भारत दुनिया के अग्रणी निर्माताओं के साथ-साथ रोगाणुरोधी दवाओं के उपभोक्ताओं में से एक है। हालाँकि, इनमें से कई जीवन रक्षक दवाएं अब रोग पैदा करने वाले बैक्टीरिया के खिलाफ अप्रभावी होती जा रही हैं। अप्रभावी रोगाणुरोधी दवाओं के कारण 2019 में दुनिया भर में लगभग 4.9 मिलियन लोगों की मृत्यु हो गई। इन मौतों में संक्रमण के साथ-साथ रोगाणुरोधी प्रतिरोध के कारण होने वाली रुग्णता भी शामिल है। फिर भी हम नई दवाएं खोजने के लिए भी संघर्ष कर रहे हैं।
इस संकट से बाहर निकलने का एक तरीका शोधकर्ताओं के लिए रोगजनकों के अस्तित्व के लिए महत्वपूर्ण नए रास्ते खोजना और उन्हें बाधित करना है। हालाँकि, आधुनिक लक्षित दवा-खोज प्रक्रिया एक जटिल प्रक्रिया है और अक्सर प्रत्येक लक्ष्य के लिए अनुकूलित समाधान की आवश्यकता होती है।
दवा की खोज कैसे शुरू होती है?
सीएसआईआर-सेलुलर और आणविक जीवविज्ञान केंद्र, हैदराबाद में काम कर रहे दो अनुसंधान समूहों ने हाल ही में बुनियादी जीव विज्ञान का अध्ययन करके नई मलेरिया-रोधी दवाओं के लिए संभावित लक्ष्यों की पहचान की है। इशरीकिया कोली बैक्टीरिया और मानव मलेरिया परजीवी प्लाज्मोडियम फाल्सीपेरम.
मंजुला रेड्डी का समूह अध्ययन कर रहा है कि जब जीवाणु कोशिका दो भागों में विभाजित होने से पहले आकार में बढ़ती है तो उसकी बाहरी कोशिका-दीवारें कैसे फैलती हैं। समूह का ध्यान पेप्टिडोग्लाइकेन परत पर है, जो चीनी और अमीनो एसिड का एक जाल है ई कोलाई बैक्टीरिया के अस्तित्व के लिए आवश्यक है। जब कोशिका बढ़ती है, तो जाल टूट जाता है और जाल को बड़ा करने के लिए अतिरिक्त पेप्टिडोग्लाइकन सामग्री डाली जाती है।
पिछले दशक में, डॉ. रेड्डी के समूह ने पेप्टिडोग्लाइकन हाइड्रॉलेज़ एंजाइमों के एक सेट की पहचान की है जो पेप्टिडोग्लाइकन परत को काटने के लिए जिम्मेदार हैं, नवीनतम पत्रिका में प्रकाशित हुआ है। PLoS जेनेटिक्स फरवरी में। ये एंजाइम सभी प्रकार के बैक्टीरिया में मौजूद होते हैं, और शक्तिशाली दवा लक्ष्य होते हैं। उन्हें रोकने से पेप्टिडोग्लाइकेन परत को फैलने से रोका जा सकता है, जिससे बैक्टीरिया मर जाते हैं।
इसी तरह पूरन सिंह सिजवाली का समूह अध्ययन करता है कि कैसे पी. फाल्सीपेरम परजीवी मानव लाल रक्त कोशिकाओं और यकृत कोशिकाओं में बढ़ता है, जो उसके विकास के चरण पर निर्भर करता है। समूह इस बात पर ध्यान केंद्रित करता है कि परजीवी अपने स्वयं के प्रोटीन को कैसे नष्ट कर देता है जिसकी उसे अब आवश्यकता नहीं है। यह कलिन रिंग लिगेज नामक एंजाइमों के एक वर्ग का उपयोग करता है। वे प्रोटीन को यूबिकिटिन नामक एक अन्य छोटे प्रोटीन के साथ टैग करते हैं। प्रोटीन क्षरण उपकरण यूबिकिटिन की पहचान करता है और उस प्रोटीन को तोड़ता है जिससे यूबिकिटिन जुड़ा हुआ है।
हाल ही में, डॉ. सिजवाली के समूह ने जर्नल में परजीवी के विकास के लिए महत्वपूर्ण दो ऐसे एंजाइमों की सूचना दी PLoS रोगजनक.
खोज के कितने चरण होते हैं?
उनके लिए अगला कदम उन दवाओं को ढूंढना है जो इन पहचाने गए लक्ष्यों पर काम करती हैं। लेकिन पबमेड डेटाबेस (जीवन विज्ञान और बायोमेडिकल शोध पत्रों के) पर एक त्वरित खोज से पता चलता है कि दुनिया भर के वैज्ञानिकों ने नई दवा के लक्ष्यों की रिपोर्ट करने वाले हजारों पेपर प्रकाशित किए हैं – फिर भी उनमें से अधिकांश ने अभी तक नई दवाओं का अनुवाद नहीं किया है।
बाधा का एक प्रमुख कारण विभिन्न क्षेत्रों में विशेषज्ञता वाले लोगों को लंबे समय तक एक साथ काम करने की आवश्यकता है।
आम तौर पर, दवा-खोज प्रक्रिया एक अवरोधक अणु को खोजने से शुरू होती है जो एक लक्ष्य से जुड़ती है और उसके कार्य को अवरुद्ध करती है। शोधकर्ता यह जाँचते हैं कि दोनों अणु एक-दूसरे से कितनी अच्छी तरह जुड़ते हैं, जो उनकी संरचनाओं और रासायनिक गुणों पर निर्भर करता है। डॉ. रेड्डी ने एक सरल और मजबूत परख विकसित की है जो उन्हें कल्पना करने देती है कि दवा जैसे अणु उनके लक्ष्य एंजाइमों पर कार्य करते हैं या नहीं। लेकिन अधिकांश वैज्ञानिकों को काम को आगे बढ़ाने के लिए अपने संभावित दवा लक्ष्यों की संरचनाओं तक पहुंच की आवश्यकता है।
डॉ. रेड्डी के साथ काम करते हैं ई कोलाई, एक आदर्श जीव। कई प्रोटीन संरचनाएँ ई कोलाई डेटाबेस में पहले से ही उपलब्ध हैं। लेकिन डॉ. सिजवाली और अन्य के काम में ऐसा नहीं है: जिन एंजाइमों की संरचनाओं के साथ वे काम कर रहे हैं, उन्हें निर्धारित करना चुनौतीपूर्ण है क्योंकि ये कई प्रोटीनों से बने बड़े अणु हैं (प्रत्येक में 20,000 से अधिक परमाणु होते हैं)।
एंजाइम संरचनाओं को और कैसे प्रकट किया जा सकता है?
अगली सबसे अच्छी बात अन्य जीवों में समान अणुओं, जिन्हें होमोलॉग के रूप में जाना जाता है, की ज्ञात संरचनाओं के आधार पर एक एंजाइम की संरचना का आकलन करना है। होमोलॉग जितने अधिक विकासात्मक रूप से संबंधित होंगे, उनकी संरचनाएं उतनी ही अधिक समान होंगी।
वैज्ञानिक तब लक्ष्य अणुओं की संरचनाओं को आणविक डॉकिंग सिमुलेशन नामक कंप्यूटर प्रोग्राम के माध्यम से चलाते हैं। ये कार्यक्रम छोटे दवा जैसे यौगिकों की ज्ञात संरचनाओं को लक्ष्य अणु की संरचना में फिट करने का प्रयास करते हैं और भविष्यवाणी करते हैं कि वे एक-दूसरे को कितनी अच्छी तरह बांधेंगे। इससे मदद मिलती है कि ऐसे कई रासायनिक पुस्तकालय उपलब्ध हैं।
दवाओं की लाइब्रेरी पहले से ही अमेरिकी खाद्य एवं औषधि प्रशासन जैसी एजेंसियों द्वारा उनकी सुरक्षा के लिए अनुमोदित हैं और उनमें से कई पहले से ही किसी बीमारी के लिए बाजार में बेची जाती हैं। रासायनिक यौगिकों के बहुत बड़े पुस्तकालय भी हैं जिन्हें अनुसंधान संस्थानों ने अपनी रुचि की बीमारी के खिलाफ प्रभावी बनाया है और/या पहचाना है लेकिन मानव सुरक्षा के लिए अभी तक उनका परीक्षण नहीं किया गया है।
क्या कृत्रिम बुद्धिमत्ता मदद कर सकती है?
जहां मौजूदा लाइब्रेरी भी कम पड़ जाती हैं, वहीं कुछ एआई-संचालित कंप्यूटर प्रोग्राम संभावित दवा अणुओं की संरचनाओं की भविष्यवाणी भी कर सकते हैं। रसायनज्ञ इन्हें संश्लेषित कर सकते हैं नये सिरे से (स्क्रैच से) या कोई समान संरचनाओं वाले मौजूदा अणुओं को चुन सकता है और उन्हें संशोधित कर सकता है।
डॉ. सिजवाली जैसे कुछ लोग कम्प्यूटेशनल दवा खोज में मदद करने के लिए एआई-आधारित कंपनियों में अपनी विशेषज्ञता का योगदान दे रहे हैं, और उन्हें संश्लेषित करने के लिए फार्मास्युटिकल उद्योग के साथ काम करने की योजना बना रहे हैं।
अन्य लोग सलाह देते हैं कि दवा कंपनियाँ नए खोजे गए लक्ष्यों को अपनी परीक्षण योग्य सूची में जोड़ें। इन कंपनियों के पास पहले से ही उच्च-थ्रूपुट स्क्रीनिंग करने की क्षमता है – एक ऐसी प्रक्रिया जिसमें शोधकर्ता समानांतर में हजारों या लाखों अणुओं की उपयुक्तता की जांच करते हैं। मुट्ठी भर दवा लक्ष्यों का परीक्षण करने वाले एक वैज्ञानिक की तुलना में ऐसे अणु तार्किक और वित्तीय रूप से अधिक व्यवहार्य हैं।
दवा की खोज चुनौतीपूर्ण क्यों है?
एक बार अणुओं के उपयुक्त समूह की पहचान हो जाने के बाद, उन्हें सुरक्षा और प्रभावकारिता के लिए प्रक्रियात्मक रूप से परीक्षण करना होगा। पहले सेल कल्चर मॉडल में और फिर प्रायोगिक पशु मॉडल में, शोधकर्ता जांच करते हैं कि क्या अवरोधक चुनिंदा रूप से रोगजनकों (मानव कोशिकाओं के बजाय) के खिलाफ काम करते हैं। आज, कई स्टार्टअप कॉन्ट्रैक्ट रिसर्च लैब के रूप में भी काम करते हैं और ऐसे परीक्षण करते हैं। इसके बाद क्लिनिकल परीक्षण शुरू होते हैं, जिन्हें यह सुनिश्चित करने के लिए बारीकी से विनियमित किया जाता है कि वे नैतिक रूप से संचालित हों और किसी भी पूर्वाग्रह से समझौता किए बिना डेटा का उत्पादन करें। यदि परीक्षणों के परिणाम सफलता की पूर्व निर्धारित सीमा से अधिक हो जाते हैं, तो नियामक अधिकारी बाजार के लिए दवाओं को मंजूरी दे देते हैं।
नई दवा लक्ष्यों की पहचान करने और वास्तव में उन लक्ष्यों के खिलाफ दवाएं उपलब्ध कराने के बीच की यह राह लंबी है लेकिन आवश्यक है। इस प्रक्रिया को आसान बनाने के लिए कई प्रकार की विशेषज्ञता की आवश्यकता होती है। आणविक डॉकिंग सिमुलेशन, एआई-संचालित दवा खोज और रासायनिक पुस्तकालय जैसे विकासशील उपकरण संक्रामक रोग जीवविज्ञानी, संरचनात्मक जीवविज्ञानी, कम्प्यूटेशनल जीवविज्ञानी, रसायनज्ञ और एक सामान्य कारण से प्रेरित विभिन्न शोध संस्थानों और निश्चित रूप से, पर्याप्त धन के बीच सहयोग का उदाहरण देते हैं। इस नेटवर्क को बड़े पैमाने पर स्टार्टअप और उद्योग को शामिल करने के लिए भी विस्तारित करना होगा।
शोधकर्ता रोगजनकों की तुलना में अधिक मौलिक खोजें कर रहे हैं जो अधिक स्थानीय समुदायों के लिए प्रासंगिक हैं – पी. फाल्सीपेरम या दक्षिण एशिया में माइकोबैक्टीरियम ट्यूबरकुलोसिस, उदाहरण के लिए इन क्षेत्रों में अनुसंधान और नवाचार समुदाय को उन पर ध्यान देना चाहिए, टीम बनाना चाहिए और दवा की खोज में तेजी लाने के लिए उनके लिए उपलब्ध सर्वोत्तम तकनीकों और सुविधाओं का उपयोग करना चाहिए।
सोमदत्त कारक, पीएचडी सीएसआईआर-सेलुलर और आणविक जीवविज्ञान केंद्र, हैदराबाद में विज्ञान संचार के प्रमुख हैं।
- भारत दुनिया के अग्रणी निर्माताओं के साथ-साथ रोगाणुरोधी दवाओं के उपभोक्ताओं में से एक है। हालाँकि, इनमें से कई जीवन रक्षक दवाएं अब रोग पैदा करने वाले बैक्टीरिया के खिलाफ अप्रभावी होती जा रही हैं। अप्रभावी रोगाणुरोधी दवाओं के कारण 2019 में दुनिया भर में लगभग 4.9 मिलियन लोगों की मृत्यु हो गई।
- सीएसआईआर-सेलुलर और आणविक जीव विज्ञान केंद्र, हैदराबाद में काम कर रहे दो शोध समूहों ने हाल ही में बुनियादी जीव विज्ञान का अध्ययन करके नई मलेरिया-रोधी दवाओं के लिए संभावित लक्ष्यों की पहचान की है। इशरीकिया कोली बैक्टीरिया और मानव मलेरिया परजीवी प्लाज्मोडियम फाल्सीपेरम.
- नई दवा लक्ष्यों की पहचान करने और वास्तव में उन लक्ष्यों के खिलाफ दवाएं उपलब्ध कराने के बीच की यह राह लंबी है लेकिन आवश्यक है। इस प्रक्रिया को आसान बनाने के लिए कई प्रकार की विशेषज्ञता की आवश्यकता होती है।