ये तरीके कभी-कभी बीमारी को उसके सबसे शुरुआती, सबसे उपचार योग्य चरणों में देखने या कैंसर कोशिकाओं के विभिन्न प्रकारों के बीच अंतर करने में संघर्ष करते हैं। इसे हल करने के लिए, वैज्ञानिक 'मॉलिक्यूलर इमेजिंग' नामक एक क्षेत्र की ओर मुड़ रहे हैं, जिसका लक्ष्य ऐसे सूक्ष्म प्रोब (probes) बनाना है जो शरीर के माध्यम से यात्रा कर सकें और केवल वहीं चमक सकें जहाँ कैंसर कोशिकाएं छिपी हुई हैं। ये प्रोब अक्सर एक सरल लेकिन शक्तिशाली विचार पर आधारित होते हैं: कैंसर कोशिकाएं अक्सर अपनी सतह पर विशिष्ट "नेम टैग" पहनती हैं जो स्वस्थ कोशिकाओं में नहीं होते हैं। यदि एक प्रोब को उन नेम टैग को पहचानने और उनसे चिपकने के लिए बनाया जा सके, तो यह कैमरे को सीधे ट्यूमर की ओर निर्देशित कर सकता है, जिससे इसकी स्थिति उल्लेखनीय स्पष्टता के साथ प्रकट हो जाती है।

हाल ही में एक अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने विशेष रूप से स्तन कैंसर के लिए ऐसा ही एक प्रोब बनाने का प्रयास किया। उन्होंने अल्फा-वी-बीटा-3 इंटीग्रिन (alpha-v-beta-3 integrin) नामक प्रोटीन पर ध्यान केंद्रित किया, जो कई स्तन कैंसर कोशिकाओं और उन्हें पोषण देने वाली रक्त वाहिकाओं की सतह पर उच्च संख्या में पाया जाता है। इन कोशिकाओं को खोजने के लिए, टीम ने एक छोटा, पेड़ जैसा अणु डिजाइन किया जिसे डेंड्रिमर (dendrimer) कहा जाता है। इस संरचना को एक सूक्ष्म मचान (scaffold) के रूप में समझें जिसकी कई शाखाएं होती हैं, जिससे वैज्ञानिकों को एक साथ कई उपकरण जोड़ने की अनुमति मिलती है। उन्होंने इस मचान को पॉलीइथाइलीन ग्लाइकॉल (polyethylene glycol) से ढका, जो एक सुरक्षित और जल-घुलनशील सामग्री है जो इस अणु को शरीर की प्रतिरक्षा प्रणाली द्वारा हमला किए बिना रक्तप्रवाह में सुचारू रूप से चलने में मदद करती है। इस मचान के सिरों पर, उन्होंने अमीनो एसिड की एक छोटी श्रृंखला जोड़ी जिसे आरजीडी पेप्टाइड (RGD peptide) कहा जाता है। यह पेप्टाइड एक चाबी की तरह कार्य करता है, जिसे विशेष रूप से कैंसर कोशिका के सतही प्रोटीन के ताले में फिट होने के लिए डिज़ाइन किया गया है। अंत में, उन्होंने पूरे संयोजन को टेक्नेटियम-99एम (technetium-99m) नामक एक रेडियोधर्मी परमाणु के साथ टैग किया, जो एक संकेत उत्सर्जित करता है जिसे एक विशेष कैमरा पहचान सकता है, जिससे अदृश्य आणविक खोज एक दृश्य छवि में बदल जाती है।

टीम ने प्रयोगशाला में इन तीसरी पीढ़ी के डेंड्रिमर्स का निर्माण करके शुरुआत की, जिसमें संरचना को स्थिर और सही आकार सुनिश्चित करने के लिए सामग्रियों को सावधानीपूर्वक परतों में व्यवस्थित किया गया। इसके बाद उन्होंने आरजीडी चाबियाँ और रेडियोधर्मी टैग जोड़े, जिससे एक पूर्ण नैनोकंजुगेट (nanoconjugate) तैयार हुआ। जीवित जीवों में परीक्षण करने से पहले, शोधकर्ताओं को यह सुनिश्चित करना था कि यह सुरक्षित और स्थिर है। उन्होंने इस पदार्थ का परीक्षण एक डिश में HEK-293 कोशिकाओं पर किया और पाया कि उच्च सांद्रता में भी, प्रोब ने कोशिकाओं को कोई नुकसान नहीं पहुँचाया, जिससे पता चलता है कि यह शरीर के भीतर अच्छी तरह से सहन किया जाएगा। उन्होंने इस रेडियोधर्मी प्रोब को मानव सीरम (human serum) में भी रखा, जो रक्त की स्थितियों की नकल करता है, और बीस-चार घंटों तक इसकी निगरानी की। प्रोब बरकरार रहा और टूटा नहीं, जिससे यह सिद्ध हुआ कि रेडियोधर्मी टैग लक्ष्य तक पहुँचने के लिए पर्याप्त समय तक जुड़ा रहेगा।

सुरक्षा और स्थिरता की पुष्टि होने के बाद, शोधकर्ता उन चूहों की ओर बढ़े जिनमें HEK-293 किडनी कोशिकाओं से प्राप्त ट्यूमर विकसित किए गए थे। उन्होंने चूहों में रेडियोधर्मी प्रोब इंजेक्ट किया और यह देखने के लिए प्रतीक्षा की कि वह कहाँ जाता है। प्रोब द्वारा उत्सर्जित विकिरण का पता लगाने वाले एक विशेष कैमरे का उपयोग करते हुए, उन्होंने वास्तविक समय में इस यात्रा को देखा। परिणाम आश्चर्यजनक थे। इंजेक्शन के एक घंटे के भीतर, प्रोब रक्तप्रवाह के माध्यम से यात्रा कर गया और विशेष रूप रूप से ट्यूमर के स्थान पर जमा हो गया। सिग्नल समय के साथ मजबूत होता गया, और इंजेक्शन के लगभग नब्बे मिनट बाद अपनी उच्चतम तीव्रता पर पहुँच गया। छवियों ने दिखाया कि जहाँ कैंसर स्थित था वहाँ एक चमकीला, स्पष्ट धब्बा था, जो स्वस्थ ऊतकों के गहरे, शांत बैकग्राउंड के मुकाबले स्पष्ट रूप से उभर कर आया।

शरीर ने प्रोब को ठीक से कैसे संभाला, इसे समझने के लिए टीम ने विभिन्न अंगों में रेडियोधर्मी पदार्थ की मात्रा को भी मापा। उन्होंने पाया कि किडनी ने प्रोब का सबसे अधिक हिस्सा लिया, जो शरीर से बाहरी पदार्थों को निकालने का एक सामान्य और वांछनीय मार्ग है। किडनी में स्तर इंजेक्शन के तुरंत बाद उच्चतम थे और फिर अगले दो घंटों में काफी कम हो गए, जो दर्शाता है कि शरीर कुशलतापूर्वक मूत्र के माध्यम से प्रोब को बाहर निकाल रहा था। लीवर में भी कुछ अवशोषण देखा गया, लेकिन फेफड़ों, हृदय और रक्त में प्रोब बहुत कम था। यह पैटर्न महत्वपूर्ण है क्योंकि इसका अर्थ है कि प्रोब स्वस्थ अंगों में नहीं फंसा या रक्त में बेकार रूप से घूमता नहीं रहा; इसके बजाय, यह सीधे ट्यूमर की ओर गया और फिर शरीर से साफ तरीके से बाहर निकल गया।

अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि पेड़ जैसी संरचना, कैंसर खोजने वाले पेप्टाइड और एक रेडियोधर्मी टैग का यह नया संयोजन बिल्कुल उसी तरह काम करता है जैसा कि इरादा था। यह कोशिकाओं के लिए सुरक्षित है, रक्त में स्थिर है, और तेजी से तथा विशिष्ट रूप से ट्यूमर को खोजने में सक्षम है। यह प्रोब शरीर के बाकी हिस्सों के हस्तक्षेप के बिना बीमारी की एक स्पष्ट तस्वीर पेश करता है। हालांकि यह कार्य चूहों में किया गया था और यह प्रयोगशाला के एक चरण का प्रतिनिधित्व करता है न कि एक पूर्ण चिकित्सा उपचार का, यह एक आशाजनक मार्ग प्रदर्शित करता है। यह सिद्ध करके कि ये सूक्ष्म, इंजीनियर किए गए अणु शरीर के जटिल वातावरण में सफलतापूर्वक नेविगेट कर सकते हैं, शोधकर्ताओं ने भविष्य के उन उपकरणों के लिए एक मजबूत आधार प्रदान किया है जो डॉक्टरों को स्तन कैंसर का पहले और अधिक सटीक रूप से निदान करने में मदद कर सकते हैं।