पालक नैनोकणों ने प्रकाश की मदद से विफल हो रहे चूहे के हृदय को सहारा दिया

हृदय की ऊर्जा में सहायक के रूप में पौधों के प्रकाश संश्लेषण का परीक्षण

चीन के शोधकर्ताओं ने पालक की प्रकाश संश्लेषी मशीनरी के एक हिस्से को एक असामान्य चिकित्सा प्रयोग के लिए अनुकूलित किया है: क्षतिग्रस्त चूहे के हृदयों को अधिक उपयोगी ऊर्जा बनाने में मदद करना। वुहान स्थित Huazhong University of Science and Technology के Union Hospital के शोधकर्ताओं के नेतृत्व में किए गए और Small में प्रकाशित अध्ययन में पौधों की थायलाकोइड झिल्लियों से बने तथा लाल प्रकाश से सक्रिय किए जाने वाले नैनोकणों का वर्णन किया गया है।

यह शुरुआती चरण का काम हृदय-विफलता की एक केंद्रीय समस्या पर केंद्रित है। हृदय की मांसपेशियों को ATP की निरंतर आपूर्ति चाहिए, यह वह अणु है जिसका उपयोग कोशिकाएं आवश्यक कार्यों के लिए ऊर्जा के रूप में करती हैं। जब सामान्यतः ATP की अधिकतर मात्रा उपलब्ध कराने वाले माइटोकॉन्ड्रिया प्रभावित होते हैं, तो ऊर्जा की कमी रक्त पंप करने में हृदय की कठिनाई को और बढ़ा सकती है।

पौधे भी ATP बनाते हैं, लेकिन प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से। शोधकर्ताओं ने पालक से थायलाकोइड झिल्लियां निकालीं, उन्हें नैनोस्केल कणों में तोड़ा और उस पौध-प्रणाली को हृदय कोशिकाओं के लिए नियंत्रित ऊर्जा स्रोत में बदलने का प्रयास किया। कोशिका प्रयोगों और चूहों में मिले उनके परिणामों से संकेत मिलता है कि लाल प्रकाश की उत्तेजना के तहत यह तरीका ATP का स्तर बढ़ा सकता है और प्रयोगात्मक हृदय-विफलता की स्थिति में क्षति कम कर सकता है।

कणों को कैसे तैयार किया गया

थायलाकोइड पौधों की कोशिकाओं के भीतर मौजूद झिल्ली संरचनाएं हैं, जिनमें प्रकाश को रासायनिक ऊर्जा में बदलने वाली मशीनरी होती है। कच्चे पौध-उत्पाद को सीधे देने के बजाय, टीम ने थायलाकोइड से प्राप्त नैनोकणों को हृदय की मांसपेशी कोशिकाओं से ली गई झिल्लियों में पैक किया। इस आवरण का उद्देश्य कार्डियोमायोसाइट्स, यानी हृदय के संकुचन के लिए जिम्मेदार कोशिकाओं, के साथ कणों की अंतःक्रिया बेहतर करना था।

प्रयोगशाला परीक्षणों में, संवर्धित चूहे की हृदय कोशिकाओं ने बिना आवरण वाले कणों की तुलना में आवरणयुक्त कणों को अधिक मात्रा में ग्रहण किया। जब कोशिकाओं को लाल प्रकाश के संपर्क में लाया गया, तो उपचारित कोशिकाओं में ATP का स्तर अधिक दिखाई दिया। शोधकर्ताओं ने इस प्लेटफॉर्म को प्रकाश-नियंत्रित नैनो-प्रकाश संश्लेषी प्रणाली बताया है, जो प्रभावी रूप से पौधों से प्राप्त मशीनरी को जैविक ऊर्जा स्रोत के रूप में उपयोग करती है।

यह नियंत्रण इस अवधारणा की एक महत्वपूर्ण विशेषता है। कणों को हृदय के प्राकृतिक चयापचय के विकल्प के रूप में प्रस्तुत नहीं किया गया है। इसके बजाय, लाल प्रकाश अतिरिक्त ऊर्जा-उत्पादक गतिविधि के लिए ट्रिगर का काम करता है। सैद्धांतिक रूप से, इससे भविष्य के उपचार को चुने हुए समय पर सक्रिय किया जा सकता है, हालांकि रिपोर्ट किया गया काम यह स्थापित करने से अभी बहुत दूर है कि मनुष्यों में ऐसा नियंत्रण सुरक्षित या व्यावहारिक होगा।

चूहों में क्या हुआ

टीम ने प्रयोगात्मक रूप से उत्पन्न हृदय-विफलता वाले चूहों में इस प्रणाली का परीक्षण किया। रिपोर्ट के अनुसार, लाल प्रकाश से सक्रिय किए गए पालक-व्युत्पन्न, हृदय-कोशिका-झिल्ली-आवरणयुक्त नैनोकण प्राप्त करने वाले जानवरों में प्रयोग के तुलना समूह के जानवरों की अपेक्षा पंपिंग क्षमता में सुधार और ऊतक क्षति में कमी दिखाई दी।

यह निष्कर्ष इसलिए उल्लेखनीय है क्योंकि यह हृदय-विफलता की कई स्पष्ट विशेषताओं के पीछे मौजूद एक तंत्र को लक्षित करता है: हृदय को जितनी ऊर्जा चाहिए और उसकी प्रभावित कोशिकाएं जितनी ऊर्जा बना सकती हैं, उनके बीच का अंतर। हृदय-रोगों के उपचार का बड़ा हिस्सा कार्यभार कम करने, द्रव संतुलन नियंत्रित करने या मूल रोग-प्रक्रिया को संबोधित करने पर केंद्रित रहता है। यह अध्ययन इस संभावना की पड़ताल करता है कि अतिरिक्त, प्रकाश-संचालित कोशिकीय ऊर्जा स्रोत उपलब्ध कराना भविष्य में ऐसी रणनीतियों का पूरक बन सकता है या नहीं।

शोधकर्ताओं का निष्कर्ष उचित रूप से प्रयोगात्मक है। परिणाम चूहे की कोशिकाओं और चूहे के रोग मॉडल में प्रभाव दिखाता है, स्थापित उपचार नहीं। यह नहीं दर्शाता कि पालक नैनोकण मनुष्यों में हृदय-विफलता का उपचार कर सकते हैं और न ही यह पौधों से प्राप्त नैनो-सामग्रियों को शरीर में पहुंचाने या ऊतक पर बार-बार प्रकाश डालने की दीर्घकालिक सुरक्षा स्थापित करता है।

महत्वपूर्ण संभावनाओं वाला परिणाम, लेकिन रूपांतरण संबंधी बड़े प्रश्न

इस प्रकार की तकनीक के प्रीक्लिनिकल शोध से आगे बढ़ने से पहले कई प्रश्नों के उत्तर जरूरी होंगे। वैज्ञानिकों को यह निर्धारित करना होगा कि कण पूरे शरीर में कैसे वितरित होते हैं, वे कितने समय तक सक्रिय रहते हैं, क्या वे प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाएं उत्पन्न करते हैं और क्या आवश्यक प्रकाश-खुराक लक्षित ऊतक तक सुरक्षित रूप से पहुंच सकती है। शोधकर्ताओं को यह भी आकलन करना होगा कि अतिरिक्त ATP उत्पादन हृदय-विफलता के विभिन्न कारणों और चरणों में टिकाऊ लाभ देता है या नहीं।

वितरण एक अन्य व्यावहारिक चुनौती है। लाल प्रकाश की उत्तेजना पर निर्भर उपचार को संबंधित ऊतक पर प्रकाश डालने की विश्वसनीय विधि के साथ जैविक उपचार से जोड़ना होगा। अध्ययन दिखाता है कि रिपोर्ट किए गए प्रयोगात्मक ढांचे में यह सक्रियण काम कर सकता है; लेकिन यह स्पष्ट नहीं करता कि नियमित नैदानिक देखभाल में ऐसी तुलनीय प्रणाली का उपयोग कैसे किया जाएगा।

फिर भी, यह शोध नैनोचिकित्सा की एक व्यापक दिशा को दर्शाता है: एक जीव से जैविक कार्य उधार लेकर उसे दूसरे जीव के लिए अनुकूलित करना। यहां उधार लिया गया कार्य प्रकाश संश्लेषी ऊर्जा रूपांतरण है, जिसे हृदय कोशिकाओं की ओर सामग्री को निर्देशित करने के उद्देश्य से लगाए गए कोशिका-झिल्ली आवरण के साथ जोड़ा गया है।

• कण पालक की थायलाकोइड झिल्लियों से प्राप्त किए गए थे।
• प्रयोगशाला परीक्षणों में कार्डियोमायोसाइट्स द्वारा ग्रहण बेहतर करने के लिए हृदय-मांसपेशी कोशिकाओं की झिल्लियों का आवरण के रूप में उपयोग किया गया।
• लाल प्रकाश से सक्रियण उपचारित चूहे की हृदय कोशिकाओं में ATP के उच्च स्तर से जुड़ा था।
• प्रयोगात्मक हृदय-विफलता वाले चूहों में, रिपोर्ट किया गया उपचार बेहतर पंपिंग क्षमता और कम ऊतक क्षति से जुड़ा था।

महत्व अवधारणा के प्रमाण में है

इस अध्ययन को निकट भविष्य के उपचार के बजाय अवधारणा के प्रमाण के रूप में पढ़ा जाना चाहिए। इसका महत्व यह दिखाने में है कि पौधों के प्रकाश संश्लेषी घटकों को नैनोस्केल प्रणाली में अभियांत्रिकीकृत किया जा सकता है, उन्हें हृदय कोशिकाओं में पहुंचाया जा सकता है और पशु मॉडल में प्रकाश से सक्रिय किया जा सकता है। यह एक उल्लेखनीय तकनीकी प्रदर्शन है, खासकर उस रोग के संदर्भ में जिसकी एक प्रमुख विशेषता कोशिकीय ऊर्जा प्रबंधन में कमी है।

यह तरीका चिकित्सकीय रूप से उपयोगी बनेगा या नहीं, यह उन परिणामों पर निर्भर करेगा जो अभी रिपोर्ट नहीं किए गए हैं: पुनरावृत्ति, लंबी अवधि का अनुवर्ती अध्ययन, सुरक्षा परीक्षण और ऐसे मॉडलों में काम जो मानव रोग को अधिक करीब से दर्शाते हों। फिलहाल, ये निष्कर्ष एक बुनियादी जैविक प्रश्न का रचनात्मक उत्तर देते हैं—क्या पत्ती की कुछ ऊर्जा-उत्पादक मशीनरी को संघर्ष कर रहे हृदय की ओर मोड़ा जा सकता है। शोधकर्ताओं की रिपोर्ट के अनुसार, नियंत्रित परिस्थितियों में चूहों में ऐसा संभव है।

यह लेख Phys.org की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें।