Highly Biocompatible Hybrid AgNPs-Microgel Achieves Potent and Selective Antileukemic Activity

कैंसर का उपचार अक्सर एक 'ब्लंट फोर्स' (अंधाधुंध प्रहार) के सिद्धांत पर काम करता है। मानक कीमोथेरेपी दवाएं तेजी से विभाजित होने वाली कोशिकाओं को मारने के लिए बनाई जाती हैं, जो कैंसर की एक पहचान है। हालांकि, शरीर की स्वस्थ कोशिकाएं, विशेष रूप से अस्थि मज्जा (बोन मैरो) जो रक्त बनाती है, वे भी तेजी से विभाजित होती हैं। जब किसी रोगी को ये दवाएं दी जाती हैं, तो उपचार अक्सर उन प्रणालियों को नुकसान पहुंचाता है जो जीवन बनाए रखने के लिए आवश्यक हैं, जिससे प्रतिरक्षा प्रणाली के पतन, संक्रमण और अंगों पर तनाव जैसे गंभीर दुष्प्रभाव होते हैं। आधुनिक चिकित्सा के लिए केंद्रीय चुनौती एक ऐसा तरीका खोजने की है जिससे कैंसर कोशिकाओं को इतनी सटीकता से लक्षित किया जा सके कि स्वस्थ कोशिकाएं अछूती रहें। यह 'सिलेक्टिव थेरेपी' (चयनात्मक चिकित्सा) का लक्ष्य है: एक ऐसा उपचार जो बम के बजाय एक स्नाइपर की तरह काम करे, जो रोगी के कल्याण को सुरक्षित रखते हुए रोग को समाप्त कर दे।

ऐसी सटीकता की खोज में, वैज्ञानिक नैनोटेक्नोलॉजी की ओर मुड़े हैं, विशेष रूप से चांदी के सूक्ष्म कणों का उपयोग करके। चांदी लंबे समय से बैक्टीरिया और कवक को मारने की अपनी क्षमता के लिए जानी जाती है, और शोधकर्ताओं ने पाया है कि सूक्ष्म आकार में, यह कैंसर कोशिकाओं को बढ़ने से भी रोक सकती है। हालांकि, एक बड़ी बाधा यह रही है कि चांदी हर चीज़ के लिए विषाक्त है, जिसमें स्वस्थ मानव कोशिकाएं भी शामिल हैं। जब चांदी आयनों (छोटे आवेशित कणों) में घुलती है, तो यह कैंसर और स्वस्थ ऊतकों दोनों को बिना किसी भेदभाव के नुकसान पहुँचाती है। शोधकर्ता यह सवाल पूछ रहे थे कि क्या एक ऐसा चांदी का कण इंजीनियर करना संभव है जो कैंसर को खोजने के लिए पर्याप्त समय तक बरकरार रहे, और केवल वहीं अपना घातक प्रहार करे जहाँ इसकी आवश्यकता है, बिना ऐसे हानिकारक आयनों में टूटे जो रोगी को नुकसान पहुँचा सकें।

मेक्सिको, संयुक्त राज्य अमेरिका और रूस के विश्वविद्यालयों के शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस प्रश्न का उत्तर देने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम उठाया है। उन्होंने एक नए प्रकार की हाइब्रिड सामग्री विकसित की है जो चांदी के नैनोकणों को पॉलीविनाइलपायरोलिडोन (polyvinylpyrrolidone) नामक एक सामान्य, सुरक्षित पॉलीमर कोटिंग के साथ जोड़ती है। इस कोटिंग को एक मजबूत कवच के रूप में समझें जो चांदी के कण को एक साथ रखता है, जिससे वह बहुत जल्दी जहरीले आयनों में नहीं घुल पाता। टीम ने इस सामग्री के पांच थोड़े अलग संस्करण बनाए, जिसमें चांदी के कोर का आकार और पॉलीमर शेल की मोटाई भिन्न थी, ताकि यह देखा जा सके कि कौन सा डिज़ाइन सबसे अच्छा काम करता है। फिर उन्होंने इन सामग्रियों का परीक्षण ल्यूकेमिया की दो प्रकार की कोशिकाओं पर किया: एक मानव से और एक चूहों से। ल्यूकेमिया रक्त और अस्थि मज्जा का कैंसर है, और एक्यूट लिम्फोब्लास्टिक ल्यूकेमिया एक तेजी से बढ़ने वाला रूप है जो बच्चों और वयस्कों दोनों को प्रभावित करता है।

परिणाम चौंकाने वाले थे। जब शोधकर्ताओं ने ल्यूकेमिया कोशिकाओं को इन हाइब्रिड सिल्वर कणों के संपर्क में लाया, तो कैंसर कोशिकाएं बड़ी संख्या में मरने लगीं। यह प्रभाव सांद्रता (concentration) पर निर्भर था; जितने अधिक कण मौजूद थे, उतनी ही अधिक कैंसर कोशिकाएं समाप्त हुईं। सामग्री के सबसे प्रभावी संस्करणों, जिन्हें AgNP4 और AgNP5 लेबल किया गया था, लगभग 52 माइक्रोग्राम प्रति मिलीलीटर की सांद्रता पर मानव ल्यूकेमिया कोशिकाओं के आधे हिस्से को मारने में सक्षम थे। चूहों की ल्यूकेमिया कोशिकाओं में, यह सामग्री और भी शक्तिशाली थी, जिसने लगभग 17 माइक्रोग्राम प्रति मिलीलीटर की सांद्रता पर आधी कोशिकाओं को मार दिया। महत्वपूर्ण रूप से, जब शोधकर्ताओं ने समान सामग्रियों का परीक्षण स्वस्थ मानव रक्त कोशिकाओं और स्वस्थ चूहे की अस्थि मज्जा कोशिकाओं पर किया, तो स्वस्थ कोशिकाएं लगभग पूरी तरह से अछूती रहीं। उच्चतम सांद्रता पर भी, जो कैंसर को मारने के लिए आवश्यक सांद्रता से दस गुना अधिक मजबूत थी, स्वस्थ कोशिकाएं जीवित और कार्यात्मक रहीं।

प्रतिक्रिया में यह अंतर सामग्री की वास्तविक शक्ति को प्रकट करता है: चयनात्मकता (selectivity)। शोधकर्ताओं ने एक "सेलेक्टिविटी इंडेक्स" की गणना की, जो इस बात का माप है कि उपचार स्वस्थ कोशिकाओं के लिए कैंसर कोशिकाओं की तुलना में कितना सुरक्षित है। सर्वश्रेष्ठ सिल्वर फॉर्मूलेशन के लिए, यह इंडेक्स मानव कोशिकाओं के लिए 11.6 और चूहों के लिए 35.5 तक पहुंच गया। इसे समझने के लिए, इमैटिनिब (imatinib) नामक एक मानक कीमोथेरेपी दवा, जिसका उपयोग ल्यूकेमिया के कुछ प्रकारों के इलाज के लिए किया जाता है, ने मानव कोशिकाओं में 1 से कम का सेलेक्टिविटी इंडेक्स दिखाया। इसका मतलब है कि मानक दवा इस विशिष्ट परीक्षण में स्वस्थ कोशिकाओं की तुलना में उनके प्रति अधिक विषाक्त थी। इसके विपरीत, नई सिल्वर सामग्री कैंसर के लिए बहुत अधिक विषाक्त थी जबकि उसने स्वस्थ रक्त कोशिकाओं को अकेला छोड़ दिया।

अध्ययन ने यह भी जांचा कि यह सामग्री वास्तव में कैंसर को कैसे मारती है। एक प्रचलित विचार यह था कि चांदी के नैनोकण केवल घुलने और जहरीले चांदी के आयनों को छोड़ने के माध्यम से काम करते हैं। हालांकि, शोधकर्ताओं ने पाया कि यहाँ ऐसा नहीं था। जब उन्होंने सुरक्षात्मक पॉलीमर कोटिंग के बिना शुद्ध चांदी के आयनों का परीक्षण किया, तो आयनों ने कैंसर और स्वस्थ कोशिकाओं दोनों को लगभग समान दक्षता के साथ मारा, जिससे कोई चयनात्मकता नहीं दिखी। इसके अलावा, शुद्ध आयनों ने कोशिकाओं के भीतर वही आंतरिक प्रतिक्रिया उत्पन्न नहीं की जो हाइब्रिड कणों ने की थी। हाइब्रिड कणों ने कोशिकाओं के पावर प्लांट, जिसे माइटोकॉन्ड्रिया (mitochondria) कहा जाता है, के भीतर एक विशिष्ट प्रकार की क्षति पहुंचाई। उन्होंने रिएक्टिव ऑक्सीजन स्पीशीज (reactive oxygen species) का अत्यधिक उत्पादन किया, जो अस्थिर अणु हैं जो कोशिकाओं को अंदर से नुकसान पहुंचाते हैं। जब शोधकर्ताओं ने इन अस्थिर अणुओं को बेअसर करने वाले पदार्थ को जोड़ा, तो कैंसर कोशिकाएं जीवित रहीं, जिससे सिद्ध हुआ कि यह आंतरिक ऑक्सीडेटिव स्ट्रेस ही मृत्यु का तंत्र था। शुद्ध चांदी के आयनों ने यह समान प्रतिक्रिया उत्पन्न नहीं की, जिससे पुष्टि हुई कि बरकरार हाइब्रिड कण ही, न कि घुले हुए आयन, चयनात्मक हत्या के लिए जिम्मेदार थे।

शोधकर्ताओं ने उल्लेख किया कि उनके पिछले कार्य में उन्होंने चूहे के भ्रूणों से प्राप्त स्वस्थ कोशिकाओं का उपयोग किया था, जो वयस्क कोशिकाओं की तुलना में तेजी से बढ़ती हैं और अलग व्यवहार करती हैं। इस अध्ययन में, उन्होंने स्वस्थ वयस्क रक्त कोशिकाओं का उपयोग किया, जिसने अधिक यथार्थवादी और कठोर परीक्षण प्रदान किया। तथ्य यह है कि सामग्री इन वयस्क कोशिकाओं के लिए, उच्च खुराक पर भी, सुरक्षित रही, यह पहले की तुलना में बहुत व्यापक सुरक्षा मार्जिन का सुझाव देती है। सुरक्षात्मक पॉलीमर कोटिंग मुख्य कारक प्रतीत होती है, जो एक स्टेबलाइजर के रूप में कार्य करती है जो चांदी के कण को बरकरार रखती है और इसे कैंसर कोशिकाओं के साथ एक विशिष्ट तरीके से बातचीत करने की अनुमति देती है जिसे स्वस्थ कोशिकाएं सहन कर सकती हैं।

हालांकि ये निष्कर्ष आशाजनक हैं, शोधकर्ता सावधानी बरतते हुए नोट करते हैं कि यह कार्य प्रयोगशाला सेटिंग में किया गया था जिसमें डिश में उगाई गई कोशिकाओं का उपयोग किया गया था, न कि जीवित रोगियों में। अगले चरणों में इन सामग्रियों का जीवित जीवों में परीक्षण करना शामिल होगा ताकि यह देखा जा सके कि वे एक पूर्ण जैविक प्रणाली में कैसे व्यवहार करते हैं, शरीर द्वारा उन्हें कैसे संसाधित किया जाता है, और क्या वे ल्यूकेमिया का प्रभावी ढंग से इलाज कर सकते हैं बिना अन्य दुष्प्रभावों के। अध्ययन यह दावा नहीं करता है कि यह ल्यूकेमिया का इलाज है, लेकिन यह पुख्ता सबूत प्रदान करता है कि इस विशिष्ट प्रकार की हाइब्रिड सिल्वर सामग्री में वर्तमान विकल्पों की तुलना में बहुत सुरक्षित और अधिक लक्षित उपकरण बनने की क्षमता है। यह प्रदर्शित करके कि यह सामग्री साधारण सिल्वर विषाक्तता से अलग तंत्र के माध्यम से काम करती है, शोधकर्ताओं ने उपचार विकसित करने के लिए एक नया मार्ग खोल दिया है जो एक दिन रोगियों को पारंपरिक कीमोथेरेपी के कठोर प्रभाव से बचा सकता है।