नैनो-दवा : न्यूरो डिसऑर्डर उपचार में एक क्रांतिकारी कदम

परिचय

संवेदनशील व्यक्तियों में, प्रगतिशील न्यूरॉन्स का अपघटन (degeneration) न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों (Neurodegenerative Diseases, NDs) की प्रमुख विशेषता है। न्यूरॉन्स की कार्यक्षमता में कमी और अंततः उनकी हानि कई महत्वपूर्ण शारीरिक प्रक्रियाओं जैसे ऑक्सीडेटिव तनाव (oxidative stress), प्रोटियोटॉक्सिक तनाव (proteotoxic stress), न्यूरोइन्फ्लेमेशन (neuroinflammation) और अपोप्टोसिस (apoptosis) के कारण होती है। सार्वजनिक स्वास्थ्य के लिए चिंता का विषय होने के साथ-साथ, न्यूरोडीजेनेरेटिव रोग केंद्रीय तंत्रिका तंत्र (Central Nervous System, CNS) में प्रतिरक्षा सक्रियता (immunological activation) के कारण वैश्विक स्वास्थ्य प्रणालियों पर भारी बोझ डालते हैं।

सभी NDs में, अल्जाइमर रोग (Alzheimer’s Disease, AD), पार्किंसन रोग (Parkinson’s Disease, PD), हंटिंगटन रोग (Huntington’s Disease, HD), और एमियोट्रोफिक लेटरल स्क्लेरोसिस (Amyotrophic Lateral Sclerosis, ALS) को चार प्रमुख रोगों के रूप में पहचाना जाता है। इन रोगों से संबंधित अन्य प्रमुख कारकों में पर्यावरणीय कारक, प्रतिरक्षा प्रणाली की गड़बड़ियाँ, उम्र में वृद्धि, और प्रभावित व्यक्ति की आनुवंशिक संरचना (genetic constitution) शामिल हैं।

बुढ़ापा (aging) इन रोगों के प्राथमिक कारणों में से एक है क्योंकि अधिकांश NDs 50 वर्ष से अधिक आयु वर्ग में प्रकट होते हैं। ऑक्सीडेटिव तनाव और माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए (mitochondrial DNA) में उत्परिवर्तन (mutation) जैसी अन्य प्रक्रियाएँ भी बुढ़ापे को तेज कर सकती हैं। वैश्विक स्तर पर 58 मिलियन से अधिक लोग AD से पीड़ित हैं, और इस रोग की घटनाओं की संख्या धीरे-धीरे बढ़ रही है, जिसका कारण दीर्घायु जीवन प्रत्याशा (longer lifespan), आनुवंशिक और पर्यावरणीय कारक हैं। वर्ष 2050 तक इस रोग से मृत्यु दर लगभग 152 मिलियन तक पहुँचने की संभावना है, जिससे वैश्विक अर्थव्यवस्था पर भारी प्रभाव पड़ेगा।

नैनोमेडिसिन (Nanomedicine), जो कि नैनोप्रौद्योगिकी (Nanotechnology) और चिकित्सा (medicine) का एक विशाल अंतःविषय क्षेत्र है, नैनोकणों (Nanoparticles, NPs) का उपयोग करके चिकित्सीय औषधियों (therapeutic medicines), फाइटोकॉन्स्टिट्यूएंट्स (phytoconstituents) और जैव-अणुओं (biomolecules) को विशिष्ट शारीरिक क्षेत्रों तक लक्षित रूप से पहुँचाने के लिए किया जाता है, जिसमें मस्तिष्क (brain) भी शामिल है। न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों के लिए संभावित उपचार खोजने हेतु नैनोप्रौद्योगिकी पर बड़े पैमाने पर शोध किया जा रहा है। NPs ने विभिन्न सक्रिय अणुओं की डिलीवरी को बेहतर बनाने में उल्लेखनीय प्रगति दर्ज की है, जो कि निदान (diagnosis) और उपचारात्मक रणनीतियों (therapeutic strategies) में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं। यह मुख्य रूप से उनके रासायनिक गुणों की विविधता और उनके कुछ महत्वपूर्ण गुणों को नियंत्रित करने के लिए रासायनिक रूप से संशोधित (chemically modify) करने की क्षमता के कारण संभव हुआ है।

NPs विभिन्न रासायनिक संरचनाओं वाले अणुओं को संलग्न (encapsulate) करने और जैव-सक्रिय यौगिकों (bioactive compounds) को प्रभावी ढंग से पहुँचाने और उनकी सुरक्षा प्रदान करने में सक्षम हैं। हाल के अध्ययनों से पता चला है कि NPs उन ऊतकों (tissues) में भी अणुओं को प्रवेश कराने में मदद कर सकते हैं, जिन्हें सामान्यतः पहुंचना कठिन माना जाता है, जैसे कि मस्तिष्क। विभिन्न प्रकार के NPs को न्यूरोडीजेनेरेशन से संबंधित उपचारों में तंत्रिका कोशिकाओं (neural cells) में सफलतापूर्वक औषधि पहुँचाने के लिए प्रदर्शित किया गया है। इनमें शामिल हैं—धातु आधारित नैनोकण (metal NPs), बहुलक नैनोकण (polymeric NPs), नैनोकण संयुग्मन (nanoparticle conjugates), ठोस लिपिड वाहक (solid lipid carriers), लिपिड/लिपोप्रोटीन आधारित नैनोकण (lipid/lipoprotein-based NPs), लिपोसोम (liposomes), चुंबकीय नैनोकण (magnetic NPs), डेंड्रिमर (dendrimers), अकार्बनिक नैनोकण (inorganic NPs), नैनोकंपोज़िट्स (nanocomposites), नैनो-इमल्शन (nano-emulsions) और एंटीबॉडी-संयुग्मित नैनोकण (antibody-tethered NPs)।

केंद्रीय तंत्रिका तंत्र (CNS) तक डिलीवरी की बाधाएँ

मस्तिष्क ऊतकों (brain tissues) तक औषधि की डिलीवरी केंद्रीय तंत्रिका तंत्र चिकित्सा (CNS therapy) के संदर्भ में सबसे चुनौतीपूर्ण कार्य है। अनुमान है कि वितरण बाधाओं के कारण लगभग 98% माइक्रो-ड्रग अणु (micro-drug molecules) और 100% प्रोटीन एवं न्यूक्लिक अम्ल आधारित उपचार CNS तक नहीं पहुँच पाते। उपचार में विफलता मुख्य रूप से औषधियों के अंतर्निहित भौतिक-रासायनिक गुणों (physiochemical properties) के कारण होती है, जो रक्त-मस्तिष्क बाधा (Blood-Brain Barrier, BBB) और रक्त-मस्तिष्कमेरु द्रव बाधा (Blood-Cerebrospinal Fluid Barrier, BCSF) को पार करने में विफल रहते हैं और प्रणालीगत प्रसार (systemic diffusion) के दौरान पतला हो जाते हैं।

रक्त-मस्तिष्क बाधा (BBB)

BBB उन प्रमुख कारणों में से एक है जो अधिकांश औषधियों को शरीर के विभिन्न ऊतकों में प्रवेश करने की अनुमति देता है, लेकिन मस्तिष्क तक पहुँचने में अत्यधिक कठिनाई उत्पन्न करता है। प्रायोगिक साक्ष्यों (experimental evidence) से यह पुष्टि हुई है कि परिसंचारी रक्त (circulating blood) और CNS के बीच एक वास्तविक भौतिक अवरोध (physical barrier) मौजूद है।

BBB मुख्य रूप से माइक्रोवैस्कुलेचर (microvasculature) और मस्तिष्क की एंडोथीलियल कोशिकाओं (endothelial cells) के बीच घनिष्ठ संपर्क से जुड़ा हुआ है। क्लॉडिन (claudin) और ओक्लूडिन (occludin) नामक प्रोटीन इन तंग जंक्शनों (tight junctions) में स्थित होते हैं, जो रक्त और मस्तिष्क के बीच किसी भी पदार्थ के पारगमन के लिए एक मजबूत बाधा उत्पन्न करते हैं।

किसी औषधीय अणु (therapeutic moiety) को BBB पार करने के लिए निम्नलिखित विशेषताओं से बचना आवश्यक है:

• 10 से अधिक हाइड्रोजन-बॉन्डिंग डोनर या एक्सेप्टर न हों।

• आणविक भार (molecular weight) 500 डाल्टन (Daltons) से अधिक न हो।

• BBB एंजाइम प्रणाली (enzyme system) और BBB उत्सर्जन प्रणाली (efflux system) से समानता न हो।

• प्लाज्मा प्रोटीन से अत्यधिक बंधन न हो।

इसलिए, CNS डिलीवरी सिस्टम को डिज़ाइन और विकसित करते समय BBB से बचने को प्राथमिकता दी जानी चाहिए।

रक्त-मस्तिष्कमेरु द्रव बाधा (BCSF)

सामान्यतः BCSF कहा जाने वाला यह शारीरिक अवरोध मस्तिष्कमेरु द्रव (Cerebrospinal Fluid, CSF) को प्रणालीगत परिसंचरण (systemic circulation) से अलग करता है और BBB की तरह CNS को हानिकारक पदार्थों से बचाने का कार्य करता है।

BCSF औषधि वितरण (drug distribution) के लिए एक द्वितीयक बाधा के रूप में कार्य करता है, जिसका सतही क्षेत्र BBB की तुलना में 1000 गुना छोटा होता है

नैनोटेक्नोलॉजी-आधारित औषधि वितरण रणनीतियाँ

(क) लिपिड-आधारित नैनोकण (Lipid-based Nanoparticles, LNPs)

LNPs ने मस्तिष्क में औषधियों के नियंत्रित वितरण के उन्नत युग में प्रवेश कर लिया है। इन इकाइयों की अंतर्निहित लिपिडीय प्रकृति (lipidic nature) रक्त-मस्तिष्क अवरोध (Blood-Brain Barrier, BBB) की लिपिडीय संरचना के समान होती है, जिससे उनका ट्रांससेल्युलर मार्ग (transcellular passage) मस्तिष्क में प्रवेश को सुगम बनाता है।

LNPs मुख्य रूप से फॉस्फोलिपिड (phospholipids), वसा अम्ल (fatty acids), मोनोग्लिसराइड (monoglycerides), ट्राइग्लिसराइड (triglycerides), वसा अल्कोहल (fatty alcohols), और मोम (waxes) से बने होते हैं।

LNPs की तीन प्रमुख श्रेणियाँ हैं:

1. लिपोसोम (Liposomes)

2. सॉलिड लिपिड नैनोकण (Solid Lipid Nanoparticles, SLNs)

3. नैनोस्ट्रक्चर्ड लिपिड वाहक (Nanostructured Lipid Carriers, NLCs)

इन्हें केंद्रीय तंत्रिका तंत्र (Central Nervous System, CNS) रोगों के अनुसंधान और व्यावहारिक उपयोग के लिए व्यापक रूप से स्वीकार किया गया है।

(ख) पॉलिमर-आधारित नैनोकण (Polymer-based Nanoparticles, NPs)

पॉलिमर नैनोकण विभिन्न प्रकार की औषधियों के वितरण के लिए उपयोग किए जा रहे हैं, क्योंकि इनमें लंबी शेल्फ लाइफ, उन्नत जैव-संगतता और जैव-अवक्रमणीयता होती है, जिससे किसी विशेष स्थान पर नियंत्रित औषधि विमोचन संभव हो पाता है। नैनोकण मुख्य रूप से संश्लेषित पॉलीमर जैसे पॉलीलैक्टिक अम्ल, पॉलीग्लाइकॉलिक अम्ल और पॉलीएक्राइलेट से तैयार किए जाते हैं, जबकि प्राकृतिक पॉलीमर जैसे काइटोसान, एल्जिनेट और एल्बुमिन का भी उपयोग किया जा रहा है।

(ग) नैनोस्केल जैल (Nanoscale Gels)

नैनोजैल को लक्षित औषधि वितरण के लिए एक आशाजनक मंच के रूप में उभरने में सक्षम बनाने वाले प्रमुख विकासों में इसकी कोलॉइडल स्थिरता, अत्यधिक औषधि लोडिंग क्षमता, कोर-शेल संरचना, उत्कृष्ट पारगम्यता विशेषताएँ और पर्यावरणीय उत्तेजकों के प्रति प्रतिक्रियाशीलता शामिल हैं। नैनो-जैल प्रौद्योगिकियों के नवीन सूत्रीकरण में हाल की प्रगति, जैसे कि रिसेप्टर, लिगैंड और चुंबकीय संरचनाओं का सतही संशोधन, विभिन्न नैनो-जैल-आधारित विधियों को विकसित करने और रक्त-मस्तिष्क अवरोध (BBB) की सुरक्षा को पार करने में सक्षम बना रही है। ऐसी प्रौद्योगिकियों का उपयोग अब विभिन्न न्यूरो-संरक्षी औषधियों के लिए नैनो-वाहनों के डिज़ाइन और निर्माण में किया जा रहा है, जैसे न्यूक्लिक एसिड, पेप्टाइड्स, नर्व ग्रोथ फैक्टर्स और मुक्त कण हटाने वाले यौगिक। वर्तमान में, नैनो-जैल औषधि वितरण विधियों का वर्गीकरण विकास के प्रारंभिक चरण में है। हालाँकि, क्लिनिक में इन उपचारों के व्यापक अनुप्रयोग से पहले, नैनो-जैल प्रणालियों पर गहन शोध, पूर्व-नैदानिक और नैदानिक परीक्षणों की जाँच आवश्यक है।

(घ) डेंड्राइमर्स (Dendrimers)

सबसे छोटे और विशिष्ट रूप से परिभाषित नैनोफैब्रिकेशन में से एक, डेंड्राइमर्स को बायोमेडिकल अनुप्रयोगों में न्यूरोडिजेनेरेटिव रोगों (NDs) के उपचार के लिए उपयोग किया जाता है। इनकी आकार, कोर-शेल संरचना और सतह पर उपलब्ध कार्यात्मक समूहों को संशोधित करके ऐसे नैनो-वाहकों की एक श्रृंखला विकसित की जा सकती है, जो औषधियों और जीन को सीधे मस्तिष्क में पहुँचा सकते हैं। डेंड्राइमर्स में शक्तिशाली एंटी-अमाइलॉयडोजेनिक गुण होते हैं, जिससे प्रायॉन रोग, अल्ज़ाइमर (AD) और पार्किंसन (PD) के उपचार के लिए अधिक संभावनाएँ उत्पन्न होती हैं।

(ङ) नैनोकॉम्पोज़िट्स (Nanocomposites)

किसी पदार्थ की विशेषताओं को संयोजित करके बनाए गए मिश्रण को नैनोकॉम्पोज़िट कहा जाता है। व्यापक रूप से देखा जाए तो ऐसी संरचनाएँ एक मैट्रिक्स और संभवतः एक सुदृढ़ीकरण चरण (reinforcing phase) से बनी होती हैं। एक-आयामी संरचनाओं में ट्यूब और धागे, द्वि-आयामी संरचनाओं में परतदार पदार्थ जैसे मिट्टी और त्रि-आयामी संरचनाओं में गोलाकार तत्व शामिल होते हैं। अल्ज़ाइमर (AD) और पार्किंसन (PD) से जुड़े रोगजनक तंत्रों की समझ बढ़ने के साथ, कुछ नए आणविक लक्ष्य खोजे गए हैं जो न्यूरोडिजेनेरेशन को कम करने में सहायक हो सकते हैं। संज्ञानात्मक घाटे (cognitive deficits) को रोकने, ऑक्सीडेटिव तनाव (oxidative stress) से बचाव करने, और गलत तरीके से मुड़े प्रोटीन (misfolded proteins) तथा उनके जमाव को कम करने के लिए विभिन्न उपचार विधियाँ प्रस्तावित की गई हैं। एचएसपी70 (Hsp70) और एचएसपी27 (Hsp27) जैसी प्रोटीएज़ एंजाइम, जो हानिकारक प्रोटीन जमाव को विघटित करती हैं, और जीवन-संरक्षण करने वाले चैपरोन प्रोटीन्स, इन प्रोटीन-आधारित उपचारों के लिए एक रोमांचक नया मार्ग प्रदान कर सकते हैं।

(च) धातु-आधारित नैनोकण (Metal-based NPs)

(i) स्वर्ण नैनोकण (Gold NPs - AuNPs)

स्वर्ण नैनोकणों (AuNPs) की उपयोगिता विभिन्न अनुप्रयोगों में देखी गई है, जिससे यह अनुसंधान का एक लोकप्रिय विषय बन गया है। अपने विशिष्ट गुणों के कारण, स्वर्ण को नैनोमीटर-स्तरीय सामग्री में आसानी से परिवर्तित किया जा सकता है। इसके अनुप्रयोगों में विकिरण चिकित्सा (radiation therapy), ऊष्मीय दहन (thermal ablation), औषधि वितरण (drug delivery), और चिकित्सा निदान (medical diagnosis) शामिल हैं। न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों (NDs) में रक्त-मस्तिष्क अवरोध (BBB) के माध्यम से चिकित्सीय औषधियों को पहुँचाने में आने वाली कठिनाइयों को देखते हुए, कुछ अध्ययनों में BBB मॉडल का उपयोग करके AuNPs का मूल्यांकन किया जा रहा है।

(ii) सिलिका नैनोकण (Silica NPs)

अध्ययनों के अनुसार, सिलिका नैनोकण तंत्रिका कोशिकाओं (neuronal cells) के लिए अत्यधिक विषैले होते हैं और इन्हें न्यूरोटॉक्सिसिटी (neurotoxicity) तथा न्यूरोडीजेनेरेशन (neurodegeneration) से जोड़ा गया है। चूहों के एक मॉडल में SiO₂-NPs को अंतःशिरा (intravenous) रूप से दिया गया, जिससे संज्ञानात्मक हानि (cognitive deficits) और चिंता (anxiety) के स्तर में वृद्धि देखी गई। इसके अतिरिक्त, इन नैनोकणों के संपर्क में आने से न्यूरोडीजेनेरेटिव लक्षण जैसे न्यूरोइन्फ्लेमेशन (neuroinflammation), टाऊ प्रोटीन (tau proteins) का उच्च स्तर पर फॉस्फोरीलेशन, और एग्जोसाइटोसिस (exocytosis) की हानि देखी गई। मैसोपोरस सिलिका नैनोकण (MSNPs), सिलिका नैनोकणों का एक उपवर्ग है, जिसमें विशाल सतही क्षेत्र (large surface area) और उन्नत औषधि लोडिंग व कार्यात्मकता (enhanced drug loading and functionalization) की विशेषताएँ होती हैं, जिससे इनका अनुसंधान में विशेष रुचि बढ़ रही है।

(iii) सेरियम ऑक्साइड नैनोकण (Cerium oxide NPs - CeONPs)

सेरियम ऑक्साइड नैनोकण (CeONPs), जिन्हें नैनोसेरिया (Nanoceria) के रूप में भी जाना जाता है, में एंटीऑक्सीडेंट (antioxidant) और रेडिकल-स्कैवेंजिंग (radical-scavenging) गुण होते हैं, जो इन्हें तंत्रिका विकारों (neurological disorders) के उपचार के लिए संभावित रूप से प्रभावी बनाते हैं। 5nm से छोटे CeONPs BBB को पार कर सकते हैं। इसके अलावा, ये प्रतिक्रियाशील नाइट्रोजन यौगिकों (reactive nitrogen species) को अवशोषित करके उन्हें मस्तिष्क कोशिकाओं में संग्रहीत कर सकते हैं, जिससे संकेत प्रेषण (signaling) में कमी आती है। साथ ही, ये माइटोकॉन्ड्रियल विखंडन (mitochondrial fragmentation) से बचाव प्रदान करते हैं। इसके अतिरिक्त, नैनोसेरिया के न्यूरोप्रोटेक्टिव प्रभाव मानव अल्जाइमर रोग (AD) मॉडल में भी लाभप्रद माने गए हैं।

भविष्य की संभावनाएँ (Future Perspectives)

वर्तमान में, न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों (NDs) की न्यूरोफिजियोलॉजिकल जटिलता (neurophysiological complexity) और उनके जटिल मार्गों की प्रगति को प्रभावी रूप से रोकने के लिए कोई चिकित्सीय विधियाँ आशाजनक सिद्ध नहीं हुई हैं। अत्यधिक परिश्रमपूर्वक किए गए परीक्षणों और विस्तृत अनुसंधान के बावजूद, चिकित्सा उपचार की वास्तविकता फिर से असंतोषजनक पाई गई है, जिससे अनुसंधान और परीक्षण (research and testing) के बीच असंगति स्पष्ट होती है।

पिछले दशकों में, विभिन्न औषधियों, जैव-अणुओं (biomolecules) जैसे प्रोटीन, पेप्टाइड्स, मोनोक्लोनल एंटीबॉडी (mAbs), और यहां तक कि वनस्पति-घटकों (phyto-constituents) के उपयोग का प्रयास किया गया है, ताकि NDs के लिए बेहतर उपचार विधियाँ खोजी जा सकें। जीन थेरेपी (gene therapy) को एक अन्य रणनीति के रूप में पेश किया जा रहा है, जिसके लिए NDs के विशिष्ट प्रकार और विकार की प्रगति में शामिल जीनों के सेट का ज्ञान आवश्यक है।

इसके अतिरिक्त, न्यूरोनल स्टेम सेल्स (neuronal stem cells) का उपयोग और NSCs (न्यूरोनल स्टेम कोशिकाओं) के विभेदीकरण प्रक्रिया (differentiation process) को संशोधित करने वाले चिकित्सीय हस्तक्षेपों को विकसित करना एक संभावित दृष्टिकोण हो सकता है, जो विभिन्न न्यूरोलॉजिकल रोगों के समाधान में सहायक सिद्ध हो सकता है।

निष्कर्ष (Conclusion)

हालाँकि न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों (NDs) के उपचार के लिए कई सक्रिय औषधीय तत्व उपलब्ध हैं, लेकिन अधिकांश रक्त-मस्तिष्क अवरोध (BBB) को पार नहीं कर पाते, जिससे क्लिनिकल परीक्षणों में अपेक्षित परिणाम नहीं मिलते।

नैनोमेडिसिन (Nanomedicine) एक अत्याधुनिक (cutting-edge) चिकित्सा पद्धति है, जो पारंपरिक चिकित्सा से जुड़ी बाधाओं को दूर करने में सक्षम हो सकती है। नैनो-जैवसामग्री (nano biomaterial)-आधारित लक्ष्यीकरण योजनाएँ (targeting schemes) इन चुनौतियों को कम करने के लिए एक आशाजनक विकल्प हैं, जिन्हें अभी भी खोजा जा रहा है। इन तकनीकों के माध्यम से मस्तिष्क के विशिष्ट क्षेत्रों तक औषधीय प्रभाव पहुँचाने के लिए कुछ न्यूरल सर्किट्स को संशोधित (modulate) किया जा सकता है, जिससे लक्षित मस्तिष्क क्षेत्रों (targeted brain regions) में वांछित चिकित्सीय प्रभाव (therapeutic effects) प्राप्त किए जा सकते हैं।