Endophyte-Mediated Elicitation Enhances Picrosides Production in Suspension Cultures of Picrorhiza kurroa Royle ex Benth

हिमालय की ऊँची, विरल हवा में, पिक्रोरिज़ा कुरोआ (Picrorhiza kurroa) नामक एक छोटा, साधारण सा दिखने वाला जड़ी-बूटी का पौधा लंबे समय से अपनी उपचार करने की क्षमता के लिए बेशकीमती माना गया है। सदियों से, पारंपरिक चिकित्सा इसके मूल (roots) पर लीवर की बीमारियों, अस्थमा और अन्य स्थितियों के इलाज के लिए निर्भर रही है। इसकी शक्ति का रहस्य 'पिक्रोसाइड्स' (picrosides) नामक जटिल रासायनिक यौगिकों के एक समूह में निहित है, जिसे यह पौधा प्राकृतिक रक्षा के एक रूप में बनाता है। हालाँकि, जंगली अवस्था में इन पौधों की कटाई करना एक गंभीर समस्या बन गया है। इस जड़ी-बूटी की मांग इतनी बढ़ गई है कि अब यह पौधा लुप्तप्राय श्रेणी में है, और इसे केवल बगीचे में उगाने से अक्सर वही उच्च स्तर की औषधि प्राप्त नहीं होती जो जंगल में पाई जाती है। वैज्ञानिक प्रयोगशाला संस्कृतियों (laboratory cultures) की ओर मुड़े हैं, जहाँ वे फ्लास्क में पौधे की कोशिकाओं को उगाते हैं, लेकिन ये कोशिकाएं अक्सर उन मूल्यवान रसायनों को बनाना भूल जाती हैं जिनकी उन्हें आवश्यकता होती है। इस समस्या को हल करने के लिए, शोधकर्ता एक अलग रणनीति की खोज कर रहे हैं: उस अदृश्य कवक (fungi) की दुनिया को देखना जो स्वयं पौधे के भीतर रहते हैं। ये सूक्ष्म साथी, जिन्हें एंडोफाइट्स (endophytes) कहा जाता है, अक्सर अपने मेजबान पौधों को तनाव से जीवित रहने और अपने औषधीय यौगिकों का अधिक उत्पादन करने में मदद करते हैं। प्रश्न यह है कि क्या हम इन नन्हे कवकों का उपयोग प्रयोगशाला में उगाई गई कोशिकाओं को उनके औषधीय उद्देश्य को याद दिलाने के लिए कर सकते हैं।

भारत के हिमालयन बायो रिसोर्स टेक्नोलॉजी संस्थान के शोधकर्ताओं की एक टीम ने हिमालय की इस जड़ी-बूटी की कोशिकाओं का उपयोग करके इस विचार का परीक्षण करने का निर्णय लिया। उन्होंने इन जंगली नमूनों को रोहतांग दर्रा, जो हिमालय का एक उच्च ऊंचाई वाला क्षेत्र है, से एकत्र करके शुरुआत की। इन जंगली पौधों के ऊतकों (tissue) के भीतर रहने वाले तीन अलग-अलग प्रकार के कवकों को उन्होंने सावधानीपूर्वक अलग किया। उनकी पहचान करने के लिए जेनेटिक सीक्वेंसिंग का उपयोग करते हुए, उन्होंने फ्यूसेरियम (Fusarium) प्रजाति के दो प्रकार और ट्राइकोडर्मा (Trichoderma) का एक प्रकार पाया। ये कवक हानिकारक आक्रमणकारी नहीं बल्कि पौधे के प्राकृतिक निवासी थे। वैज्ञानिकों ने फिर कवक कोशिकाओं से अर्क (extracts) तैयार किए, जिससे एक तरल घोल बनाया गया जिसमें वे रासायनिक संकेत शामिल थे जो ये कवक स्वाभाविक रूप से छोड़ते हैं। उन्होंने प्रयोगशाला में उगाई गई पौधे की दो प्रकार की कोशिका संस्कृतियों को लिया—एक पौधे की पत्तियों से और दूसरी उसकी जड़ों से प्राप्त—और इन कवक अर्क को उनमें पेश किया। लक्ष्य यह देखना था कि क्या पौधे की कोशिकाएं कवक की उपस्थिति के प्रति प्रतिक्रिया देते हुए अपने पिक्रोसाइड्स और संबंधित रसायनों के उत्पादन को बढ़ा देंगी।

प्रयोग में पौधे की कोशिका संस्कृतियों में कवक के तरल की विभिन्न मात्रा डालने और कई दिनों तक क्या होता है, इस पर नज़र रखने को शामिल किया गया। शोधकर्ताओं ने पाया कि पौधे की कोशिकाएं वास्तव में प्रतिक्रिया करती थीं, लेकिन यह प्रतिक्रिया इस बात पर बहुत अधिक निर्भर थी कि किस कवक का उपयोग किया गया है, उसमें कितनी मात्रा डाली गई है, और क्या कोशिकाएं पत्तियों से आई थीं या जड़ों से। एक कवक, फ्यूसेरियम एक्यूमिनेटम (Fusarium acuminatum) की प्रजाति, सबसे शक्तिशाली उत्तेजक साबित हुआ। जब पत्ती से प्राप्त कोशिकाओं को इस कवक की एक विशिष्ट सांद्रता (concentration) के साथ उपचारित किया गया, तो उन्होंने औषधीय यौगिकों में भारी उछाल देखा। पिक्रोसाइड I का स्तर 4.71 मिलीग्राम प्रति ग्राम शुष्क पौधे के वजन तक पहुँच गया, पिककिल II 3.93 मिलीग्राम और पिक्रोसाइड III 0.48 मिलीग्राम तक पहुँच गया। इस उपचार ने ऑकुबिन (aucubin) और कैटलपोल (catalpol) सहित अन्य महत्वपूर्ण रसायनों को भी बढ़ाया, जो अग्रदूत (precursors) या संबंधित यौगिक हैं जो अंतिम औषधि बनाने में मदद करते हैं। जड़ से प्राप्त कोशिकाओं ने भी अच्छी प्रतिक्रिया दी, हालांकि सटीक मात्रा थोड़ी भिन्न थी, जो यह दर्शाती है कि पौधे के विभिन्न भाग एक ही कवक संकेत के प्रति अपने अनूठे तरीके से प्रतिक्रिया करते हैं।

अन्य दो कवकों ने भी काम किया, लेकिन उन्होंने अलग तरह से व्यवहार किया। ट्राइकोडर्मा प्रजाति ने पिक्रोसाइड्स के उत्पादन को बढ़ाया, लेकिन उतना नाटकीय रूप से नहीं जितना फ्यूसेसेरियम एक्यूमिनेटम ने किया। हालाँकि, इसने कैटलपोल के स्तर को बढ़ाने में मजबूत क्षमता दिखाई, जो पौधे की केमिस्ट्री का एक प्रमुख निर्माण खंड (building block) है। तीसरे कवक, फ्यूसेरियम की एक अन्य प्रजाति का प्रभाव मुख्य पिक्रोसाइड्स पर अधिक मामूली था, लेकिन वह वैलिनिक एसिड (vanillic acid) और सिनैमिक एसिड (cinnic acid) जैसे पूर्ववर्ती रसायनों के उत्पादन को उत्तेजित करने में अधिक सक्षम था। यह सुझाव देता है कि विभिन्न कवक पौधे की आंतरिक केमिस्ट्री को अलग-अलग दिशाओं में "ट्यून" (tune) कर सकते हैं। शोधकर्ताओं ने यह भी देखा कि समय और सांद्रता बहुत मायने रखती है। कवक के तरल को बहुत अधिक डालने या इसे बहुत लंबे समय तक छोड़ने से कोशिकाएं भूरी हो गईं और उनका विकास रुक गया, जो यह दर्शाता कि उपचार विषाक्त हो गया था। हालाँकि, सही खुराक पर, कवक का अर्क एक कोमल धक्के की तरह काम करता है, जो कोशिकाओं को नुकसान पहुँचाए बिना पौधे की सुप्त रासायनिक फैक्ट्रियों को जगा देता है।

यह अध्ययन स्पष्ट रूप से प्रदर्शित करता है कि जंगली पौधों के भीतर रहने वाले सूक्ष्म कवक प्रयोगशाला में उच्च औषधीय उपज को अनलॉक करने की कुंजी रखते हैं। इन कवकों के प्राकृतिक संकेतों का उपयोग करके, वैज्ञानिक प्रयोगशाला में उगाई गई पौधे की कोशिकाओं को जंगली समकक्षों के समान उच्च स्तर के मूल्यवान यौगिकों का उत्पादन करने के लिए प्रेरित कर सकते हैं। यह शोध इस बात पर प्रकाश डालता है कि सभी कवक एक जैसे नहीं होते; प्रत्येक प्रजाति पौधे के साथ एक अनूठे तरीके से अंतःक्रिया करती है, और सही साथी को चुनना आवश्यक है। हालाँकि यह कार्य अभी प्रायोगिक चरण में है, लेकिन यह लुप्तप्राय पिक्रोरिज़ा कुरोआ के संरक्षण के लिए एक आशाजनक मार्ग प्रदान करता है। पहाड़ों से जंगली पौधों को छीनने के बजाय, हम जल्द ही नियंत्रित वातावरण में वह दवा उगा सकेंगे, जिसका मार्गदर्शन उन्हीं सूक्ष्मजीवों द्वारा किया जाएगा जो हजारों वर्षों से पौधे के साथ रह रहे हैं।