In vitro evaluation of SMILE-derived decellularized human corneal stromal lenticules as scaffolds for rabbit limbal epithelial cells

आंख की सतह एक कोर्निया नामक त्वचा की एक नाजुक, पारदर्शी परत पर निर्भर करती है जो प्रकाश को केंद्रित करने और आंतरिक संरचनाओं की रक्षा करने के लिए होती है। यह परत स्थिर नहीं है; यह लगातार खुद को नया करती रहती है, एक प्रक्रिया जिसे आंखों के किनारे पर स्थित स्टेम सेल्स (stem cells) की एक विशेष आबादी द्वारा प्रबंधित किया जाता है, जहाँ स्पष्ट कोर्निया आंख के सफेद हिस्से से मिलता है। जब इन स्टेम सेल्स को चोट, संक्रमण या बीमारी के कारण नुकसान पहुँचता है या वे नष्ट हो जाते हैं, तो आंख की सतह ठीक से ठीक नहीं हो पाती है। स्पष्ट त्वचा के बजाय, आंख रक्त वाहिकाओं और स्कार टिश्यू (scar tissue) से ढक जाती है, जिससे अंधापन हो सकता है। इन मामलों में दृष्टि बहाल करने के लिए आमतौर पर किसी दाता से स्वस्थ ऊतकों के प्रत्यारोपण की आवश्यकता होती है, लेकिन एक उपयुक्त मिलान ढूंढना कठिन है, और शरीर अक्सर बाहरी ऊतकों को अस्वीकार कर देता है। वैज्ञानिक लंबे समय से एक स्कैफोल्ड (scaffold)—एक ऐसा ढांचा जिस पर कोशिकाएं चढ़ सकें और बढ़ सकें—का उपयोग करके एक प्रतिस्थापन सतह बनाने का तरीका खोज रहे हैं, जिसमें ऐसे पदार्थों का उपयोग किया जा सके जो सुरक्षित हों, उपलब्ध हों और कोर्निया को फिर से बनाने के लिए आवश्यक विशिष्ट कोशिकाओं का समर्थन करने में सक्षम हों।

ऐसे ढांचे के लिए एक आशाजनक स्रोत एक सामान्य दृष्टि सुधार सर्जरी से उभरा है जिसे 'स्मॉल इंसिजन लेंटिक्यूल एक्सट्रैक्शन' (SMILE) कहा जाता है। इस प्रक्रिया के दौरान, एक सर्जन दृष्टि सुधारने के लिए रोगी के कोर्निया के केंद्र से ऊतक का एक छोटा, लेंस के आकार का टुकड़ा काटने के लिए लेजर का उपयोग करता है। ऊतक का यह टुकड़ा, जिसे लेंटिक्यूल (lenticule) कहा जाता है, आमतौर पर चिकित्सा अपशिष्ट के रूप में फेंक दिया जाता है। शोधकर्ताओं ने महसूस किया कि क्योंकि यह ऊतक मानव कोर्निया है, इसलिए इसमें आंख की मरम्मत के लिए आवश्यक प्राकृतिक संरचना और पारदर्शिता मौजूद है। प्रश्न यह था कि क्या इस फेंके गए पदार्थ को इसके मूल कोशिकाओं से साफ किया जा सकता है और फिर इसे नई स्टेम सेल्स के लिए एक घर के रूप में उपयोग किया जा सकता है। शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस विचार का परीक्षण करने के लिए इन फेंके गए मानव लेंटिकक्यूल्स को लेकर, उन्हें उनकी कोशिकीय सामग्री से मुक्त किया, और यह देखने के लिए परीक्षण किया कि क्या खरगोश की स्टेम सेल्स इन पर चिपक सकती हैं और बढ़ना शुरू कर सकती हैं।

वैज्ञानिकों ने इन फेंके गए मानव लेंटिक्यूल्स को एकत्र करके शुरुआत की, जो SMILE प्रक्रिया से गुजर चुके रोगियों से प्राप्त किए गए थे। उन्होंने इन नाजुक लेंसों को रासायनिक समाधानों के एक क्रम से उपचारित किया, जिन्हें मानव कोशिकाओं को धोने और अंतर्निहित संरचनात्मक रेशों को बरकरार रखने के लिए डिज़ाइन किया गया था। इस प्रक्रिया को 'डिसैल्युलेराइजेशन' (decellularization) कहा जाता है, जो महत्वपूर्ण है क्योंकि मानव कोशिकाओं को पीछे छोड़ने से नए मेजबान में प्रतिरक्षा अस्वीकृति (immune rejection) शुरू हो सकती है। उपचार के बाद, शोधकर्ताओं ने शक्तिशाली सूक्ष्मदर्शी के नीचे लेंसों का परीक्षण किया। उन्होंने पाया कि सफाई की प्रक्रिया प्रभावी थी: दृश्यमान मानव कोशिकाएं और उनके केंद्रक (nuclei) हटा दिए गए थे, फिर भी कोर्निया के ऊतक की जटिल, स्तरित संरचना काफी हद तक अप्रतिबंधित रही। कोलेजन फाइबर, जो कोर्निया को मजबूती और पारदर्शिता प्रदान करते हैं, अभी भी अपने प्राकृतिक, समानांतर परतों में व्यवस्थित थे, हालांकि उनके बीच के स्थान थोड़े अधिक खुले हुए दिखाई दे रहे थे, जैसे कि मलबे को साफ कर दिया गया हो।

इसके बाद, टीम ने यह परीक्षण करने की तैयारी की कि क्या यह साफ किया गया ढांचा नए जीवन का समर्थन कर सकता है। उन्होंने खरगोशों की आंखों से लिम्बल स्टेम सेल्स (limbal stem cells) प्राप्त किए, जो नेत्र जीव विज्ञान के अध्ययन के लिए एक मानक मॉडल है। इन कोशिकाओं को एक डिश में तब तक उगाया गया जब तक कि वे विभाजित नहीं हुईं और एक स्वस्थ आबादी नहीं बन गईं। शोधकर्ताओं ने फिर इन खरगोश कोशिकाओं को वि-कोशिकीय (decellularized) मानव लेंसों की सतह पर रखा। उन्होंने कोशिकाओं को सात से दस दिनों की अवधि के लिए जमने और बढ़ने के लिए छोड़ दिया। परिणामों ने दिखाया कि कोशिकाएं मानव ऊतक से जुड़ने में सक्षम थीं। वे केवल तैरती नहीं रहीं; वे सतह से चिपक गईं और फैलना शुरू कर दिया, और अंतर्निहित मैट्रिक्स के संपर्क में आने के लिए छोटे उभार (projections) निकालने लगीं। हालांकि, कवरेज पूर्ण नहीं था। कोशिकाओं ने छोटे समूह बनाए और ढांचे के साथ स्थानीय संपर्क किया, लेकिन वे लेंस की पूरी सतह पर नई त्वचा की एक निरंतर, मोटी परत बनाने के लिए नहीं फैलीं।

यह समझने के लिए कि किस प्रकार की कोशिकाएं बढ़ रही हैं, शोधकर्ताओं ने विशिष्ट मार्करों को देखने के लिए विशेष स्टेन (stains) का उपयोग किया। उन्होंने पाया कि कोशिकाओं ने p63 नामक प्रोटीन व्यक्त किया, जो एक स्टेम या प्रोजेनिटर सेल (progenitor cell) का संकेत है—एक ऐसी कोशिका जिसमें कई चीजें बनने की क्षमता होती है लेकिन वह अभी तक पूरी तरह से परिपक्व नहीं हुई है। साथ ही, कोशिकाओं ने CK3 नामक प्रोटीन के लक्षण नहीं दिखाए, जो तब दिखाई देता है जब कोर्निया की कोशिकाएं पूरी तरह से परिपक्व होकर अपने अंतिम, विशिष्ट रूप में बदल जाती हैं। यह पैटर्न बताता है कि कोशिकाएं ढांचे पर एक युवा, अनुकूलन योग्य अवस्था में बनी रहीं, बजाय इसके कि वे तेजी से पूरी तरह से विभेदित (differentiated) कोर्नियल त्वचा बन जाएं। यह एक स्टेम सेल थेरेपी के लिए एक सकारात्मक संकेत है, क्योंकि लक्ष्य अक्सर कोशिकाओं को ऐसी अवस्था में रखना होता है जहां वे ऊतकों को पुनर्जीवित करना जारी रख सकें।

अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि इन फेंके गए मानव लेंसों को सफलतापूर्वक साफ किया जा सकता है और लिम्बल स्टेम सेल्स के जुड़ाव और अल्पकालिक उत्तरजीविता के समर्थन के लिए एक प्राकृतिक स्कैफोल्ड के रूप में उपयोग किया जा सकता है। यह सामग्री कोर्निया की आवश्यक संरचना को संरक्षित करती है और उस पर पड़ने वाली कोशिकाओं को नुकसान नहीं पहुँचाती है। हालांकि, शोधकर्ता सावधानीपूर्वक यह नोट करते हैं कि यह केवल एक पहला कदम है। जबकि कोशिकाएं चिपक गईं और जीवित रहीं, उन्होंने अपने आप ऊतक की एक पूर्ण, निरंतर परत नहीं बनाई। अध्ययन सुझाव देता है कि हालांकि यह सामग्री भविष्य के उपचारों के लिए एक व्यवहार्य उम्मीदवार है, लेकिन कोशिकाओं को कैसे रखा जाए और उन्हें कैसे खिलाया जाए ताकि उन्हें फैलने और पूरी सतह को कवर करने के लिए प्रोत्साहित किया जा सके, इस पर और अधिक काम करने की आवश्यकता है। ये निष्कर्ष आगे की जांच के लिए एक ठोस आधार प्रदान करते हैं, जो एक ऐसे भविष्य की ओर इशारा करते हैं जहाँ सर्जिकल कचरे को दृष्टि बहाल करने के लिए एक जीवन रक्षक संसाधन में बदला जा सकता है।