इज़रायली वैज्ञानिकों ने कैंसर के एक प्रमुख उपचार को बेहतर बनाने में बड़ी सफलता हासिल की है: CAR T-सेल थेरेपी। कंप्यूटर चिप निर्माण से प्रेरित नैनोटेक्नोलॉजी का उपयोग करके, उन्होंने लंबे समय तक चलने वाली और अधिक शक्तिशाली कैंसर-लड़ने वाली प्रतिरक्षा कोशिकाओं को बनाने का एक तरीका खोजा है।
CAR T-सेल थेरेपी एक अत्याधुनिक कैंसर उपचार है जो कैंसर से अधिक प्रभावी ढंग से लड़ने के लिए रोगी की अपनी प्रतिरक्षा कोशिकाओं – विशेष रूप से T कोशिकाओं – का उपयोग करती है। डॉक्टर रोगी के रक्त से T कोशिकाओं को एकत्र करते हैं। T कोशिकाएं श्वेत रक्त कोशिकाएं होती हैं जो प्रतिरक्षा प्रणाली को खतरों को पहचानने और उन पर हमला करने में मदद करती हैं। प्रयोगशाला में, वैज्ञानिक इन T कोशिकाओं को आनुवंशिक रूप से संशोधित करते हैं ताकि उनकी सतह पर चिमेरिक एंटीजन रिसेप्टर्स (CARs) का उत्पादन हो सके। ये रिसेप्टर्स छोटे होमिंग डिवाइस की तरह काम करते हैं जो T कोशिकाओं को कैंसर कोशिकाओं पर पाए जाने वाले विशिष्ट प्रोटीन (एंटीजन) को पहचानने की अनुमति देते हैं। नव-इंजीनियर्ड CAR T कोशिकाओं को तब तक बड़ी संख्या में उगाया जाता है जब तक कि रोगी का इलाज करने के लिए पर्याप्त न हो जाएं।
हालांकि यह उपचार ल्यूकेमिया और लिम्फोमा जैसे कुछ रक्त कैंसर के खिलाफ सफल रहा है, लेकिन इंजीनियर CAR T कोशिकाएं अक्सर बीमारी से लड़ने के लिए बहुत जल्दी अपनी ताकत खो देती हैं।
इस समस्या को हल करने के लिए, बेन-गुरियन यूनिवर्सिटी ऑफ द नेगेव की दो शोध टीमों ने इस बात की जांच की कि शरीर के अंदर T कोशिकाएं कैसे सक्रिय होती हैं, इसकी तुलना में प्रयोगशाला में वे कैसे सक्रिय होती हैं। एक टीम का नेतृत्व प्रोफेसर मार्क श्timezoneमैन ने मैटेरियल्स इंजीनियरिंग विभाग से किया, जबकि दूसरी टीम का नेतृत्व प्रोफेसर एंजेल पोरगडोर ने इम्यूनोलॉजी विभाग से किया।
अध्ययन में पाया गया कि प्रयोगशाला में T कोशिकाओं के सक्रिय होने के तरीके को बदलने से वे बहुत अधिक प्रभावी हो सकती हैं। निष्कर्ष हाल ही में सहकर्मी-समीक्षित पत्रिका, एडवांस्ड मैटेरियल्स में प्रकाशित हुए थे।
“प्रयोगशाला में, हम आमतौर पर T कोशिकाओं को सक्रिय करने के लिए कठोर प्लास्टिक मोतियों का उपयोग करते हैं,” पोरगडोर ने कहा। “लेकिन शरीर में, T कोशिकाएं नरम, लचीली कोशिकाओं के साथ इंटरैक्ट करती हैं जिनकी सतहों पर छोटे, जटिल संरचनाएं होती हैं। हमने सोचा कि उस प्राकृतिक वातावरण की नकल करने से T कोशिकाओं को लंबे समय तक सक्रिय रहने में मदद मिल सकती है।”
इसलिए, टीम ने नैनोस्ट्रक्चर से ढकी कृत्रिम सतहें बनाईं – आणविक स्तर पर छोटे आकार – जो प्राकृतिक कोशिकाओं की बनावट की नकल करती हैं। इन्हें चिप-निर्माण उद्योग की उन्नत तकनीकों का उपयोग करके बनाया गया था, जिसने शोधकर्ताओं को अविश्वसनीय रूप से छोटे और सटीक संरचनाएं बनाने की अनुमति दी।
“कंप्यूटर चिप्स बनाते समय, निर्माता ऐसे उपकरणों का उपयोग करते हैं जो एक मीटर के दस लाखवें हिस्से से भी छोटी विशेषताएं बना सकते हैं,” श्timezoneमैन ने समझाया। “हमने महसूस किया कि हम कोशिकाओं से अधिक प्राकृतिक तरीके से बात करने वाली सतहें बनाने के लिए उन्हीं उपकरणों का उपयोग कर सकते हैं।”
परिणाम नाटकीय थे। इन नई सतहों पर सक्रिय T कोशिकाएं लंबे समय तक मजबूत रहीं और शरीर में वास्तविक संक्रमण के दौरान वे जिस तरह से प्रतिक्रिया करती हैं, उसी तरह से प्रतिक्रिया करती हैं। इससे भी बेहतर, टीम ने पाया कि वे नैनोस्ट्रक्चर के आकार और कठोरता को बदलकर प्रतिक्रिया की ताकत को ठीक कर सकते हैं।
यह पता लगाने के लिए कि कौन सी सतह सबसे अच्छा काम करती है, शोधकर्ताओं ने दर्जनों विभिन्न डिज़ाइन बनाए और उनका मानव कोशिकाओं पर परीक्षण किया। बायोइनफॉरमैटिशियन डॉ. ओफ़िर कोहेन की मदद से, उन्होंने बड़ी मात्रा में डेटा को छांटने के लिए कंप्यूटर विश्लेषण का उपयोग किया।
“प्रत्येक व्यक्ति की कोशिकाएं थोड़ी अलग तरह से प्रतिक्रिया करती थीं,” पोरगडोर ने कहा। “यह सतहों के बीच एक प्रतियोगिता की तरह था, और हमें शीर्ष प्रदर्शनकर्ता को खोजना था।”
सर्वश्रेष्ठ डिज़ाइन ने न केवल मजबूत CAR T कोशिकाओं का निर्माण किया, बल्कि अधिक “केंद्रीय स्मृति” T कोशिकाओं को भी जन्म दिया – एक विशेष प्रकार जो शरीर में लंबे समय तक रहता है और बेहतर दीर्घकालिक सुरक्षा प्रदान करता है। प्रयोगशाला परीक्षणों और पशु अध्ययनों में, ये उन्नत CAR T कोशिकाएं वर्तमान विधियों का उपयोग करके बनाई गई कोशिकाओं की तुलना में कैंसर को नष्ट करने में बहुत बेहतर थीं।
प्रौद्योगिकी को वास्तविक दुनिया के उपयोग के करीब लाने के लिए, टीम ने नैनोस्ट्रक्चर्ड सतहों के उत्पादन के लिए एक सस्ता और स्केलेबल तरीका विकसित किया। उन्होंने पहले से ही ऐसे प्रोटोटाइप बना लिए हैं जो वयस्क कैंसर रोगियों का इलाज करने के लिए पर्याप्त कोशिकाएं उत्पन्न करने में सक्षम हैं।
“यह एक गेम-चेंजर हो सकता है,” श्timezoneमैन ने कहा। “यह केवल बेहतर T कोशिकाओं के बारे में नहीं है – यह पूरी उपचार प्रक्रिया को मजबूत और अधिक व्यावहारिक बनाने के बारे में है।”
अधिक लचीला, “स्मृति-समृद्ध” CAR T कोशिकाओं का निर्माण इस थेरेपी को ठोस ट्यूमर, विशेष रूप से फेफड़े, स्तन और अग्नाशय के कैंसर के इलाज के लिए उपयोग किए जाने की ओर ले जा सकता है।
बेन-गुरियन विश्वविद्यालय की लागत प्रभावी, स्केलेबल विधि इन विशेष नैनोस्ट्रक्चर्ड सतहों का उत्पादन करने के लिए अस्पतालों और बायोटेक कंपनियों को कम लागत पर बेहतर CAR T कोशिकाओं का बड़े पैमाने पर उत्पादन करने में सक्षम बनाएगी, जिससे उपचार न केवल अधिक उपलब्ध होगा, बल्कि तेज भी होगा।