गोलाकार न्यूक्लिक एसिड्स केमियोथेरेपी डिलीवरी को नाटकीय रूप से सुधारते हैं

कैंसर में नैनोटेक्नोलॉजी-आधारित चिकित्सीय डिलीवरी

पिछले कुछ दशकों में कैंसर की हमारी समझ में बहुत प्रगति हुई है, जिससे विभिन्न अणुओं की खोज हुई है जो कैंसर कोशिकाओं को मार सकते हैं। हालांकि समस्या यह है कि कैंसर कोशिकाएँ अभी भी शरीर का हिस्सा हैं, भले ही वे असामान्य रूप से कार्य करती हैं और अंततः बाकी कोशिकाओं को मार देती हैं।

इसका मतलब है कि वही दवाएँ जो कैंसर कोशिकाओं को मारती हैं, शरीर की बाकी कोशिकाओं के लिए भी काफी विषैली हो सकती हैं। इसके अलावा, कैंसर कोशिकाओं की चयापचय और आनुवंशिक विसंगतियाँ अक्सर उन रसायनों के अवशोषण में बाधा डालती हैं जो उनके खिलाफ उपयोगी होते हैं।

इन दोनों कारणों से, कैंसर दवाओं को कैंसर कोशिकाओं तक पहुँचाने की प्रक्रिया स्वयं दवा की प्रभावशीलता जितनी ही महत्वपूर्ण, यदि उससे अधिक नहीं, हो सकती है। इस तरह न केवल नकारात्मक दुष्प्रभाव कम होते हैं, बल्कि उपचार इतना प्रभावी हो जाता है कि रोगी को बचाया जा सके।

सटीक लक्ष्यीकरण भी कैंसर के पुनरावृत्ति के जोखिम को कम करने के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि उच्च प्रभावशीलता का मतलब है कि शेष कैंसर कोशिकाओं के उपचार से बचने की संभावना कम हो जाती है।

एक विशेष रूप से आशाजनक डिलीवरी विधि गोलाकार न्यूक्लिक एसिड्स (SNAs) का उपयोग करती है, जो नैनोमोलेक्यूल का एक नया प्रकार है और शरीर द्वारा अच्छी तरह सहन किया जाता है। नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने हाल ही में दिखाया कि SNAs ल्यूकेमिया दवा की प्रभावशीलता को मूल रूप से बढ़ा सकते हैं।

उन्होंने अपने परिणाम ACS Nano¹ में प्रकाशित किए, शीर्षक “Chemotherapeutic Spherical Nucleic Acids” के तहत।

कैंसर दवा डिलीवरी में चुनौतियाँ

पिछले दो दशकों में कैंसर से जीवित रहने की दर में वृद्धि का बड़ा हिस्सा बेहतर डिलीवरी सिस्टम से जुड़ा है। उदाहरण के लिए, एंटीबॉडी, विशेष रूप से मोनोक्लोनल एंटीबॉडी, कई कैंसर प्रकारों के लिए सबसे अच्छे चिकित्सीय विकल्पों में से एक बन गए हैं।

एक अन्य विकल्प पासिव ड्रग टार्गेटिंग सिस्टम का उपयोग है, जहाँ बायोमोलेक्यूल या नैनोपार्टिकल विशेष रूप से कैंसर कोशिकाओं को लक्षित करते हैं।

स्रोत: MDPI

जबकि एंटीबॉडी ने पिछले वर्षों में ऑन्कोलॉजी में प्रमुख स्थान रखा, एक उभरता विकल्प नैनोटेक्नोलॉजी है, जिसमें विशेष रूप से निर्मित नैनोपार्टिकल होते हैं जो सीधे कैंसर कोशिकाओं से जुड़ सकते हैं और कोशिका की झिल्ली के पार केमोथेरेपी पहुंचा सकते हैं।

स्रोत: MDPI

गोलाकार न्यूक्लिक एसिड्स (SNAs)

इस अध्ययन में शोधकर्ताओं ने लिपोसॉमल गोलाकार न्यूक्लिक एसिड (SNA) संरचनाओं का उपयोग किया। ये एक नैनोपार्टिकल कोर से बनी होती हैं, जिसके चारों ओर एक खोल होता है जो घनीभूत, अत्यधिक व्यवस्थित न्यूक्लिक एसिड्स की व्यवस्था से बना होता है।

स्रोत: Nature

SNAs were first created in 1996 by Chad Mirkin at Northwestern University, who is also the lead researcher of this study.

SNAs पहली बार 1996 में चाड मिर्किन द्वारा नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी में बनाए गए थे, जो इस अध्ययन के मुख्य शोधकर्ता भी हैं।

विभिन्न प्रकार के SNAs को नैनोपार्टिकल कोर (सोना, चांदी, सिलिका, लिपोसॉम, प्रोटीन आदि) और न्यूक्लिक एसिड्स (DNA, RNA आदि) की अनुक्रमणिकाओं को बदलकर बनाया जा सकता है।

स्रोत: Cancers

संरचनात्मक नैनोमेडिसिन: दवा डिलीवरी में नया युग

पिछले अध्ययनों में पता चला कि कोशिकाएँ SNAs को पहचानती हैं और उन्हें अंदर ले जाती हैं। अधिक महत्वपूर्ण यह है कि कैंसर कोशिकाएँ, अपनी अत्यधिक सक्रियता के कारण, स्वस्थ कोशिकाओं की तुलना में SNAs को बहुत अधिक दर से सम्मिलित करती हैं।

इसलिए कैंसर कोशिकाओं की प्रकृति ही उन्हें SNAs के प्रति अधिक प्रतिक्रियाशील बनाती है।

“अधिकांश कोशिकाओं की सतह पर स्कैवेंजर रिसेप्टर होते हैं। लेकिन माइएलॉइड कोशिकाएँ इन रिसेप्टरों को अधिक अभिव्यक्त करती हैं, इसलिए इनके संख्या और भी अधिक होती है.

यदि वे किसी अणु को पहचानते हैं, तो वे उसे कोशिका के भीतर खींच लेती हैं। कोशिकाओं में बाध्य करने के बजाय, SNAs स्वाभाविक रूप से इन रिसेप्टरों द्वारा ग्रहण किए जाते हैं।

Chad A. Mirkin – Northwestern University

यह संरचनात्मक नैनोमेडिसिन के समग्र बढ़ते क्षेत्र का हिस्सा है, जो नैनोमेडिसिन्स के मानव शरीर के साथ अंतःक्रिया को सूक्ष्म रूप से समायोजित करने के लिए सटीक संरचनात्मक और संघटनात्मक नियंत्रण का उपयोग करता है।

वर्तमान में 7 SNA-आधारित थेरेपी क्लिनिकल ट्रायल में हैं, न केवल कैंसर के लिए, बल्कि संक्रामक रोगों, न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों और ऑटोइम्यून रोगों के लिए भी।

तीव्र माइएलॉइड ल्यूकेमिया (AML) में प्रीक्लिनिकल परिणाम

केमोथेरेपी SNAs का निर्माण

शोधकर्ताओं ने लिपोसॉमल SNA का ल्यूकेमिया उपचार के लिए परीक्षण किया। उन्होंने 5-फ़्लोरोयूरासिल (5-Fu) का उपयोग किया, जिसमें SNA का न्यूक्लिक एसिड घटक 10 इकाइयों के रासायनिक रूप से जुड़े 5-फ़्लोरो-2′-डिऑक्सीउरिडीन से बना था।

स्रोत: ACS Publications

परम्परागत केमोथेरेपी 5-Fu अक्सर कैंसर कोशिकाओं तक प्रभावी रूप से नहीं पहुँच पाती। यह कई समस्याग्रस्त केमोथेरेपी दुष्प्रभाव भी उत्पन्न कर सकती है: मतली, थकान, और दुर्लभ मामलों में यहाँ तक कि हृदय विफलता।

समस्या केवल दवा की विषाक्तता ही नहीं है, बल्कि यह भी कि उपचार का केवल लगभग 1% ही शरीर में घुलता है। इसलिए यह गुठली बन जाता है या ठोस रूप में रहता है, और शरीर इसे प्रभावी रूप से अवशोषित नहीं कर पाता।

हम सभी जानते हैं कि केमोथेरेपी अक्सर बहुत विषैली होती है। लेकिन कई लोग यह नहीं समझते कि यह अक्सर कम घुलनशील भी होती है, इसलिए हमें इसे जल-घुलनशील रूप में बदलने और प्रभावी ढंग से डिलीवर करने के तरीके खोजने पड़ते हैं।

माइएलॉइड कोशिकाओं (जो ल्यूकेमिया का कारण बनती हैं) द्वारा SNA रिसेप्टरों का अधिक अभिव्यक्ति यह दर्शाता है कि 5-Fu की कम मात्रा भी कैंसर कोशिकाओं तक पहुँच जाएगी, जबकि स्वस्थ कोशिकाओं तक बहुत कम मात्रा पहुँचती है।

एक अतिरिक्त लाभ यह है कि लिपोसॉम SNAs बहुत घुलनशील हैं, जिससे यह समस्या भी दूर हो जाती है।

आज की केमोथेरेपी जो भी मिलते हैं उसे मार देती हैं। इसलिए, वे कैंसर कोशिकाओं को मारती हैं, लेकिन साथ ही बहुत सारी स्वस्थ कोशिकाओं को भी। हमारी संरचनात्मक नैनोमेडिसिन विशेष रूप से माइएलॉइड कोशिकाओं को लक्षित करती है।

पूरे शरीर को केमोथेरेपी से अभिभूत करने के बजाय, यह ठीक उसी जगह पर अधिक, अधिक केंद्रित खुराक पहुँचाती है जहाँ इसकी आवश्यकता होती है।

SNA डिलीवरी के साथ प्रभावशीलता में वृद्धि

SNA-आधारित 5-Fu की कोशिकाओं के भीतर डिलीवरी बिना SNA के मुकाबले 12.5 गुना अधिक है। अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि इन-विट्रो अध्ययन में, यह चार क्रमांक ( >1,000x ) अधिक था।

मानव ल्यूकेमिया का अनुकरण करने वाले चूहों में, केमोथेरेपी SNA ने 5-Fu अकेले की तुलना में 59 गुना अधिक एंटीट्यूमर प्रभावशीलता दिखाई। शायद और भी अधिक महत्वपूर्ण यह है कि SNAs से उपचारित चूहों ने 5-Fu के किसी भी दुष्प्रभाव को नहीं दिखाया।

पशु मॉडलों में, हमने दिखाया कि हम ट्यूमर को उनके रास्ते में ही रोक सकते हैं।

यदि यह मानव रोगियों में अनुवादित होता है, तो यह एक बहुत ही रोमांचक प्रगति होगी। इसका मतलब होगा अधिक प्रभावी केमोथेरेपी, बेहतर प्रतिक्रिया दर और कम दुष्प्रभाव।

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SNAs के भविष्य के क्लिनिकल और वाणिज्यिक अनुप्रयोग

SNAs तेजी से केमोथेरेपी दवाओं के लिए एक बहुत ही आशाजनक डिलीवरी तंत्र बन रहे हैं।

अगला कदम संभवतः उसी पशु मॉडल पर अन्य दवाओं को देखना होगा, यह जांचने के लिए कि क्या परिणाम और अधिक सुधारे जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक अन्य केमोथेरेपी दवा जो अपनी विषाक्तता समस्याओं के लिए जानी जाती है लेकिन कोशिकाओं को मारने में अत्यधिक प्रभावी है, उसे SNAs के साथ सहनशील या लगभग निरापद बनाया जा सकता है, जबकि यह कैंसर कोशिकाओं को मारने में और अधिक सक्षम हो जाएगी।

दीर्घकाल में, वास्तविक रोगियों में इस तकनीक की संभावनाओं का मूल्यांकन करने के लिए मानव अध्ययन किए जाने चाहिए। यह अक्सर एक महंगा प्रक्रिया होती है, जो फेज I (स्वस्थ लोगों का परीक्षण यह निर्धारित करने के लिए कि वे दवा सहन कर सकते हैं) से शुरू होकर फेज III (कई वास्तविक कैंसर रोगियों पर परीक्षण) तक जाती है।

वाणिज्यीकरण और SNA स्टार्ट-अप्स

CancerVax

चाड ए. मिर्किन, इस अध्ययन के प्रमुख वैज्ञानिक और SNAs के खोजकर्ता, Flashpoint Therapeutics के वैज्ञानिक संस्थापक भी हैं, जो SNAs को मानव चिकित्सीय अनुप्रयोगों में लागू करने के लिए समर्पित कंपनी है।

वे 9 इन-विवो अध्ययनों से दावा करते हैं कि SNAs 35 गुना बेहतर डिलीवरी, 80 गुना अधिक मजबूत इम्यून सक्रियता, और T-सेल्स द्वारा 6.5 गुना बढ़ी हुई ट्यूमर मारने की क्षमता दिखाते हैं। SNAs 60 से अधिक विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं द्वारा अवशोषित किए जा सकते हैं।

स्रोत: Flashpoint Therapeutics

कंपनी ने CancerVax के साथ एक शोध समझौता घोषित किया है, जो एक सार्वभौमिक कैंसर उपचार प्लेटफ़ॉर्म विकसित कर रही है जो शरीर की इम्यून प्रणाली का उपयोग करके कैंसर से लड़ता है।

CancerVax में प्रत्यक्ष निवेश केवल मान्य निवेशकों के लिए संभव है, लेकिन क्राउडफ़ंडिंग के माध्यम से इक्विटी फंडरेज़िंग भी चल रही है, जो सभी प्रकार के निवेशकों के लिए खुली है, $2.1 प्रति शेयर पर, जिससे कंपनी का मूल्यांकन $80M से ऊपर है।

CancerVax का यूनिवर्सल कैंसर ट्रीटमेंट प्लेटफ़ॉर्म प्रभावी रूप से कैंसर कोशिकाओं का पता लगाने और चिह्नित करने के लिए सटीक, बहु-घटक डिलीवरी की आवश्यकता रखता है।

हमारी तकनीक इस चुनौती के लिए अनोखी रूप से उपयुक्त है, जो स्मार्ट mRNA पेलोड को पैकेज करने और डिलीवर करने की क्षमता प्रदान करती है, जिससे इस आशाजनक चिकित्सीय दृष्टिकोण की पूरी संभावनाओं को साकार करने के लिए आवश्यक दक्षता और सटीकता मिलती है।

कैंसर के अलावा, SNAs को CRISPR-आधारित थेरेपी की डिलीवरी के लिए भी उपयोग किया जा सकता है।

LNP-SNAs ने कोशिकाओं में तीन गुना अधिक प्रभावी ढंग से प्रवेश किया, कम विषाक्तता उत्पन्न की, जीन-एडिटिंग दक्षता को तीन गुना बढ़ाया, और मानक लिपिड नैनोपार्टिकल डिलीवरी सिस्टम की तुलना में 60% से अधिक सटीक DNA मरम्मत में सुधार किया।

समग्र रूप से, SNAs स्पष्ट रूप से उस बिंदु पर पहुँच रहे हैं जहाँ वे इन-विट्रो और इन-विवो पशु अध्ययनों से एक बहुत ही आशाजनक तकनीक बन चुके हैं, और कैंसर, जीन थेरेपी, और अन्य प्रमुख चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए मानव अनुप्रयोगों की खोज के लिए तैयार हैं।

वे अन्य सटीक थेरेपी और तकनीकों, जैसे CRISPR, के उदय से भी लाभान्वित होने की संभावना है, जो SNAs की संभावनाओं को बढ़ाएगा।

संदर्भित अध्ययन

^{1 .Taokun Luo, Young Jun Kim, Zhenyu Han, Jeongmin Hwang, Sneha Kumari, Vinzenz Mayer, Alex Cushing, Roger A. Romero, Chad A. Mirkin. Chemotherapeutic Spherical Nucleic Acids. ACS NanoVol 19/Issue 44. 29 अक्टूबर 2025. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c16609}