बायोप्रिंटिंग आइसलेट्स अधिक प्रभावी मधुमेह उपचार के लिए दरवाज़ा खोलता है

हाल ही में पोहेंग विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय (POSTECH) के शोधकर्ताओं द्वारा जारी एक अध्ययन अधिक प्रभावी मधुमेह अनुसंधान और उपचार के लिए दरवाज़ा खोलता है। यह नई विधि बायोप्रिंटिंग का उपयोग करके अग्न्याशय के आइसलेट परिपक्वता को पुनः निर्मित करती है। इस विकास से वैज्ञानिकों को मधुमेह की जटिलताओं को गहराई से समझने और लाखों जीवन बचाने में मदद मिल सकती है।

मधुमेह क्या है

मधुमेह एक दीर्घकालिक स्वास्थ्य स्थिति है, जिसमें रक्त में ग्लूकोज़ (शुगर) के स्तर में वृद्धि होती है। यह तब होता है जब या तो अग्न्याशय पर्याप्त इंसुलिन नहीं बनाता—एक हार्मोन जो रक्तप्रवाह से ग्लूकोज़ को कोशिकाओं में ले जाने में मदद करता है—या शरीर की कोशिकाएँ इंसुलिन पर सही ढंग से प्रतिक्रिया नहीं करतीं। ग्लूकोज़ शरीर के लिए ऊर्जा का एक महत्वपूर्ण स्रोत है, और इंसुलिन इसके स्तर को नियंत्रित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

जब यह प्रणाली खराब हो जाती है, तो ग्लूकोज़ रक्तप्रवाह में जमा हो जाता है बजाय इसके कि वह कोशिकाओं द्वारा कुशलतापूर्वक उपयोग हो। समय के साथ, लगातार उच्च रक्त शर्करा गंभीर जटिलताओं का कारण बन सकती है, जिसमें नसों, हृदय, किडनी, आँखों और रक्त वाहिकाओं को नुकसान शामिल है।

वैश्विक स्तर पर, मधुमेह एक बढ़ती हुई चिंता का विषय है। अंतर्राष्ट्रीय मधुमेह संघ के अनुसार, लगभग 10.5% विश्व की वयस्क जनसंख्या किसी न किसी रूप में इस रोग से ग्रस्त है। संयुक्त राज्य अमेरिका में, रोग नियंत्रण और रोकथाम केंद्र (CDC) के हालिया डेटा अनुमान लगाते हैं कि लगभग 38.1 मिलियन लोग—या लगभग 11.6% जनसंख्या—को मधुमेह है। इस स्थिति का विकास आयु के साथ बढ़ता है, और विकसित देशों में प्रसार अधिक है, जबकि विकासशील क्षेत्रों में भी यह तेज़ी से बढ़ रहा है।

मधुमेह के कई प्रकार होते हैं, लेकिन सबसे सामान्य दो प्रकार टाइप 1 और टाइप 2 हैं।

टाइप 1 मधुमेह

टाइप 1 मधुमेह एक स्व-प्रतिरक्षित स्थिति है, जिसमें शरीर की प्रतिरक्षा प्रणाली गलती से अग्न्याशय में इंसुलिन उत्पन्न करने वाले बीटा कोशिकाओं पर हमला करती है और उन्हें नष्ट कर देती है। परिणामस्वरूप, शरीर बहुत कम या बिल्कुल भी इंसुलिन नहीं बनाता, जिससे वह रक्त शर्करा स्तर को स्वाभाविक रूप से नियंत्रित नहीं कर पाता। इससे ग्लूकोज़ रक्तप्रवाह में जमा हो जाता है।

टाइप 1 मधुमेह अक्सर बच्चों और युवा वयस्कों में निदान किया जाता है, इसलिए इसे ऐतिहासिक रूप से “जुवेनाइल डायबिटीज़” कहा जाता रहा है। हालांकि, यह किसी भी आयु में विकसित हो सकता है। टाइप 1 मधुमेह वाले लोगों को जीवन भर दैनिक इंसुलिन थेरेपी की आवश्यकता होती है, क्योंकि अभी तक इसका कोई इलाज नहीं है। यह प्रकार सभी निदान किए गए मधुमेह मामलों का लगभग 5–10% बनाता है।

टाइप 2 मधुमेह

टाइप 2 मधुमेह विश्व स्तर पर सबसे सामान्य रूप है। यह तब होता है जब शरीर इंसुलिन के प्रति प्रतिरोधी हो जाता है या अग्न्याशय शरीर की जरूरतों को पूरा करने के लिए पर्याप्त इंसुलिन नहीं बनाता। टाइप 1 के विपरीत, जो स्व-प्रतिरक्षित है, टाइप 2 मुख्यतः उन संशोधित जोखिम कारकों से जुड़ा है जैसे अधिक वजन, खराब आहार, शारीरिक निष्क्रियता और उच्च रक्तचाप—हालांकि आनुवंशिक प्रवृत्ति भी भूमिका निभाती है।

टाइप 2 मधुमेह आमतौर पर धीरे-धीरे विकसित होता है, अक्सर कई वर्षों में, और प्रारंभ में अनदेखा रह सकता है। जीवनशैली में बदलाव जैसे बेहतर आहार, बढ़ी हुई शारीरिक गतिविधि, और वजन प्रबंधन उपचार की पहली पंक्ति हैं और रोग की प्रगति या जोखिम को काफी हद तक कम कर सकते हैं। कुछ मामलों में, मौखिक दवाइयाँ या इंसुलिन थेरेपी भी आवश्यक हो सकती हैं।

मधुमेह के लिए वर्तमान अनुसंधान और उपचार

मधुमेह के उपचार का सबसे सामान्य रूप इंसुलिन इंजेक्शन या ऐसी दवाइयाँ हैं जो शरीर को इंसुलिन के प्रति अधिक संवेदनशील बनाती हैं। यह तरीका रोग को बिगड़ने से रोकने में प्रभावी सिद्ध हुआ है। हालांकि, इसके लिए जीवन भर इंजेक्शन की आवश्यकता होती है, जिससे उपचार की लागत बहुत अधिक हो जाती है और रोग के मूल कारण को कभी हल नहीं किया जाता।

एक इलाज की कमी को पहचानते हुए, वैज्ञानिकों ने वह परिस्थितियाँ पुनः निर्मित करने का प्रयास शुरू किया है जो मधुमेह के विकास की अनुमति देती हैं। इस प्रकार के अनुसंधान में, स्टेम सेल का उपयोग करके अग्न्याशय की कोशिकाएँ उत्पन्न की जाती हैं। ये प्रयोगशाला में उगाई गई कोशिकाएँ दवा निर्माताओं और उपचार विशेषज्ञों को रोगी की आवश्यकता के बिना विकल्पों का परीक्षण करने की सुविधा देती हैं। इस प्रकार, वे मधुमेह के खिलाफ लड़ाई में एक महत्वपूर्ण घटक हैं।

वर्तमान मधुमेह उपचार की सीमाएँ

वर्षों के अनुसंधान ने दिखाया है कि अग्न्याशय के वातावरण को इस तरह से पुनः निर्मित करना बहुत कठिन है कि वह शोध और परीक्षण के लिए पर्याप्त स्थिर हो। पहले के इंजीनियरों ने नोट किया कि प्रयोगशाला में उगाए गए स्टेम सेल (SC) से प्राप्त अग्न्याशय की कोशिकाएँ अपने प्राकृतिक समकक्षों की तरह कार्य नहीं करती थीं।

शोधकर्ताओं ने निर्धारित किया कि यह व्यवहार अग्न्याशय के त्रि-आयामी बाह्यकोशिकीय माइक्रोपर्यावरण और परि-रक्तवाहिकीय संरचना में प्रमुख विशेषताओं की कमी के कारण था। सौभाग्य से, नवाचारी इंजीनियरों की एक टीम ने एक नया दृष्टिकोण प्रस्तुत किया है जो इस समस्या को हल करता है, और अधिक प्रभावी उपचारों के लिए दरवाज़ा खोलता है।

POSTECH अध्ययन का अवलोकन

अध्ययन “Bioprinting of bespoke islet-specific niches to promote maturation of stem cell-derived islets“¹ जो Nature Communications में प्रकाशित हुआ, अग्न्याशय के आइसलेट्स बनाने की एक नई विधि प्रस्तुत करता है। यह रणनीति एक प्रिंटिंग तकनीक पर निर्भर करती है जो अग्न्याशय के आइसलेट्स, बाह्यकोशिकीय मैट्रिक्स (ECM), और रक्तवाहिकीय प्रणाली के कार्यात्मक समन्वय को बढ़ावा देती है।

स्रोत – POSTECH

अग्न्याशय के आइसलेट्स

अग्न्याशय के आइसलेट्स इंसुलिन स्रावित करने के लिए जिम्मेदार होते हैं ताकि आपका रक्त शर्करा स्तर नियंत्रित रहे। इन आइसलेट्स में कई अंतःस्रावी हार्मोनल कोशिकाएँ रहती हैं जो आपके शरीर के विकास और कार्यों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। विशेष रूप से, यहाँ आप इंसुलिन-उत्पादक β कोशिकाएँ, ग्लूकोगन-उत्पादक α कोशिकाएँ, और सोमाटोस्टैटिन-उत्पादक δ कोशिकाएँ पाते हैं।

बाह्यकोशिकीय मैट्रिक्स (ECM)

ध्यान देने योग्य बात यह है कि अग्न्याशय के आइसलेट्स एक बाह्यकोशिकीय मैट्रिक्स (ECM) के भीतर स्थित होते हैं, जिसमें प्रोटीन और बायोमोलेक्यूल्स भरपूर मात्रा में होते हैं, जो आपकी कोशिकाओं की संरचनात्मक और जैव रासायनिक वृद्धि के लिए आवश्यक हैं। इसलिए, ECM में कोई भी व्यवधान आपके शरीर की ग्लूकोज़ उत्पादन को नकारात्मक रूप से प्रभावित कर सकता है।

ध्यान देने योग्य बात यह है कि शोध से पता चलता है कि आपका ECM केवल लगभग 2% बेसमेंट मेम्ब्रेन (BM) प्रोटीन से बना होता है। ये प्रोटीन ग्लूकोज़ उत्पादन में महत्वपूर्ण माने जाते हैं क्योंकि वे अंतःस्रावी कोशिकाओं की ECM-बाइंडिंग आकर्षण और इंटीग्रिन सिग्नलिंग को स्थिर करने के लिए जिम्मेदार होते हैं।

रक्तवाहिकीय प्रणाली

एक विस्तृत शिरा नेटवर्क आपके अग्न्याशय के आइसलेट्स और ECM को रक्त प्रवाह प्रदान करता है। यह रक्तवाहिकीय प्रणाली ECM को आवश्यक पोषक तत्वों से सप्लाई करने में मदद करती है, जिससे आइसलेट्स और उनकी मुख्य कार्य—इंसुलिन स्रावित करके रक्त शर्करा स्तर को कम करना—समर्थित होते हैं।

अध्ययन में 3D बायोप्रिंटिंग की भूमिका

बायोप्रिंटिंग 3D प्रिंटिंग का एक रूप है जो जीवित बढ़ते पदार्थों का उपयोग करता है। इसे जटिल जैविक पर्यावरण बनाने के लिए उपयोग किया जा सकता है जो परीक्षण और अनुसंधान उद्देश्यों के लिए आदर्श होते हैं। इस अध्ययन में, इंजीनियरों ने बायोप्रिंटिंग-आधारित ज्यामितीय मार्गदर्शन बनाया ताकि प्राकृतिक आइसलेट परिधियों की स्थानिक व्यवस्था को पुनः निर्मित किया जा सके।

HICA-V प्लेटफ़ॉर्म

नई प्रिंटिंग रणनीति जिसे HICA-V कहा जाता है, स्टेम सेल-उत्पन्न आइसलेट कोशिकाओं को रक्तवाहिकीय संरचनाओं के साथ बनाने में सक्षम है, बिल्कुल उसी तरह जैसे शरीर में पाए जाते हैं। विशेष रूप से, यह प्रणाली ज्यामितीय मार्गदर्शन का उपयोग करके आइसलेट परिधियों के स्थानिक पैटर्न को पुनः निर्मित करती है। इस रणनीति ने इंजीनियरों को अग्न्याशय की स्थितियों को इस तरह पुनः निर्मित करने की अनुमति दी जिससे आइसलेट्स पूरी तरह विकसित हो सकें।

अतिरिक्त रूप से, अध्ययन में बताया गया है कि टीम ने जीवित जैसी अग्न्याशय निचेस को बायोइंजीनियर किया। उन्होंने यह कार्य अग्न्याशय के टिश्यू-विशिष्ट बाह्यकोशिकीय मैट्रिक्स और बेसमेंट मेम्ब्रेन प्रोटीन के उचित संयोजन को प्राप्त करके पूरा किया।

PINE बायोइंक: अग्न्याशय के पर्यावरण का पुनर्निर्माण

टीम को एक नई प्रकार की बायोइंक बनाने की आवश्यकता थी ताकि वे अग्न्याशय के आइसलेट स्थितियों को पुनः निर्मित कर सकें। इस कार्य को पूरा करने के लिए, वैज्ञानिकों ने PINE (Peri-islet Niche-like ECM) नामक एक विशेष बायोइंक विकसित किया।

ध्यान देने योग्य बात यह है कि इस इंक संस्करण में आइसलेट विकास के लिए आवश्यक घटक शामिल हैं, जैसे बेसमेंट मेम्ब्रेन प्रोटीन के साथ पूर्ण ECM। दिलचस्प बात यह है कि इंजीनियर वास्तविक अग्न्याशय टिश्यू से निकाले गए एक्सट्रैक्ट का उपयोग करके इंक बनाते हैं, जिससे लैमिनिन और कोलेजन IV प्राप्त होते हैं।

प्रायोगिक प्रक्रियाएँ और परीक्षण

टीम ने अपनी खोज की शुद्धता सुनिश्चित करने के लिए कई परीक्षण बनाए। उन्होंने डीसैलुलराइज्ड सुअर के अग्न्याशय टिश्यू की तैयारी से शुरुआत की। उन्होंने स्पिनर फ्लास्क का उपयोग करके एक एग्रीगेशन प्रक्रिया भी अपनाई, जिससे आइसलेट-सम समान क्लस्टर उत्पन्न हुए जो प्राकृतिक संस्करणों के बहुत समान थे।

POSTECH अध्ययन के परिणाम

उनके परीक्षण के परिणाम दर्शाते हैं कि HICA-V प्लेटफ़ॉर्म में कल्चर की गई कोशिकाएँ मूल आइसलेट्स के समान विशेषताएँ प्रदर्शित करती हैं। प्रिंटेड संस्करणों ने इंसुलिन उत्पादन में वृद्धि दिखाई। अतिरिक्त रूप से, इंजीनियरों ने मधुमेह स्थितियों में देखी गई रोगजनक प्रतिक्रियाओं को पुनः उत्पन्न करने में सफल रहे।

परिणाम यह दिखाते हैं कि प्रिंटिंग विधि मानव अंतःस्रावी अग्न्याशय की संरचना और कार्य को उत्पन्न कर सकती है। इसने प्रिंटेड कोशिकाओं को पूरी तरह कार्यशील आइसलेट्स में विकसित होने की अनुमति दी, जिससे उन्नत अनुसंधान और नई पीढ़ी के उपचारों के लिए दरवाज़ा खुला।

मधुमेह उपचार के लाभ

इस शोध को एक बड़ी खोज बनाने वाले कई लाभ हैं। पहला, यह दवा निर्माताओं और स्वास्थ्य पेशेवरों के लिए एक स्थिर और आसानी से उपलब्ध परीक्षण विकल्प प्रदान करता है जो अपने उपचारों की प्रभावशीलता की निगरानी करना चाहते हैं।

एक और बड़ा लाभ 3D प्रिंटर का उपयोग करके निर्माण करने की क्षमता है। यह दृष्टिकोण अधिक स्थिर और सुलभ है। अतिरिक्त रूप से, यह दोहराने योग्य परिणाम प्रदान करता है जिन्हें तुरंत अन्य शोधकर्ताओं के साथ साझा किया जा सकता है जो अपने अध्ययन के लिए आइसलेट्स बनाना चाहते हैं।

शोध टीम से मिलें

मधुमेह उपचार रिपोर्ट का नेतृत्व POSTECH के प्रोफेसर जोना जांग ने किया। अतिरिक्त रूप से, म्युंगजी किम, स्युंगयून चो, डोंग ग्यू ह्वांग, इन क्यॉन्ग शिम, सोंग चोल किम, जिवोन जांग, और जिनाह जांग ने शोध और पेपर लेखन में सहायता की।

ध्यान देने योग्य बात यह है कि इस परियोजना को विभिन्न स्रोतों से वित्तपोषण मिला, जिसमें विज्ञान और सूचना एवं संचार प्रौद्योगिकी मंत्रालय द्वारा वित्त पोषित अनुदान, विज्ञान और सूचना एवं संचार प्रौद्योगिकी मंत्रालय द्वारा वित्त पोषित कोरियाई पुनर्जनन चिकित्सा निधि, स्वास्थ्य और कल्याण मंत्रालय, और व्यापार, उद्योग एवं ऊर्जा मंत्रालय द्वारा वित्त पोषित अल्केमिस्ट प्रोजेक्ट शामिल हैं।

अनुप्रयोग और समयसीमा

इस तकनीक के कई अनुप्रयोग हैं। पहला, यह शोध और उन्नत 3D प्रिंटिंग विधि मधुमेह अनुसंधान और दवा विकास के लिए एक मूल्यवान उपकरण के रूप में कार्य करेगी। यह इंजीनियरों को जीवित कोशिकाओं पर अपनी दवाओं का परीक्षण करने की अनुमति देगा ताकि वे सभी दुष्प्रभावों और प्रभावशीलता को पूरी तरह समझ सकें।

यह उपाय एंटी-डायबिटिक दवा विकास को तेज़ करेगा और उन रोगियों में अग्न्याशय के आइसलेट प्रत्यारोपण के लिए दरवाज़ा खोलेगा जिनमें इंसुलिन उत्पादन नहीं होता। ये कोशिकाएँ वैज्ञानिकों को यह बेहतर समझने में मदद करेंगी कि प्रदूषण और पर्यावरण जैसे बाहरी कारक आपके अग्न्याशय के आइसलेट्स को कैसे प्रभावित करते हैं।

मधुमेह से उत्पन्न गंभीर चिकित्सीय स्थितियों को देखते हुए, इस प्रक्रिया को सभी परीक्षण चरणों से गुजरने और जल्द से जल्द जनता तक पहुँचाने के लिए पर्याप्त समर्थन मौजूद है। इसलिए, आप इस तकनीक को अगले 5 वर्षों के भीतर प्रस्तुत होते देख सकते हैं।

मधुमेह उपचार में नवाचार में अग्रणी कंपनियां

मधुमेह का उपचार एक बड़ा व्यवसाय है और दवा निर्माता बेहतर विकल्प बनाने में भारी निवेश जारी रखते हैं। घर पर परीक्षण प्रदान करने वाली कंपनियों से लेकर दवाओं और उपचारों की पेशकश करने वाली कंपनियों तक, डायबिटिक स्वास्थ्य क्षेत्र में कई खिलाड़ी हैं। यहाँ एक कंपनी है जिसने एक विशिष्ट स्थान बनाया है।

Halozyme Therapeutics, Inc

Halozyme Therapeutics (HALO ) ने 1998 में बाजार में प्रवेश किया, जिसका लक्ष्य नवीन दवा वितरण विधियों को प्रस्तुत करना था। कंपनी सैन डिएगो, कैलिफ़ोर्निया में स्थित है। यह 2004 में सार्वजनिक हुई और तब से बायोटेक सेक्टर में एक प्रमुख शक्ति बन गई है।

Halozyme Therapeutics विभिन्न उत्पादों की पेशकश करता है, जिसमें नई पीढ़ी की विघटनकारी दवा वितरण विधियाँ शामिल हैं। इसके प्रमुख उत्पादों में बेहतरीन ऑटो-इंजेक्टर डिवाइस शामिल हैं। ये इकाइयाँ पेटेंटेड रिकॉम्बिनेंट मानव हाईएल्यूरोनिडेज़ एंजाइम (rHuPH20) से प्राप्त होती हैं, जो एक आसान-से-उपयोग डिवाइस से सीधे इंजेक्टेबल बायोलॉजिक्स की डिलीवरी को सक्षम बनाती हैं।

स्वास्थ्य देखभाल क्षेत्रों तक पहुँच प्राप्त करने के इच्छुक लोगों को Halozyme Therapeutics के बारे में अधिक शोध करना चाहिए। कंपनी का सफलतापूर्ण रिकॉर्ड सिद्ध है और पिछले पाँच वर्षों में उसने उल्लेखनीय वृद्धि देखी है। वर्तमान में, HALO एक उछाल पर है, और कई विश्लेषकों का अनुमान है कि कंपनी नई उत्पादों को परिष्कृत और प्रस्तुत करती रहने के साथ यह प्रवृत्ति बढ़ेगी।

Halozyme Therapeutics पर नवीनतम

मधुमेह उपचार के लिए उज्जवल भविष्य

जब आप इस शोध के महत्व को देखते हैं, तो यह स्पष्ट हो जाता है कि कई लोग इन निष्कर्षों का उपयोग करके अपनी स्थितियों से राहत पा सकते हैं। मधुमेह एक गंभीर रोग है, और जैसे-जैसे पर्यावरण और भोजन की आदतें बिगड़ती जा रही हैं, इस रोग से पीड़ित लोगों की संख्या बढ़ेगी। इसलिए, यह अध्ययन भविष्य में मधुमेह को रोकने और समाप्त करने के बेहतर समझ प्राप्त करने का एक दुर्लभ अवसर प्रदान करता है।

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अध्ययन संदर्भित:

^{1. Kim, M., Cho, S., Hwang, D.G. et al. बायोप्रिंटिंग ऑफ़ बिस्पोक आइसलेट-विशिष्ट निचेज़ टू प्रमोट मैच्योरेशन ऑफ़ स्टेम सेल-डेरिव्ड आइसलेट्स. Nat Commun 16, 1430 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-56665-5}