Medical Science : 'या' पेशींच्या शोधामुळे भविष्यात मोठी क्रांती

या पेशींची निर्मिती ही एखाद्या विज्ञान-कल्पित कादंबरीतील घटनांप्रमाणेच एक अद्‍भुत घटना आहे. साहित्यिकांनी त्यांच्या प्रतिभेतून निर्माण केलेल्या अभिव्यक्तीला आधुनिक वैज्ञानिकांनी मूर्त स्वरूपात आणून, वैद्यकीय प्रगतीचा वारू चौफेर दौडवला आहे.

आधुनिक शास्त्रातील संशोधक डिजिटल तंत्रज्ञानाच्या साहाय्याने मृत झालेल्या मानवी पेशीला जिवंत करू शकले नाहीत, मात्र मानवी पेशींप्रमाणे हुबेहूब कार्य करणाऱ्या 'या' निर्माण करण्यात यशस्वी ठरले आहेत..

मृत व्यक्तीला जिवंत करण्याचे रसायन शोधण्यासाठी आदिम काळापासून संशोधकांनी जंग जंग पछाडले. पण खरी ‘संजीवनी’ पौराणिक कथांमध्येच राहिली. आधुनिक शास्त्रातील संशोधक डिजिटल तंत्रज्ञानाच्या साहाय्याने मृत झालेल्या मानवी पेशीला जिवंत करू शकले नाहीत, मात्र मानवी पेशींप्रमाणे हुबेहूब कार्य करणाऱ्या कृत्रिम पेशी निर्माण करण्यात यशस्वी ठरले आहेत.

कृत्रिम पेशींची संकल्पना आणि वास्तवातील त्यांचा उपयोग यंत्रमानवापेक्षाही अधिक रोमांचक आहे. कृत्रिम पेशींची निर्मिती ही एखाद्या विज्ञान-कल्पित कादंबरीतील घटनांप्रमाणेच एक अद्‍भुत घटना आहे. साहित्यिकांनी त्यांच्या प्रतिभेतून निर्माण केलेल्या अभिव्यक्तीला आधुनिक वैज्ञानिकांनी मूर्त स्वरूपात आणून, वैद्यकीय प्रगतीचा वारू चौफेर दौडवला आहे.

क्लिष्टपणे डिझाइन केलेल्या या पेशींना सिंथेटिक पेशी किंवा प्रोटोसेल म्हणूनही संबोधले जाते, भविष्यात जैवतंत्रज्ञान आणि जैवअभियांत्रिकी क्षेत्रात अमर्याद विस्तारू शकणाऱ्या क्षितिजांमागील दूरदृष्टीचे दर्शन त्यातून होते.

नैसर्गिक पेशींच्या काही गुणधर्मांची आणि कार्यांची हुबेहूब नक्कल करणाऱ्या या कृत्रिम पेशींमध्ये, औषध निर्मिती, औषध वितरण आणि त्याहीपेक्षा जगाच्या आरोग्यक्षेत्राचा चेहरामोहरा बदलण्याची अतुलनीय क्षमता आहे. कृत्रिम पेशींच्या रचनेचा, त्यांच्या वापराचा, त्यामधील आव्हानांचा आणि त्यातून मानव जातीच्या जीवनातील विविध पैलूंवर होणाऱ्या सखोल परिणामांचा शोध घेणे अतिशय बुद्धिरंजक ठरते.

कृत्रिम पेशी

कृत्रिम पेशी म्हणजे शरीरातील नैसर्गिक पेशींच्या रचनेतील आणि कार्यातील काही पैलूंची प्रतिकृती म्हणून, प्रयोगशाळांमध्ये कल्पकतेने तयार केलेले एक स्वतंत्र अस्तित्व आहे. जैविक पेशींइतकी त्याची रचना गुंतागुंतीची नसते, पण वैद्यकीय आणि वैज्ञानिक प्रयोगांसाठी आणि वापरासाठी, विशिष्ट कार्ये अचूक करण्याची क्षमता या कृत्रिम पेशींमध्ये असते.

ही विशिष्ट कार्ये पार पाडण्यासाठी कृत्रिम पेशींच्या रचनेमध्ये बायोमॉलिक्यूल, लिपिड, पॉलिमर आणि इतर मूलभूत सामग्री एकत्रित केली जाते आणि त्यातून पेशींसारखी रचना तयार केली जाते.

रचना आणि घटक

सजीवांमध्ये आढळणाऱ्या पेशींमध्ये चरबीयुक्त दुपदरी बाह्य आवरण (बायलेयर लिपिड मेम्ब्रेन) असते. तसेच ते कृत्रिम पेशींमध्येही बनवले जाते. या आवरणाच्या आत जैविक द्राव (प्लाझ्मा) असतो, त्यात विविध जैव रेणू, एन्झाईम आणि अगदी अानुवंशिकतेचे मूलभूत घटकसुद्धा असतात.

मॉडेल पेशींच्या बाह्य आवरणाची रचना आणि पेशींमधील घटक यांच्यात आवश्यकतेनुसार विविध बदल घडवून, अनेकविध प्रकाराची कार्ये करणाऱ्या अन्य प्रकारच्या कृत्रिम पेशीसुद्धा संशोधक ‘डिझाईन’ करू शकतात. लिपिड बायलेयरमध्ये विशिष्ट संकेत ओळखू शकणाऱ्या आणि पेशींमधील प्रतिसाद जागृत करणाऱ्या सेन्सर रेणूंचा समावेश करून, कृत्रिम पेशींमध्ये होणारे अंतर्गत बदल शोधण्यासाठी आणि त्याला प्रतिसाद देण्यासाठी वेगळ्या पेशीसुद्धा बनवल्या जाऊ शकतात.

पेशींमधील अंतर्गत बदलांच्या निरीक्षणासाठी तसेच विशेष औषधांच्या चाचण्यांसाठी या वेगळ्या पेशी वापरल्या जाऊ शकतात.

वैद्यकीय क्षेत्रातील वापर

अचूक औषध वितरण, वैज्ञानिक चाचण्या, रीजनरेटिव्ह उपचार आणि विविध आजारांचे क्लिष्ट उपचार यात होणाऱ्या उपयोगांमुळे कृत्रिम पेशींमध्ये वैद्यकीय क्षेत्रात क्रांती घडवून आणण्याची क्षमता आहे.

रुग्णाने घेतलेले औषध शरीरामध्ये वितरित होण्याबाबतचा कृत्रिम पेशींचा वापर अतिशय महत्त्वाचा ठरावा. रुग्णाने घेतलेले औषध शरीरात प्रसृत करणे आणि नियंत्रित वेगाने त्याचे शरीरात वितरण करणे याकरिता कृत्रिम पेशींची विशेष रचना करता येते. या पद्धतीने त्या औषधाचे साइड इफेक्टही दूर करता येतात आणि औषधांचा उपचारात्मक प्रभाव वाढवता येतो.

रीजनरेटिव्ह मेडिसिनच्या संदर्भात, निकामी झालेल्या उतींच्या वाढीसाठी आणि त्यांच्या दुरुस्तीसाठी एक प्लॅटफॉर्म म्हणून कृत्रिम पेशी काम करू शकतात. त्याचबरोबर नैसर्गिक पेशींच्या वाढीसाठी अनुकूल वातावरणही त्या तयार करू शकतात, यातून अवयवांना इजा झालेल्या आणि गंभीररित्या भाजलेल्या रुग्णांवरील उपचारांची नवी डिजिटल उपचारपद्धती विकसित होऊ शकेल, असा विश्वास संशोधकांना वाटतो. उतींचे पुनरुत्पादन गतिमान करण्यासाठी लागणारा आवश्यक आधार आणि जैवरासायनिक पाठबळही कृत्रिम पेशी देऊ शकतात.

आव्हाने आणि नैतिक विचार

कृत्रिम पेशींच्या कार्याची क्षमता नक्कीच अमर्याद आहे, पण त्यामध्ये तितकीच आव्हाने आणि प्रश्नही आहेत. इच्छित गुणधर्म आणि कार्ये असलेल्या पेशींची रचना करण्यासाठी जीवशास्त्र, रसायनशास्त्र आणि भौतिक विज्ञानाचे सखोल ज्ञान असले तरी मानवी शरीरातील कृत्रिम पेशींची सुरक्षा पक्की करणे आणि नैसर्गिक पेशींबरोबर होणारा अनपेक्षित विसंवाद रोखणे हे अजूनतरी दुरापास्त आहे

सजीव प्राण्यांमधील अवयव, पेशी किंवा अन्य घटक कृत्रिमरित्या निर्माण करण्याचे पर्याय जेव्हा कार्यान्वित होऊ पाहतात तेव्हा असंख्य नैतिक प्रश्न उभे राहतात. नैतिक मर्यादा उल्लंघल्या जात असल्याच्या चर्चा सुरू होतात.

कृत्रिम पेशी जसजशा अधिक अत्याधुनिक होत जातील तसतसे त्यांचे वर्गीकरण, अधिकार आणि जबाबदाऱ्यांबद्दल प्रश्न आ वासून उभे ठाकतील. डिजिटल तंत्रज्ञान वैद्यकीय क्षेत्रात प्रगत होत असताना, वैज्ञानिक प्रगती आणि तिचे नैतिक परिणाम यांच्यात समतोल राखणे आवश्यक ठरत जाते.

कृत्रिम पेशींची वास्तव उदाहरणे

वास्तव जगातील अनेक क्षेत्रात कृत्रिम पेशींचा प्रभाव पडला आहे.

रक्तदान : आपत्कालीन परिस्थितीत रक्ताला पर्याय म्हणून वापरता येतील अशा कृत्रिम लाल रक्तपेशी संशोधकांनी विकसित केल्या आहेत. या कृत्रिम पेशी नैसर्गिक लाल रक्तपेशींमधील ऑक्सिजन वाहून नेण्याच्या क्षमतेची बरोबरी करतात, साहजिकपणे, रक्तदानाची आवश्यकता असताना रक्ताची कमतरता असेल तर हा एक संभाव्य उपाय होऊ शकेल.

कर्करोगावरील उपचार : केमोथेरपीमध्ये दिली जाणारी औषधे, कर्करोगाच्याच पेशी नव्हे तर शरीरातील इतर निरोगी पेशींनाही इजा पोहचवतात. पेशींना थेट लक्ष्य करू शकतील आणि निरोगी उतींचे नुकसान कमी करू शकतील, अशा केमोथेरपीची औषधे शरीरात वितरित करणाऱ्या कृत्रिम पेशी तयार करण्यावर शास्त्रज्ञ काम करत आहेत.

यामुळे केमोथेरपीचे साइड इफेक्ट कमी होतील आणि रुग्णाला जास्त त्रास न होता तो लवकर बरा होऊ शकेल. हे संशोधन कर्करोगाच्या उपचारात क्रांती घडवून आणेल.

कृत्रिम पेशींच्या तंत्रज्ञानाचे भविष्य

येत्या काही वर्षांत, वैद्यकीय उपचारामध्ये कृत्रिम पेशींमुळे अनेक अविश्वसनीय संधी उपलब्ध होतील, पण असंख्य आव्हानांचा सामनाही करावा लागेल. तंत्रज्ञानाच्या प्रगतीमुळे नैसर्गिक सजीव पेशींच्या सध्याच्या मर्यादांवर संशोधक मात करतील आणि अनेकविध प्रकारच्या वापरासाठी अनेक प्रकारच्या अत्याधुनिक कृत्रिम पेशी निर्माण होत राहतील.

जीवशास्त्र, रसायनशास्त्र, भौतिकशास्त्र आणि अभियांत्रिकी यांच्या एकत्रीकरणामुळे आरोग्यसेवेतील उपचार पद्धती आमूलाग्र बदलून जाईल. त्याचप्रमाणे अगणित नवकल्पनांच्या आविष्कारामुळे, जीवनाबाबतच्या संकल्पनांमध्ये कमालीची उलथापालथ होईल.

मानवी कल्पकतेच्या आणि अंतःविषय संशोधनाच्या अमर्याद क्षमतेचा पुरावा म्हणून कृत्रिम पेशी आज ओळखल्या जात आहेत. कृत्रिम पेशींमुळे अनेक चांगले वाईट परिणाम भविष्यकाळात नक्कीच दिसून येतील. या पेशींच्या निर्मितीपासून ते त्यांचे उपयोग आणि नैतिक विचारांपर्यंतचा प्रवास अनुभवणे हा अज्ञातापर्यंतचा एक मनमोहक प्रवास आहे.

यात नैसर्गिक आणि कृत्रिम यांच्यातील सीमा अधिकाधिक अस्पष्ट होत चालल्या आहेत. नवीनतम घडामोडी आणि वैद्यकीय आणि वैज्ञानिक समुदायांमधील सहकार्य यातून कृत्रिम पेशींच्या क्षमतांचे भांडार खुले होत जाईल आणि एक निरामय भविष्यकाळ घडू शकेल. कृत्रिम घटक मानवी आरोग्य आणि कल्याण सुधारण्याच्या ज्ञानसोहोळ्याची ही आताशा फक्त सुरुवातच आहे.

कृत्रिम पेशींचे कार्यविश्व

औषध वितरण, टिश्यू इंजिनिअरिंग आणि उपचार अशा विविध क्षेत्रांमधील विस्तृत उपयोगांमुळे कृत्रिम पेशी एक परिवर्तनकारी तंत्रज्ञान म्हणून उदयास येते आहे. कृत्रिम पेशींची ही अॅप्लिकेशन रुग्णसेवेत क्रांती घडवून आणू शकतात.

औषध वितरण : विविध आजारांवर उपचारासाठी दिली जाणारी औषधे, ज्या आजारासाठी ती दिली जात आहेत त्या आजारांवरच कार्यान्वित व्हावीत आणि ज्या प्रमाणात ती शरीरात प्रसृत व्हायला हवीत त्याचप्रमाणात वितरित व्हावीत यासाठी एक प्लॅटफॉर्म कृत्रिम पेशी उपलब्ध करून देतात.

पारंपरिक औषध वितरण पद्धतींमुळे अनेकदा सिस्टेमिक साइड इफेक्ट आणि न अपेक्षिलेले परिणाम (अनटोअर्ड इफेक्ट) होताना आढळतात. कृत्रिम पेशी त्यांच्या पेशीसदृश रचनेद्वारे त्या औषधांना सर्व बाजूने गुंडाळून घेतात आणि शरीराला औषधांची गरज लागेल, तेव्हा आणि आवश्यक त्या प्रमाणातच वितरित करतात.

यात, रक्ताची पीएच पातळी, शरीराच्या तापमानातील बदल किंवा त्या आजारासंबंधित रेणूंची उपस्थिती अशा विशिष्ट बायोमार्करद्वारे होकार आल्यावरच या पेशी औषधे रक्तात सोडतात, या सर्व क्रिया प्रोग्रॅम केल्या जाऊ शकतात. या लक्ष्यित औषध वितरणामुळे औषधे, निरोगी उतींवर त्यांचा परिणाम न होता, त्या आजाराच्या मुळाशी पोहोचतात. याच तत्त्वानुसार केमोथेरपीशी संबंधित साइड इफेक्ट कमी होऊन उपचारांचा प्रभाव लक्षणीयरित्या वाढतो.

टिश्यू इंजिनिअरिंग : प्रत्यारोपणासाठी कार्यक्षम उती आणि अवयवांची निर्मिती हे वैद्यकशास्त्रातील दीर्घकाळाचे आव्हान आहे. कृत्रिम पेशी उतींच्या वाढीसाठी आणि पुनरुत्पादनासाठी एक व्यासपीठ उपलब्ध झाले आहे.

निकामी झालेल्या नैसर्गिक उतींना यांत्रिक आधार देतील आणि नैसर्गिक पेशींच्या दुरुस्तीसाठी त्यांच्या वाढीला प्रोत्साहन देतील अशा कृत्रिम पेशी संशोधक विकसित करत आहेत. यामध्ये पेशींच्या वाढीसाठी आवश्यक असलेले घटक, साइटोकाइन आणि इतर सिग्नलिंग रेणू स्रावित केले जातात.

त्यामुळे उतींच्या पुनरुत्पादनाला चालना मिळते. उतींच्या वाढीसाठी अनुकूल असे नियंत्रित वातावरण निर्माण करून, अवयव निकामी होणे, गंभीर भाजणे आणि मस्क्युकोस्केलेटल इजा यासारख्या परिस्थितींच्या उपचारांमध्ये क्रांती घडवून आणण्याची क्षमता कृत्रिम पेशींमध्ये असते.

हृदयविकाराच्या झटक्यानंतर निकामी झालेल्या हृदयाच्या उतींसाठी एक ‘पॅच’ तयार करण्यासाठी कृत्रिम पेशींचा वापर केला जातो. परिणामतः हृदयाची बरे होण्याची क्षमता वाढते आणि गुंतागुंत होण्याचा धोका कमी होतो.

आजारांवरील उपचार : आजारांवर उपचार करण्यासाठीसुद्धा एन्झाईम, प्रथिने आणि आनुवंशिक सामग्री यांचे वाहक म्हणून कृत्रिम पेशींचा वापर केला जात आहे. त्यामुळे आण्विक स्तरावर त्या विशिष्ट आजारांवर लागू पडू शकतात.

आनुवंशिक विकारांच्या क्षेत्रात, ज्या पेशींमध्ये कार्यात्मक जनुकांचा अभाव असतो, त्यांची कमतरता भरून काढण्यासाठी कृत्रिम पेशी डिझाईन केल्या जाऊ शकतात. सिस्टिक फायब्रोसिससारख्या आजारात हे कमालीचे उपयुक्त ठरू शकते, यामध्ये सदोष जनुके फुप्फुसाचे कार्य बिघडवतात. त्यामुळे कृत्रिम पेशींद्वारे दुरुस्त केलेले जनुक सदोष पेशींमध्ये पोहोचवली जातात. त्यामुळे नैसर्गिक पेशींचे नेहमीचे कार्य पुनश्च सुरू होऊ लागते.

प्रतिकारक प्रणालीच्या पेशींच्या कार्याची नक्कल करणाऱ्या कृत्रिम पेशी आणि ‘जैविक प्रलोभन’ म्हणून कार्य करण्यासाठी तयार केल्या जाऊ शकतात. या जैविक प्रलोभन पेशी शरीरात शिरलेले रोगजंतू, टाकाऊ आणि विषारी पदार्थ किंवा अगदी कर्करोगाच्या पेशींनाही आकर्षित करून, कार्यरहित करू शकतात. यामुळे आजारांवरील उपचार आणि आजारांचा प्रतिबंध करण्यासाठी एक नवा मार्ग तयार होतो.

दुर्मिळ आनुवंशिक विकार असलेल्या रुग्णांना जनुकीय उपचार देण्यासाठी कृत्रिम पेशी वापरल्या जातील, त्यामुळे त्यांना जीवनाची गुणवत्ता सुधारण्याची आणि आयुर्मान वाढवण्याची संधी मिळते.

थोडक्यात, कृत्रिम पेशी वैज्ञानिक ज्ञान आणि नवकल्पना यांचे उल्लेखनीय अभिसरण करतात. औषध वितरण, उती अभियांत्रिकी आणि आजारांच्या उपचारांमध्ये त्यांचा वापर आधुनिक आरोग्यविश्वाची पुनर्निर्मिती करून त्याचे वितरण करण्याची क्षमता बाळगतात.