Design, Synthesis, and Evaluation of a novel Curcumin–Isoniazid Bis- Hydrazone Conjugate as an HIV-1 Reverse Transcriptase Inhibitor

वायरस निरंतर आक्रमण करने वाले घुसपैठिए हैं जो अपनी प्रतियां बनाने के लिए हमारी अपनी कोशिकाओं की मशीनरी का अपहरण कर लेते हैं। उन्हें रोकने के लिए, वैज्ञानिक अक्सर वायरस द्वारा उपयोग किए जाने वाले विशिष्ट उपकरणों को निशाना बनाते हैं। ह्यूमन इम्युनोडेफिशिएंसी वायरस, या एचआईवी (HIV) के लिए एक अत्यंत महत्वपूर्ण उपकरण एक एंजाइम है जिसे 'रिवर्स ट्रांसक्रिप्टेज' कहा जाता है। यह एंजाइम एक आणविक फोटोकॉपी मशीन की तरह कार्य करता है, जो वायरस के आनुवंशिक निर्देशों को आरएनए (RNA) से डीएनए (DNA) में अनुवादित करता है ताकि वह कोशिका पर कब्जा कर सके। इस चरण के बिना, वायरस फैल नहीं सकता। दशकों से, डॉक्टर इस फोटोकॉपी मशीन को जाम करने के लिए दवाओं का उपयोग करते रहे हैं, लेकिन वायरस अनुकूलन का उस्ताद है। यह बार-बार उत्परिवर्तित (mutate) होता रहता है, अपने उपकरणों के आकार को इतना बदल देता है कि वे मौजूदा दवाओं से बचकर निकल सकें। चूहे और बिल्ली के इस निरंतर खेल का अर्थ यह है कि शोधकर्ताओं को लगातार नई रासायनिक संरचनाएं डिजाइन करनी पड़ती हैं जो वायरस की मशीनरी से मजबूती से जुड़ सकें, भले ही वायरस अपना आकार बदलने की कोशिश करे।

हाल ही के एक अध्ययन में, भारत के काकातिया विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस ताले में फिट होने वाली एक नई तरह की रासायनिक चाबी बनाने का लक्ष्य रखा। उन्होंने दो अलग-अलग शुरुआती सामग्रियों से शुरुआत की। पहली थी करक्यूमिन (curcumin), जो हल्दी नामक मसाले में पाया जाने वाला एक चमकीला पीला यौगिक है, जो अपनी जटिल रासायनिक संरचना के लिए जाना जाता है। दूसरा था आइसोनियाज़िड (isoniazid), जो तपेदिक (टीबी) के इलाज के लिए उपयोग की जाने वाली एक प्रसिद्ध दवा है। वैज्ञानिकों ने इन दोनों पदार्थों को रासायनिक रूप से आपस में जोड़ने का निर्णय लिया। उन्होंने करक्यूमिन और आइसोनियाज़िड को एक गर्म घोल में थोड़े से एसिड के साथ मिलाया ताकि उन्हें जुड़ने के लिए प्रोत्साहित किया जा सके। इसका परिणाम एक नया, एकल अणु था जिसने दोनों के गुणों को एक साथ मिला दिया। इस नए यौगिक को, जिसे उन्होंने 'करक्यूमिन-आइसोनियाज़िड बिस-हाइड्राज़ोन कंजुगेट' नाम दिया, एक ठोस पीले-नारंगी पाउडर के रूप में देखा गया। टीम ने सफलतापूर्वक इस नई संरचना को बनाया और इसकी पहचान को कई उन्नत उपकरणों का उपयोग करके पुष्ट किया जो यह विश्लेषण करते हैं कि प्रकाश और बिजली पदार्थ के साथ कैसे परस्पर क्रिया करती है, जिससे यह सुनिश्चित हुआ कि अणु ठीक वैसे ही बनाया गया है जैसा उन्होंने चाहा था।

हाथ में नए अणु के साथ, शोधकर्ता प्रयोगशाला की मेज पर यह देखने के लिए आगे बढ़े कि क्या यह वास्तव में एचआईवी एंजाइम को रोक सकता है। उन्होंने एंजाइम की गतिविधि को मापने के लिए एक रंग बदलने वाले परीक्षण का उपयोग किया। इस परीक्षण में, एंजाइम सामान्य रूप से हरा रंग उत्पन्न करता है; यदि कोई दवा काम करती है, तो रंग हल्का हो जाता है क्योंकि एंजाइम को बाधित किया जा रहा होता है। टीम ने अपने नए अणु का परीक्षण विभिन्न सांद्रताओं पर किया, जो बहुत कम मात्रा से लेकर बहुत अधिक खुराक तक विस्तृत थे। उन्होंने पाया कि जितना अधिक नया अणु जोड़ा गया, एंजाइम की गतिविधि उतनी ही कम हुई। उनके द्वारा परीक्षण किए गए सबसे कम खुराक पर, अणु ने एंजाइम के काम को लगभग उनतीस प्रतिशत रोक दिया। उच्चतम खुराक पर, इसने लगभग अठासी प्रतिशत काम को रोका। इस स्पष्ट पैटर्न ने दिखाया कि नया यौगिक वास्तव में प्रत्यक्ष और अनुमानित तरीके से वायरस की फोटोकॉपी मशीन में हस्तक्षेप कर रहा था। तुलना के लिए, उन्होंने एचआईवी के इलाज के लिए पहले से ही उपयोग की जाने वाली एक मानक दवा, नेविरापिन (nevirapine) का उन्हीं परिस्थितियों में परीक्षण किया। मानक दवा कम सांद्रता पर एंजाइम को रोकने में थोड़ी अधिक शक्तिशाली थी, लेकिन नए अणु ने वायरस की प्रतिकृति बनाने की प्रक्रिया को रोकने की मजबूत क्षमता प्रदर्शित की।

यह समझने के लिए कि यह नया अणु क्यों काम कर रहा था, शोधकर्ता कंप्यूटर सिमुलेशन की ओर मुड़े। उन्होंने एचआईवी एंजाइम का एक डिजिटल मॉडल बनाया, विशेष रूप रूप से उस संस्करण को देखते हुए जिसमें एक ज्ञात उत्परिवर्तन (mutation) है जो कुछ दवाओं को जुड़ने में कठिन बनाता है। फिर उन्होंने अपने नए अणु को कंप्यूटर मॉडल में रखा यह देखने के लिए कि यह कैसे फिट होगा। सिमुलेशन ने सुझाव दिया कि अणु एंजाइम के एक विशिष्ट पॉकेट में आराम से बैठ गया, ठीक वैसे ही जैसे ताले में फिसलती हुई एक चाबी। कंप्यूटर ने गणना की कि नया अणु एंजाइम को एक मजबूत पकड़ के साथ थामे हुए है, जो इस विशिष्ट डिजिटल परीक्षण में मानक दवा की पकड़ से भी अधिक मजबूत है। सिमुलेशन ने दिखाया कि नए अणु ने एंजाइम के हिस्सों, जिन्हें आर्जिनिन (arginine) और ग्लूटामाइन (glutamine) कहा जाता है, के साथ दो विशिष्ट रासायनिक कनेक्शन, जिन्हें हाइड्रोजन बॉन्ड कहा जाता है, बनाए। इसने एंजाइम की सतह के कई अन्य आसपास के हिस्सों के साथ भी संपर्क बनाया। संपर्क के इन कई बिंदुओं ने यह समझाने में मदद की कि अणु स्थान पर कैसे बना रहा और एंजाइम को काम करने से कैसे रोका।

अध्ययन इस निष्कर्ष पर पहुँचता है कि यह नया हाइब्रिड अणु आगे के विकास के लिए एक आशाजनक उम्मीदवार है। हालांकि इसने प्रारंभिक परीक्षणों में मौजूदा मानक दवा से बेहतर प्रदर्शन नहीं किया, लेकिन इसकी अनूठी रासायनिक संरचना वायरस से निपटने के लिए एक नया दृष्टिकोण प्रदान करती है। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि उनका कार्य टेस्ट ट्यूब और कंप्यूटर में अणु के परीक्षण तक सीमित था; उन्होंने अभी तक जीवित कोशिकाओं या मनुष्यों में इसका परीक्षण नहीं किया है। हालांकि, सफल रासायनिक संश्लेषण, एंजाइम के स्पष्ट अवरोध और कंप्यूटर मॉडल में अनुकूल फिट के संयोजन ने एक ठोस आधार प्रदान किया है। निष्कर्ष बताते हैं कि करक्यूमिन जैसे प्राकृतिक यौगिकों को आइसोनियाज़िड जैसी स्थापित दवाओं के साथ मिलाने से दवा-प्रतिरोधी वायरसों के खिलाफ चल रही लड़ाई के लिए नए उपकरण बनाए जा सकते हैं। अगले चरणों में अधिक कठोर परीक्षण शामिल होंगे ताकि यह देखा जा सके कि क्या यह अणु जीवित प्रणाली में सुरक्षित रूप से और प्रभावी ढंग से वायरस को रोक सकता है, जिससे संभावित रूप से एचआईवी के उपचारों की एक नई श्रेणी का मार्ग प्रशस्त हो सके।