एक्सोसोम चिकित्सा भविष्य में अपेक्षित नई उपचार पद्धतियों में से एक है, परंतु यह वर्तमान में अभी अनुसंधान के चरण में है।
बुनियादी अनुसंधान और नैदानिक अनुसंधान के बाद प्रभावकारिता की पुष्टि होने पर ही उपचार को बीमा-कवर चिकित्सा देखभाल के रूप में प्रदान किया जाएगा।
इस बार यह शोधपत्र, उसके पहले चरण के रूप में, एक पशु मॉडल का उपयोग करके रीढ़ की हड्डी की चोट पर एक्सोसोम के उपचारात्मक प्रभाव का सत्यापन करता है। ये एक्सोसोम स्टेम सेल चिकित्सा अनुसंधान में सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली, अस्थि-मज्जा मेसेनकाइमल स्टेम सेल (MSC) से प्राप्त हैं।
तो चलिए, तुरंत इसे देखते हैं।
इस बार प्रस्तुत किया जा रहा शोधपत्र
Nakazaki, M., et al., 2021. Small extracellular vesicles released by infused mesenchymal stromal cells target M2 macrophages and promote TGF-beta upregulation, microvascular stabilization and functional recovery in a rodent model of severe spinal cord injury. J Extracell Vesicles. 10, e12137.
व्याख्यात्मक वीडियो;
संक्षेप में
- अस्थि-मज्जा मेसेनकाइमल स्टेम सेल (MSC) से प्राप्त एक्सोसोम (MSC-sEVs) का रीढ़ की हड्डी की चोट पर MSC कोशिका चिकित्सा के समतुल्य उपचारात्मक प्रभाव होता है।
- MSC-sEVs का अंतःशिरा इंजेक्शन चोट के स्थान तक पहुँचाया जाता है और M2 मैक्रोफेज से जुड़कर रीढ़ की हड्डी की चोट के मॉडल में कार्यात्मक पुनर्प्राप्ति में सुधार करता है।
- MSC कोशिकाओं के एकल इंजेक्शन के समान उपचारात्मक प्रभाव प्राप्त करने के लिए, MSC-sEVs को तीन दिनों में विभाजित खुराकों में देना आवश्यक है। ऐसा इसलिए है क्योंकि एक्सोसोम की एकल खुराक में अधिकांश एक्सोसोम घाव वाले स्थान द्वारा ग्रहण किए बिना ही उत्सर्जित हो जाते हैं।
- MSC कोशिकाओं में, एक्सोसोम समय के साथ निकलते हैं, जिससे कोशिकीय प्रतिक्रियाओं की एक शृंखला उत्पन्न होती है जो कार्यात्मक पुनर्प्राप्ति में सुधार की ओर ले जाती है। यह दिखाया गया कि एक्सोसोम की विभाजित-खुराक देने से समान प्रतिक्रिया उत्पन्न होती है।
शब्दों की व्याख्या
अस्थि-मज्जा मेसेनकाइमल स्टेम सेल
अस्थि-मज्जा मेसेनकाइमल स्टेम सेल (Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells) अस्थि-मज्जा के भीतर मौजूद एक प्रकार की विशेष कोशिका है। ये कोशिकाएँ बहुक्रियात्मक होती हैं और इनमें हड्डी, उपास्थि, मांसपेशी, वसा, संयोजी ऊतक आदि विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं में विभेदित होने की क्षमता होती है।
अस्थि-मज्जा मेसेनकाइमल स्टेम सेल की मुख्य भूमिका शरीर में चोट या वृद्धावस्था होने पर आवश्यक कोशिकाओं का निर्माण करके हानि की भरपाई करना है। इसके अलावा, उनमें प्रतिरक्षा-नियमन कार्य और सूजनरोधी प्रभाव भी होते हैं, जो शरीर में सूजन को दबाने और प्रतिरक्षा प्रणाली का संतुलन बनाए रखने की भूमिका निभाते हैं।
हाल के वर्षों में, अस्थि-मज्जा मेसेनकाइमल स्टेम सेल पुनर्योजी चिकित्सा के क्षेत्र में बहुत ध्यान आकर्षित कर रही हैं, और अनुसंधान प्रगति पर है। भविष्य में, इनसे विभिन्न रोगों और चोटों के उपचार में उपयोगी होने की अपेक्षा है।
एक्सोसोम (exosomes)
एक्सोसोम (exosomes) कोशिकाओं द्वारा स्रावित अत्यंत छोटे आकार की बाह्यकोशिकीय पुटिका (EV) हैं (लगभग 30-150 नैनोमीटर), जो कोशिका-से-कोशिका संचार में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। एक्सोसोम कोशिका के भीतर मौजूद अंतःझिल्ली तंत्र से उत्पन्न होते हैं और कोशिका के बाहर मुक्त किए जाते हैं।
एक्सोसोम के भीतर प्रोटीन, लिपोप्रोटीन, लिपिड, शर्करा, तथा न्यूक्लिक अम्ल (DNA और RNA) सहित विविध प्रकार के जैविक अणु होते हैं। ये अणु “संदेशवाहक” जैसी भूमिका निभाते हैं, जिनके माध्यम से एक्सोसोम अन्य कोशिकाओं के साथ जानकारी साझा करते हैं। जब कोई एक्सोसोम लक्ष्य कोशिका द्वारा ग्रहण किया जाता है, तो ग्राही कोशिका का कार्य या भाग्य बदल सकता है।
एक्सोसोम प्रतिरक्षा-नियमन, कोशिका प्रसार, कोशिका मृत्यु, और सूजन जैसी विभिन्न जैविक प्रक्रियाओं में शामिल होते हैं। इसके अलावा, हाल के वर्षों में यह स्पष्ट हुआ है कि एक्सोसोम कैंसर कोशिकाओं के प्रसार और मेटास्टेसिस में शामिल होते हैं, और वे कैंसर अनुसंधान के क्षेत्र में ध्यान आकर्षित कर रहे हैं।
एक्सोसोम में पुनर्योजी चिकित्सा और निदान उपकरण के रूप में भी संभावना छिपी है। एक्सोसोम का उपयोग करने वाली उपचार पद्धतियों पर, और एक्सोसोम में निहित जैविक अणुओं को नैदानिक मार्कर के रूप में उपयोग करने पर अनुसंधान प्रगति पर है।
M2 मैक्रोफेज
M2 मैक्रोफेज (M2 macrophages) प्रतिरक्षा प्रणाली का हिस्सा एक प्रकार की श्वेत रक्त कोशिका है, और मैक्रोफेज में भी विशेष रूप से ऊतक मरम्मत और सूजनरोधी कार्य वाली कोशिका का एक प्रकार है। मैक्रोफेज को “भक्षककोशिका” के रूप में भी जाना जाता है, जो बैक्टीरिया और वायरस जैसे रोगजनकों को खाकर शरीर से बाहर निकाल देती हैं।
मैक्रोफेज को मुख्य रूप से उनके कार्य के अनुसार M1 मैक्रोफेज और M2 मैक्रोफेज में वर्गीकृत किया जाता है। M1 मैक्रोफेज सूजन प्रतिक्रिया को बढ़ावा देते हैं और रोगजनकों तथा कैंसर कोशिकाओं को हटाने का काम करते हैं, जबकि M2 मैक्रोफेज सूजन प्रतिक्रिया को दबाते हैं और ऊतक की मरम्मत तथा पुनर्संरचना को बढ़ावा देते हैं।
M2 मैक्रोफेज विभिन्न रोगों और अवस्थाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। उदाहरण के लिए, दीर्घकालिक सूजन, स्वप्रतिरक्षी रोग, एलर्जी, संक्रमण, कैंसर आदि रोगों में, सूजन को दबाकर लक्षणों को कम करने और ऊतक की मरम्मत को बढ़ावा देने में सहायक हो सकते हैं। हालांकि, कुछ रोगों में M2 मैक्रोफेज के अत्यधिक सक्रिय होने से रोग की प्रगति को बढ़ावा भी मिल सकता है।
हाल के वर्षों में, M2 मैक्रोफेज को लक्ष्य बनाने वाली उपचार पद्धतियों का विकास प्रगति पर है। उदाहरण के लिए, कैंसर उपचार में, कैंसर कोशिकाओं के प्रसार और मेटास्टेसिस में सहायता करने वाली M2 मैक्रोफेज की क्रिया को दबाकर कैंसर की प्रगति को धीमा करने की अपेक्षा है। इसके अलावा, दीर्घकालिक सूजन-संबंधी रोगों और स्वप्रतिरक्षी रोगों में, M2 मैक्रोफेज के सूजनरोधी प्रभाव का उपयोग करने वाले उपचार पर विचार किया जा रहा है।
क्या परिणाम प्राप्त हुए?
इस शोधपत्र के परिणामों ने सुझाया कि मेसेनकाइमल स्टेम सेल/स्ट्रोमल कोशिकाओं (MSC) से समय के साथ निकलने वाले एक्सोसोम (MSC-sEVs) रीढ़ की हड्डी की चोट (SCI) के प्रायोगिक मॉडल में कार्यात्मक पुनर्प्राप्ति में सुधार की ओर ले जाने वाली कोशिकीय प्रतिक्रियाओं की एक शृंखला उत्पन्न करते हैं। ये एक्सोसोम M2 मैक्रोफेज द्वारा ग्रहण किए गए, जिससे ट्रांसफॉर्मिंग ग्रोथ फैक्टर बीटा (TGF-β) की अभिव्यक्ति बढ़ी, इसके बाद TGF-β रिसेप्टर तथा रीढ़ की हड्डी की चोट के आसपास की सूक्ष्म-रक्तवाहिका प्रणाली के कार्य से संबंधित अनेक प्रोटीनों का अप-रेगुलेशन हुआ, और अंततः रीढ़ की हड्डी की सूक्ष्म-रक्तवाहिकाओं के कार्यात्मक स्थिरीकरण की ओर ले गया। MSC के एकल इंजेक्शन के समान उपचारात्मक प्रभाव प्राप्त करने के लिए, MSC-sEV को तीन दिनों में विभाजित खुराकों में देना आवश्यक था। विभाजित MSC-एक्सोसोम के अंतःशिरा इंजेक्शन ने M2 मैक्रोफेज मार्कर की अभिव्यक्ति में वृद्धि, TGF-β, TGF-β रिसेप्टर तथा सूक्ष्म-रक्तवाहिका प्रणाली के कार्य से संबंधित प्रोटीनों के अप-रेगुलेशन, और रीढ़ की हड्डी की सूक्ष्म-रक्तवाहिकाओं की पारगम्यता में कमी सहित अनेक प्राचलों पर MSC कोशिकाओं की एकल खुराक के प्रभावों की नकल की।
संदर्भ; रीढ़ की हड्डी की चोट के आसपास की सूक्ष्म-रक्तवाहिकाओं (रक्त-रीढ़ अवरोध) की क्षति को रीढ़ की हड्डी की चोट में द्वितीयक क्षति से संबंधित माना जाता है।
लाल उल्टे त्रिभुज एक्सोसोम विभाजित-खुराक समूह हैं। नीले वृत्त MSC कोशिका प्रशासन समूह हैं, हरे त्रिभुज एकल-खुराक एक्सोसोम समूह हैं, और धूसर वर्ग वे चूहे हैं जिन्हें कोई उपचार नहीं मिला। समान मात्रा में एक्सोसोम देने पर, तीन दिनों में विभाजित करके देने पर उपचारात्मक प्रभाव एकल खुराक की तुलना में अधिक था। एक्सोसोम की विभाजित-खुराक देने से कोशिका चिकित्सा के समान ही प्रभाव प्राप्त हुआ। चूँकि एक्सोसोम चिकित्सा में कोशिका चिकित्सा की तुलना में अधिक सुरक्षा और अधिक विकास-क्षमता है, इसलिए इसके भावी विकास से बड़ी अपेक्षाएँ हैं।
इस अध्ययन की सीमाएँ (Limitation) क्या हैं?
यह अध्ययन चूहों पर किया गया था, और यह स्पष्ट नहीं है कि इसके परिणाम मनुष्यों पर लागू किए जा सकते हैं या नहीं। इसके अलावा, MSC-एक्सोसोम के उपचारात्मक प्रभाव के अंतर्निहित तंत्र को पूरी तरह स्पष्ट नहीं किया गया है, और आगे और अनुसंधान आवश्यक है। विशेष रूप से, MSC-एक्सोसोम प्रशासन की इष्टतम खुराक और समय निर्धारित करने की आवश्यकता है। साथ ही, SCI की पुनर्प्राप्ति पर MSC-एक्सोसोम उपचार के दीर्घकालिक प्रभावों और संभावित दुष्प्रभावों का मूल्यांकन करना आवश्यक है। इस अध्ययन में रीढ़ की हड्डी की चोट में शामिल अन्य कोशिका प्रकारों, जैसे ऑलिगोडेंड्रोसाइट और न्यूरॉन, पर MSC-एक्सोसोम के प्रभावों की जाँच नहीं की गई।
इस अध्ययन का भविष्य क्या है?
MSC-एक्सोसोम की खुराक और प्रशासन की विधि में सुधार की आवश्यकता है। यह निर्धारित करने के लिए कि क्या अतिरिक्त इंजेक्शन या परासरणी पंप वितरण के माध्यम से उपचार अवधि बढ़ाने से पुनर्प्राप्ति को और बढ़ावा मिल सकता है, संभवतः आगे और अनुसंधान की आवश्यकता होगी। साथ ही, MSC एक्सोसोम मैक्रोफेज के कार्य को किस प्रकार प्रभावित करते हैं, यह समझने के लिए आगे और in vitro तथा in vivo अध्ययनों की भी आवश्यकता होगी।
विचार
MSC कोशिका चिकित्सा का एक लंबा इतिहास है, और बहुत-सा बुनियादी अनुसंधान किया जा चुका है। नैदानिक अनुप्रयोग भी आगे बढ़ रहा है। हालांकि, इसका उपचारात्मक तंत्र स्पष्ट नहीं है। इस शोधपत्र में सुझाया गया कि दी गई MSC कोशिकाएँ शरीर में प्रत्यारोपित होने के बाद, एक्सोसोम के माध्यम से उपचारात्मक प्रभाव दिखा सकती हैं। इसके अलावा, बाहर से एक्सोसोम का अंतःशिरा इंजेक्शन देने पर समान उपचारात्मक प्रभाव प्राप्त होना यह सुझाता है कि MSC एक्सोसोम में स्वयं कुछ ऐसा निहित है जो उपचारात्मक प्रभाव प्रदर्शित करता है, और यह कि एक्सोसोम स्वयं एक नई उपचारात्मक औषधि बन सकते हैं। भविष्य में, इन एक्सोसोम में क्या निहित है और रीढ़ की हड्डी की चोट के स्थान के आसपास मौजूद मैक्रोफेज द्वारा ग्रहण किए जाने के बाद वे किस प्रकार के आणविक परिवर्तन उत्पन्न करते हैं, इस पर आगे और अनुसंधान परिणामों की प्रतीक्षा है।