Transduction of Murine Alveolar Macrophages with Adeno-associated Virus 6: A promising Tool for Cell and Gene Therapy
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि म्यूरिन एल्वियोलर मैक्रोफेज को AAV6 का उपयोग करके ex vivo कुशलतापूर्वक ट्रांसड्यूस किया जा सकता है, एक ऐसी प्रक्रिया जो गैर-सक्रिय रहती है लेकिन निरंतर ट्रांसजीन अभिव्यक्ति की अनुमति देती है जिसे सूजन संबंधी उत्तेजनाओं द्वारा और बढ़ाया जाता है, जो सेल और जीन थेरेपी के लिए एक आशाजनक प्लेटफॉर्म के रूप में उनकी क्षमता को रेखांकित करता है।
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फेफड़ों के भीतर, सूक्ष्म वायु थैलियों का एक विशाल नेटवर्क हमें सांस लेने में मदद करता है। इन नाजुक स्थानों की रक्षा करने के लिए एल्वियोलर मैक्रोफेज (alveolar macrophages) नामक विशेष प्रतिरक्षा कोशिकाएं होती हैं। इन कोशिकाओं को फेफड़ों के स्थायी निवासी, एक दीर्घजीवी सुरक्षा बल के रूप में सोचें जो वायुमार्गों में गश्त करते हैं, मलबे की सफाई करते हैं और बैक्टीरिया और धूल जैसे हमलावरों से बचाव करते हैं। शरीर की अन्य कई कोशिकाओं के विपरीत, जो जल्दी मर जाती हैं, ये मैक्रोफेज लंबे समय तक जीवित रह सकते हैं, कभी-कभी महीनों तक, और अपनी कार्यक्षमता बनाए रखते हैं। क्योंकि वे इतने टिकाऊ हैं और पहले से ही ठीक वहीं स्थित हैं जहाँ उनकी आवश्यकता है, वैज्ञानिकों ने लंबे समय से सोचा है कि क्या उन्हें सीधे फेफड़ों तक चिकित्सा उपचार पहुँचाने वाले जीवित वाहनों के रूप में उपयोग किया जा सकता है। हालाँकि, चुनौती इन कोशिकाओं को नुकसान पहुँचाए बिना या खतरनाक प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया उत्पन्न किए बिना नए अनुवांशिक निर्देशों को स्वीकार करने के लिए तैयार करने की रही है।
जर्मनी में सारलैंड विश्वविद्यालय और यूनिवर्सिटी ऑफ एप्लाइड साइंसेज कैज़र्सलौटर्न की शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस पहेली को सुलझाने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम उठाया है। उन्होंने एडेनो-एसोसिएटेड वायरस (AAV) नामक एक विशिष्ट प्रकार के वायरस पर ध्यान केंद्रित किया, जिसका उपयोग जीन थेरेपी में व्यापक रूप से किया जाता है क्योंकि यह सुरक्षित है और मनुष्यों में बीमारी का कारण नहीं बनता है। वैज्ञानिक यह देखना चाहते थे कि क्या वे इस वायरस के विभिन्न संस्करणों का उपयोग करके चूहों के फेफड़ों के मैक्रोफेज में एक हानिरहित हरा चमकने वाला जीन पहुंचा सकते हैं। उनका लक्ष्य इन कोशिकाओं को ऐसी फैक्ट्रियों में बदलना था जो चिकित्सीय प्रोटीन का उत्पादन कर सकें, जिससे अस्थमा या धूम्रपान से होने वाले फेफड़ों के नुकसान जैसी पुरानी फेफड़ों की बीमारियों के इलाज का एक नया तरीका मिल सके।
शोधकर्ताओं ने चूहों के फेफड़ों से इन प्रतिरक्षा कोशिकाओं को सावधानीपूर्वक एकत्र करके और उन्हें प्रयोगशाला की एक डिश में उगाकर शुरुआत की। सबसे पहले, उन्होंने सतह पर विशिष्ट मार्करों की जांच करके यह पुष्टि की कि कोशिकाएं वास्तव में सही प्रकार के फेफड़ों के मैक्रोफेज ही थीं। एक बार जब वे कोशिका की पहचान के प्रति आश्वस्त हो गए, तो उन्होंने चमकते हरे जीन वाले वायरस को पेश किया। उन्होंने यह देखने के लिए वायरस के कई अलग-अलग संस्करणों, या सीरोटाइप्स (serotypes), का परीक्षण किया कि कौन सा कोशिका के भीतर प्रवेश करने में सबसे बेहतर है। उन्होंने वायरस की मात्रा को भी बदला, जिसे संक्रमण की बहुलता (multiplicity of infection) कहा जाता है, ताकि उस सटीक बिंदु का पता लगाया जा सके जहाँ सबसे अधिक कोशिकाएं बिना अत्यधिक बोझ के आनुवंशिक सामग्री को स्वीकार कर लें।
कोशिकाओं द्वारा वायरस को संसाधित करने के लिए कुछ दिनों तक प्रतीक्षा करने के बाद, टीम ने सूक्ष्मदर्शी (microscope) के नीचे परिणाम देखे। उन्होंने पाया कि वायरस का एक विशिष्ट संस्करण, जिसे AAV6 कहा जाता है, फेफड़ों के मैक्रोफेज में प्रवेश करने में अन्य सभी से कहीं अधिक श्रेष्ठ था। जब उन्होंने इस वायरस की उच्च खुराक का उपयोग किया, विशेष रूप से प्रत्येक कोशिका के लिए 87,500 वायरल कण, तो उन्हें सर्वोत्तम परिणाम मिले। लगभग दस में से एक कोशिका हरा चमकने लगी, जो यह दर्शाता है कि वायरस ने सफलतापूर्वक अपना आनुवंशिक भार पहुँचा दिया था। वायरस के अन्य संस्करण, जिसमें एक ऐसा संस्करण भी शामिल है जो अन्य कई प्रकार की कोशिकाओं के लिए आमतौर पर उपयोग किया जाता है, फेफड़ों के मैक्रोफेज में प्रभावी ढंग से प्रवेश करने में विफल रहे। शोधकर्ताओं ने यह भी पाया कि चमकने वाला संकेत तुरंत नहीं आया; कोशिकाओं को हरा प्रोटीन पूरी तरह से बनाना शुरू करने में लगभग छह दिन लगे, जिसके बाद वह संकेत कई दिनों तक स्थिर रहा।
एक विशेष रूप से आश्चर्यजनक खोज तब सामने आई जब शोधकर्ताओं ने एक संक्रमण का अनुकरण (simulate) किया। उन्होंने लिपोपॉलीसैकराइड (lipopolysaccharide) नामक एक पदार्थ मिलाया, जो बैक्टीरिया की सतह पर पाया जाता है और प्रतिरक्षा प्रणाली को सक्रिय करने के लिए प्रेरित करता है। जब मैक्रोफेज को इस बैक्टीरियल ट्रिगर के संपर्क में लाया गया, तो एक उल्लेखनीय घटना हुई: हरे प्रोटीन का उत्पादन दोगुना हो गया। कोशिकाएं केवल थोड़ी अधिक चमकदार नहीं हुईं; वे प्रोटीन का उत्पादन बहुत उच्च दर पर करने लगीं। यह वृद्धि बैक्टीरियल ट्रिगर को हटाने के बाद भी जारी रही, जिससे पता चलता है कि एक बार सूजन (inflammation) द्वारा सक्रिय होने के बाद, कोशिकाएं कम से कम छह दिनों तक उच्च उत्पादकता की स्थिति में रहती हैं। शोधकर्ताओं ने वायरस के भीतर आनुवंशिक निर्देशों की जांच की और पाया कि इसमें एक विशिष्ट अनुक्रम (sequence) है जो संभवतः सूजन के संकेतों पर प्रतिक्रिया करता है, जो यह समझाता है कि क्यों कोशिकाएं खतरे का आभास होने पर अपने उत्पादन को बढ़ा देती हैं।
महत्वपूर्ण रूप से, अध्ययन ने पुष्टि की कि यह प्रक्रिया कोशिकाओं के लिए सुरक्षित थी। वायरस ने मैक्रोफेज को नहीं मारा, न ही इसने अपने आप हानिकारक सूजन संबंधी रसायनों को छोड़ा। कोशिकाएं स्वस्थ रहीं और सामान्य रूप से कार्य करती रहीं, वे केवल तभी अपना व्यवहार बदलती थीं जब उन्हें विशेष रूप से बैक्टीरियल पदार्थ द्वारा ट्रिगर किया जाता था। शोधकर्ताओं ने यह भी सत्यापित किया कि वायरस ने मलबे को खाने और साफ करने की कोशिकाओं की क्षमता में हस्तक्षेप नहीं किया, जो फेफड़ों के मैक्रोफेज का एक प्रमुख कार्य है। इसका अर्थ है कि आनुवंशिक संशोधन ने उनके प्राथमिक कार्य को बाधित नहीं किया।
निष्कर्ष भविष्य की चिकित्सा पद्धतियों के लिए एक आशाजनक मार्ग सुझाते हैं। शोधकर्ता एक ऐसी रणनीति का प्रस्ताव करते हैं जहाँ रोगी के अपने फेफड़ों के मैक्रोफेज को बाहर निकाला जा सकता है, प्रयोगशाला में इस विशिष्ट वायरस का उपयोग करके उन्हें आनुवंशिक रूप से संशोधित किया जा सकता है, और फिर वापस शरीर में डाला जा सकता है। चूंकि ये कोशिकाएं बहुत लंबी आयु वाली होती हैं, इसलिए वे एक स्थायी उपचार प्रदान कर सकती हैं। इसके अलावा, चूंकि कोशिकाएं सूजन महसूस होने पर स्वाभाविक रूप से अधिक चिकित्सीय प्रोटीन बनाती हैं, इसलिए उपचार को इस तरह से डिजाइन किया जा सकता है कि वह ठीक उसी समय अपनी गतिविधि को बढ़ा दे जब रोगी के फेफड़ों पर बीमारी या संक्रमण का हमला हो रहा हो। हालांकि यह अध्ययन चूहों पर किया गया था और शोधकर्ता नोट करते हैं कि मानव कोशिकाओं और वास्तविक दुनिया के परीक्षण की अभी आवश्यकता है, यह कार्य प्रदर्शित करता है कि इन कठिन, दीर्घजीवी फेफड़ों के रक्षकों को उपचार के शक्तिशाली उपकरणों के रूप में सुरक्षित रूप से पुन: प्रोग्राम किया जा सकता है।
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