डीसेल्युलराइज्ड मैट्रिक्स (dECM): पुनर्योजी चिकित्सा में ऊतक विकास के लिए प्राकृतिक मचान

एक दाता अंग की कल्पना करें जिसे सभी कोशिकाओं से पूरी तरह साफ कर दिया गया है। केवल प्रोटीन, वसा और शर्करा का एक मचान बचा है, जो वास्तविकता में जैसे थे वैसे ही व्यवस्थित हैं। अब कल्पना करें कि इसे आपकी अपनी कोशिकाओं से पुनः आबाद किया जाता है, और यह एक ऐसा आधार बन जाता है जो प्रतिरक्षा प्रणाली द्वारा अस्वीकार किए बिना क्षतिग्रस्त ऊतक की मरम्मत कर सकता है। यह विज्ञान कथा नहीं है। यह डीसेल्युलराइज्ड बाह्यकोशिकीय मैट्रिक्स (dECM) है, एक ऐसी तकनीक जो प्रयोगशाला से क्लिनिक तक जा रही है। Bioengineering में एक समीक्षा लेख बताता है कि हम कहाँ खड़े हैं, किन क्षेत्रों में पहले से ही नैदानिक उपयोग है, और अगले दशक में क्या उम्मीद है।

बाह्यकोशिकीय मैट्रिक्स क्या है?

शरीर के हर अंग में, कोशिकाएं केवल "कोशिकाएं" नहीं होतीं। वे प्रोटीन (कोलेजन, इलास्टिन, फाइब्रोनेक्टिन), पॉलीसेकेराइड (ग्लाइकोसामिनोग्लाइकेन्स), और वृद्धि कारकों के एक जटिल मचान पर बैठती हैं। इस मचान को बाह्यकोशिकीय मैट्रिक्स (Extracellular Matrix, ECM) कहा जाता है। यह केवल कोशिकाओं को "सहारा" नहीं देता। यह:

• विकास निर्देश देता है: ECM की संरचना उस पर विकसित होने वाली कोशिका की प्रकृति को प्रभावित करती है
• कार्य को नियंत्रित करता है: हृदय कोशिका गुर्दे की कोशिका से अलग व्यवहार करती है, आंशिक रूप से क्योंकि उसके आसपास का ECM अलग होता है
• वृद्धि कारकों को धारण करता है: पुनर्जनन का मार्गदर्शन करने वाले अणु ECM के अंदर "संग्रहीत" होते हैं
• संचार को सक्षम बनाता है: कोशिकाओं के बीच संकेत ECM के माध्यम से गुजरते हैं

विचार: कोशिकाओं को हटाएं, मचान को छोड़ें

शोधकर्ताओं ने दिखाया है कि यदि किसी दाता (जानवर या मानव) से ऊतक या अंग लेकर डीसेल्युलराइजेशन (सभी कोशिकाओं को हटाना) किया जाए, तो केवल ECM बचता है। इस क्षेत्र में एक प्रसिद्ध मील का पत्थर 2008 में प्रकाशित हुआ था, जब हेराल्ड ओट (Ott) के नेतृत्व में एक समूह ने एक पूरे चूहे के हृदय को छिड़काव विधि से डीसेल्युलराइज किया, और एक पूर्ण हृदय मचान प्राप्त किया जिसमें रक्त वाहिका नेटवर्क संरक्षित था। मचान अपनी संरचना में बना रहता है, रक्त वाहिका नेटवर्क बना रहता है, और कुछ जैविक निर्देश संरक्षित रहते हैं। केवल कोशिकाएं स्वयं गायब हो जाती हैं।

डीसेल्युलराइजेशन के तरीके:

• भौतिक: ध्वनिक तरंगें, तापमान परिवर्तन, दबाव
• रासायनिक: हल्के डिटर्जेंट जो प्रोटीन को नुकसान पहुंचाए बिना कोशिकाओं को तोड़ते हैं
• एंजाइमेटिक: विशिष्ट एंजाइम जो कोशिका संरचनाओं को तोड़ते हैं

तीनों का संयोजन अक्सर सबसे अच्छा परिणाम देता है।

अगला चरण: पुनः आबादी

एक साफ मचान होने के बाद, अगला कदम इसमें कोशिकाओं को वापस लाना है। आदर्श दृष्टिकोण:

1. रोगी से स्वयं स्टेम कोशिकाएं लेना (रक्त, त्वचा, अस्थि मज्जा से)
2. प्रयोगशाला में बड़ी संख्या में उनका विकास करना
3. मचान पर, सही क्षेत्रों में, धीरे से बीजारोपण करना
4. बायोरिएक्टर (शरीर की स्थितियों का अनुकरण करने वाला उपकरण) में संवर्धन करना
5. हफ्तों से महीनों के बाद, ऊतक कार्य करना शुरू कर देता है

मुख्य लाभ: प्रतिरक्षा अस्वीकृति को कम करने की क्षमता। जब कोशिकाएं रोगी से स्वयं आती हैं, तो उसके शरीर द्वारा मचान को विदेशी के रूप में पहचाने जाने की संभावना कम हो जाती है।

हम अब कहाँ हैं? पहले से काम कर रहे अनुप्रयोग

Bioengineering में समीक्षा भविष्य के वादों के बजाय पहले से सिद्ध अनुप्रयोगों पर ध्यान केंद्रित करती है। आज तक के दस्तावेजी उपलब्धियां:

• घाव भरना और त्वचा पुनर्निर्माण: यहां नैदानिक उपयोग सबसे परिपक्व है। पहले से ही dECM-आधारित वाणिज्यिक उत्पाद मौजूद हैं जिनका उपयोग घावों को ढकने और भरने के लिए किया जाता है, जिसमें मधुमेह रोगियों में पुराने घाव और जलन शामिल हैं।
• हृदय और रक्त वाहिका की मरम्मत: dECM पैच और मचान का अध्ययन दिल के दौरे के बाद क्षतिग्रस्त हृदय की दीवार के क्षेत्रों को बहाल करने और रक्त वाहिकाओं की मरम्मत के लिए किया जा रहा है। अनुसंधान चरण में, शुरुआती उत्साहजनक परिणामों के साथ।
• तंत्रिका पुनर्वास: dECM-आधारित प्रवाहकीय नलिकाओं का परीक्षण क्षतिग्रस्त तंत्रिकाओं में अंतराल को पाटने और तंत्रिका पुनर्जनन का समर्थन करने के लिए किया जा रहा है।
• स्तन पुनर्निर्माण: मास्टेक्टॉमी के बाद, dECM का उपयोग पुनर्निर्माण प्रक्रिया में एक सहायक मचान के रूप में किया जाता है।

सामान्य भाजक: अधिकांश मामलों में, यह ऊतक की मरम्मत या सहायक मचान प्रदान करने के बारे में है, न कि शुरू से एक पूर्ण मानव अंग विकसित करने के बारे में।

अनुसंधान में और क्या है?

पहले से उपयोग में आने वाले अनुप्रयोगों के अलावा, कई शोध समूह प्रौद्योगिकी के विस्तार पर काम कर रहे हैं। ये सभी अभी भी प्रीक्लिनिकल चरणों (कोशिकाओं और जानवरों) में हैं, और मनुष्यों में सिद्ध नहीं हुए हैं:

• dECM-आधारित हृदय मचान: 2008 से ओट के शोध की रेखा को जारी रखते हुए। दूर का लक्ष्य हृदय पैच और बाद में अधिक जटिल संरचनाएं हैं।
• गुर्दे के मचान: कई समूहों में काम चल रहा है। एक प्रमुख चुनौती गुर्दे के नाजुक रक्त वाहिका नेटवर्क को पुनः आबाद करना है।
• गर्भाशय ऊतक: यहां एक उल्लेखनीय प्रीक्लिनिकल परिणाम है। हेलस्ट्रॉम और ब्रैनस्ट्रॉम (Hellstrom & Brannstrom) के काम में, एक गर्भाशय मचान पैच जिसे स्टेम कोशिकाओं से पुनः आबाद किया गया था, आंशिक रूप से काटे गए चूहे के गर्भाशय से जोड़ा गया, और इसने पूर्ण गर्भाशय वाले चूहों के समान दर पर गर्भावस्था का समर्थन किया। सटीक होना महत्वपूर्ण है: यह चूहे में क्षतिग्रस्त गर्भाशय के आंशिक पुनर्निर्माण के बारे में है, न कि एक पूर्ण नवनिर्मित गर्भाशय के बारे में, और मनुष्यों में नहीं।
• केंद्रीय तंत्रिका ऊतक: अधिक दूर। मॉडलों में अध्ययन किया जा रहा है, स्ट्रोक के बाद पुनर्वास का समर्थन करने के सैद्धांतिक क्षितिज के साथ।

सीमाएं

प्रौद्योगिकी हल होने से बहुत दूर है:

• उत्पादन समय: जटिल ऊतक निर्माण में हफ्तों से महीनों का समय लगता है
• लागत: प्रक्रियाएं महंगी हैं, और अधिकांश अभी भी अनुसंधान चरण में हैं, मूल्य निर्धारित नैदानिक प्रक्रिया के रूप में नहीं। उन्हें सुलभ बनाने के लिए कमी एक शर्त है
• गुणवत्ता: पुनः आबादी हमेशा मूल ऊतक की सटीक नकल करने में सफल नहीं होती
• रक्त वाहिकाएं: पूरी लंबाई में एक पूर्ण रक्त वाहिका नेटवर्क को पुनः आबाद करना सबसे कठिन चुनौतियों में से एक है
• स्रोत और सुरक्षा: जब पशु दाता (जैसे सुअर) से ऊतकों का उपयोग किया जाता है, तो कोशिकाओं और अस्वीकृति या वायरस पैदा करने वाले कारकों को पूरी तरह से हटाना सुनिश्चित करना आवश्यक है

यह एंटी-एजिंग में कैसे फिट बैठता है?

उम्र बढ़ने के संदर्भ में, dECM दो मूलभूत संभावनाएं प्रदान करता है:

• क्षतिग्रस्त ऊतकों की मरम्मत: त्वचा, उपास्थि और कोमल ऊतक। क्षति के साथ जीने के बजाय, शायद इसे ठीक करना संभव हो सकता है
• विफल ऊतकों के पुनर्वास के लिए मचान: एक दीर्घकालिक दिशा, जो अधिकांशतः अभी भी अनुसंधानात्मक है, क्षतिग्रस्त ऊतक को एंटी-अस्वीकृति दवाओं पर निर्भर प्रत्यारोपण के बजाय एक स्व-मचान प्रदान करने की

जिस युग में जीवन प्रत्याशा बढ़ रही है, हमारे कुछ ऊतक बस खराब हो जाते हैं। dECM एक दृष्टिकोण प्रदान करता है: उम्र बढ़ने को रोकना नहीं, बल्कि खराब हुए हिस्सों की मरम्मत और प्रतिस्थापन करना। यह अभी भी मुख्य रूप से एक वादा है, कोई उपलब्ध समाधान नहीं।

निचली पंक्ति

dECM तकनीक पुनर्योजी चिकित्सा में सबसे दिलचस्प दिशाओं में से एक है। घाव भरने, हृदय और तंत्रिका की मरम्मत, और स्तन पुनर्निर्माण के क्षेत्रों में, यह पहले ही अवधारणा से नैदानिक उपयोग या उन्नत नैदानिक अनुसंधान में स्थानांतरित हो चुकी है। अधिक महत्वाकांक्षी क्षेत्रों में, जैसे पूर्ण अंग, हम अभी भी प्रीक्लिनिकल चरण में हैं। Bioengineering में समीक्षा एक स्पष्ट प्रवृत्ति की ओर इशारा करती है: अधिक अनुप्रयोग, अधिक अनुमोदन, और समय के साथ कम कीमतें। जो कोई भी एंटी-एजिंग में प्रगति पर नज़र रखता है, उसे इस क्षेत्र से परिचित होना चाहिए, और साथ ही याद रखना चाहिए कि बड़े वादे अभी भी क्लिनिक से दूर हैं।