शोधकर्ताओं ने कैंसर के इलाज के लिए नैनोकणों की तलाश की

वार्तालाप के लिए डुक्सिन सन द्वारा

जब आप “नैनोमेडिसिन” शब्द सुनते हैं, तो यह 1966 की फिल्म “फैंटास्टिक वॉयेज” की तरह के परिदृश्यों को ध्यान में रख सकता है। फिल्म में एक मेडिकल टीम को दिखाया गया है जो एक आदमी के शरीर के माध्यम से एक सूक्ष्म रोबोटिक जहाज की सवारी करने के लिए उसके मस्तिष्क में खून का थक्का साफ करने के लिए सिकुड़ जाती है।

नैनोमेडिसिन अभी तक उस स्तर तक नहीं पहुंची है। हालांकि वैज्ञानिक कई नैनोमीटर से छोटे नैनोमटेरियल उत्पन्न कर सकते हैं – “नैनो” जो एक मीटर के एक अरबवें हिस्से को दर्शाता है – आज की नैनो तकनीक कार्यात्मक इलेक्ट्रॉनिक रोबोटिक्स उत्पन्न करने में सक्षम नहीं है जो रक्तप्रवाह में सुरक्षित रूप से इंजेक्ट करने के लिए पर्याप्त है। लेकिन चूंकि नैनो तकनीक की अवधारणा को पहली बार 1970 के दशक में पेश किया गया था, इसने इलेक्ट्रॉनिक्स, कपड़े, भोजन, पानी और वायु उपचार प्रक्रियाओं, सौंदर्य प्रसाधन और दवाओं सहित कई रोजमर्रा के उत्पादों में अपनी पहचान बनाई है। विभिन्न क्षेत्रों में इन सफलताओं को देखते हुए, कई चिकित्सा शोधकर्ता रोग के निदान और उपचार के लिए नैनो तकनीक का उपयोग करने के लिए उत्सुक थे।

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मैं एक दवा वैज्ञानिक हूं जो नैनोमेडिसिन के वादे से प्रेरित था। मेरी प्रयोगशाला ने पिछले 20 वर्षों में नैनोमटेरियल्स का उपयोग करके कैंसर के उपचार विकसित करने पर काम किया है। जबकि नैनोमेडिसिन ने कई सफलताएँ देखी हैं, मेरे जैसे कुछ शोधकर्ता कैंसर में इसके समग्र प्रदर्शन से निराश हैं। लैब में सफलता को क्लिनिक में उपचार में बेहतर अनुवाद करने के लिए, हमने नैनोमटेरियल्स का उपयोग करके कैंसर की दवाओं को डिजाइन करने का एक नया तरीका प्रस्तावित किया। इस रणनीति का उपयोग करते हुए, हमने एक ऐसा उपचार विकसित किया जो मेटास्टेटिक स्तन कैंसर वाले चूहों में पूर्ण छूट प्राप्त करने में सक्षम था।

नैनोमेडिसिन क्या है?

नैनोमेडिसिन रोग के निदान और उपचार के लिए नैनोस्केल पर सामग्री के उपयोग को संदर्भित करता है। कुछ शोधकर्ता नैनोमेडिसिन को 1,000 नैनोमीटर से छोटे नैनोमटेरियल्स का उपयोग करने वाले किसी भी चिकित्सा उत्पादों को शामिल करने के रूप में परिभाषित करते हैं। अन्य 200 नैनोमीटर से छोटे नैनोकणों का उपयोग करके इंजेक्शन योग्य दवाओं को संदर्भित करने के लिए अधिक संकीर्ण रूप से शब्द का उपयोग करते हैं। कुछ भी बड़ा रक्त प्रवाह में इंजेक्ट करने के लिए सुरक्षित नहीं हो सकता है।

टीकों में कई नैनो सामग्री का सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है। आज के सबसे प्रसिद्ध उदाहरण फाइजर-बायोएनटेक और मॉडर्न कोविड -19 एमआरएनए टीके हैं। इन टीकों में लिपिड या फैटी एसिड से बने एक नैनोपार्टिकल का उपयोग किया जाता है, जो एमआरएनए को उस स्थान तक ले जाने में मदद करता है जहां इसे प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को ट्रिगर करने के लिए शरीर में जाने की आवश्यकता होती है।

शोधकर्ताओं ने डायग्नोस्टिक्स और मेडिकल इमेजिंग में नैनोमैटेरियल्स का भी सफलतापूर्वक उपयोग किया है। रैपिड कोविड -19 परीक्षण और गर्भावस्था परीक्षण रंगीन बैंड बनाने के लिए सोने के नैनोकणों का उपयोग करते हैं जो सकारात्मक परिणाम दर्शाते हैं। चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग, या एमआरआई, अक्सर नैनोकणों का उपयोग विपरीत एजेंटों के रूप में करता है जो एक छवि को अधिक दृश्यमान बनाने में मदद करते हैं।

कई नैनोपार्टिकल-आधारित दवाओं को कैंसर के इलाज के लिए अनुमोदित किया गया है। डॉक्सिल (डॉक्सोरूबिसिन) और अब्रक्सेन (पैक्लिटैक्सेल) कीमोथेरेपी दवाएं हैं जो उपचार प्रभावकारिता में सुधार और दुष्प्रभावों को कम करने के लिए वितरण तंत्र के रूप में नैनोमटेरियल्स का उपयोग करती हैं।

कैंसर और नैनोमेडिसिन

एक दवा की प्रभावशीलता में सुधार करने और इसकी विषाक्तता को कम करने के लिए नैनोमेडिसिन की क्षमता कैंसर-रोधी दवाओं के साथ काम करने वाले कैंसर शोधकर्ताओं के लिए आकर्षक है, जिनके अक्सर मजबूत दुष्प्रभाव होते हैं। वास्तव में, नैनोकणों का उपयोग करने वाले 65 प्रतिशत नैदानिक ​​परीक्षण कैंसर पर केंद्रित होते हैं।

विचार यह है कि नैनोपार्टिकल कैंसर की दवाएं जैविक मिसाइलों की तरह काम कर सकती हैं जो स्वस्थ अंगों को नुकसान को कम करते हुए ट्यूमर को नष्ट करती हैं। चूंकि ट्यूमर में रक्त वाहिकाओं में रिसाव होता है, शोधकर्ताओं का मानना ​​​​है कि इससे नैनोकणों को ट्यूमर में जमा करने की अनुमति मिल जाएगी। इसके विपरीत, क्योंकि नैनोकण पारंपरिक कैंसर उपचारों की तुलना में रक्तप्रवाह में लंबे समय तक फैल सकते हैं, वे स्वस्थ अंगों में कम जमा हो सकते हैं और विषाक्तता को कम कर सकते हैं।

हालाँकि ये डिज़ाइन रणनीतियाँ माउस मॉडल में सफल रही हैं, लेकिन अधिकांश नैनोपार्टिकल कैंसर दवाओं को अन्य कैंसर दवाओं की तुलना में अधिक प्रभावी नहीं दिखाया गया है। इसके अलावा, जबकि कुछ नैनोपार्टिकल-आधारित दवाएं कुछ अंगों में विषाक्तता को कम कर सकती हैं, वे दूसरों में विषाक्तता बढ़ा सकती हैं। उदाहरण के लिए, जबकि नैनोपार्टिकल-आधारित डॉक्सिल अन्य कीमोथेरेपी विकल्पों की तुलना में हृदय को होने वाले नुकसान को कम करता है, यह हाथ-पैर सिंड्रोम के विकास के जोखिम को बढ़ा सकता है।

नैनोपार्टिकल-आधारित कैंसर दवाओं में सुधार

नैनोपार्टिकल-आधारित कैंसर दवाओं को कैसे डिजाइन किया जाता है, इसे बेहतर बनाने के तरीकों की जांच करने के लिए, मैंने और मेरी शोध टीम ने जांच की कि नैनोकणों के बिना एक ही कैंसर की दवाओं की तुलना में ट्यूमर में पांच स्वीकृत नैनोपार्टिकल-आधारित कैंसर दवाएं कितनी अच्छी तरह जमा होती हैं और स्वस्थ कोशिकाओं से बचती हैं। हमारे प्रयोगशाला अध्ययन के निष्कर्षों के आधार पर, हमने प्रस्तावित किया कि नैनोकणों को उनके इच्छित लक्ष्य के लिए अधिक विशिष्ट बनाने के लिए जानवरों के मॉडल से मनुष्यों में उनके अनुवाद में सुधार हो सकता है। इसमें नैनोकणों का निर्माण शामिल है जो किसी विशेष दवा की कमियों को संबोधित करते हैं – जैसे कि सामान्य दुष्प्रभाव – और उन कोशिकाओं के प्रकार पर घर जिन्हें उन्हें प्रत्येक विशेष कैंसर प्रकार में लक्षित करना चाहिए।

इन मानदंडों का उपयोग करते हुए, हमने मेटास्टेटिक स्तन कैंसर के लिए नैनोपार्टिकल-आधारित इम्यूनोथेरेपी तैयार की। हमने पहली बार यह पहचाना कि स्तन कैंसर में एक प्रकार की प्रतिरक्षा कोशिका होती है जो प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को दबा देती है, जिससे कैंसर को उन उपचारों के लिए प्रतिरोधी बनने में मदद मिलती है जो ट्यूमर पर हमला करने के लिए प्रतिरक्षा प्रणाली को उत्तेजित करते हैं। हमने अनुमान लगाया था कि जहां दवाएं इस प्रतिरोध को दूर कर सकती हैं, वे सफल होने के लिए इन कोशिकाओं में पर्याप्त रूप से जमा नहीं हो पाती हैं। इसलिए हमने एल्ब्यूमिन नामक एक सामान्य प्रोटीन से बने नैनोकणों को डिज़ाइन किया जो कैंसर की दवाओं को सीधे वहां पहुंचा सकते हैं जहां ये प्रतिरक्षा-दमनकारी कोशिकाएं स्थित हैं।

जब हमने स्तन कैंसर के लिए आनुवंशिक रूप से संशोधित चूहों पर अपने नैनोकण-आधारित उपचार का परीक्षण किया, तो हम ट्यूमर को खत्म करने और पूर्ण छूट प्राप्त करने में सक्षम थे। जन्म के 200 दिन बाद भी सभी चूहे जीवित थे। हमें उम्मीद है कि यह अंततः पशु मॉडल से कैंसर रोगियों में तब्दील हो जाएगा।

नैनोमेडिसिन का उज्ज्वल लेकिन यथार्थवादी भविष्य

नैनोकणों का उपयोग करने वाली कुछ दवाओं की सफलता, जैसे कि COVID-19 mRNA टीके, ने शोधकर्ताओं और जनता के बीच विभिन्न अन्य बीमारियों के इलाज में उनके संभावित उपयोग के बारे में उत्साह को प्रेरित किया है, जिसमें भविष्य के कैंसर के टीके के बारे में बातचीत भी शामिल है। हालांकि, एक संक्रामक बीमारी के लिए एक टीका कैंसर के टीके के समान नहीं है। उपचार प्रतिरोध को दूर करने के लिए कैंसर के टीकों को विभिन्न रणनीतियों की आवश्यकता हो सकती है। रक्तप्रवाह में एक नैनोपार्टिकल-आधारित वैक्सीन को इंजेक्ट करने से मांसपेशियों में इंजेक्शन लगाने की तुलना में अलग-अलग डिज़ाइन चुनौतियाँ होती हैं।

जबकि नैनोमेडिसिन के क्षेत्र ने लैब से और क्लिनिक में दवाओं या डायग्नोस्टिक्स को प्राप्त करने में अच्छी प्रगति की है, फिर भी इसके आगे एक लंबा रास्ता तय करना है। पिछली सफलताओं और विफलताओं से सीखने से शोधकर्ताओं को ऐसी सफलताएं विकसित करने में मदद मिल सकती है जो नैनोमेडिसिन को अपने वादे पर खरा उतरने की अनुमति देती हैं।

(लेखक मिशिगन यूनिवर्सिटी के फार्मास्युटिकल साइंसेज के प्रोफेसर हैं)

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