बायोटेक
इलेक्ट्रिक पल्स के साथ जीन थेरेपी को सुपर चार्जिंग
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जीन थेरेपी में सुधार
दिसंबर 2023 में, FDA ने सिकल सेल रोग के लिए पहली मानव जीन थेरेपी को मंजूरी देकर इतिहास रचा. यह एक बड़ी क्रांति थी और अन्य अक्षम रोगों के लिए अधिक जीन थेरेपी का मार्ग खोला।
सभी जीन थेरेपी प्रक्रियाओं में एक कठिनाई यह है कि इच्छित आनुवंशिक सामग्री को लक्ष्य कोशिकाओं में पर्याप्त मात्रा में पहुँचाना। इससे कई समस्याएँ उत्पन्न हो सकती हैं, जैसे दवा के रूप में प्रभावी होने के लिए जीन संशोधन बहुत कम होना, अनिच्छित कोशिकाओं का संशोधित होना या अत्यधिक मात्रा के कारण प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया और दुष्प्रभाव। और, बेशक, आवश्यक से अधिक जीन संपादन दवा का उपयोग महंगा होता है।
सौभाग्य से, शोधकर्ताओं ने इस समस्या को हल करने का तरीका खोज लिया हो सकता है, इलेक्ट्रिक पल्स का उपयोग करके जीन परिवर्तन की दक्षता को 40 गुना बढ़ाया जा सकता है।
जीन संपादन के लिए बिजली
जीन संशोधन के लिए बिजली का उपयोग वास्तव में नया विचार नहीं है, इलेक्ट्रोपोरेशन एक बहुत पुरानी विधि है जिसका उपयोग जीएमओ बनाने में किया जाता है। हालांकि, इस विधि में बहुत उच्च वोल्टेज द्वारा कोशिकाओं को पहुँचाया गया नुकसान इसे केवल कोशिका कल्चर, बैक्टीरिया या पौधों को संशोधित करने के लिए उपयुक्त बनाता है, न कि जीवित जानवर या मानव के भीतर जीन को।
स्रोत: Thermo Fisher
विस्कॉन्सिन‑मैडिसन विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने खोजा है कि जीन थेरेपी को एक छोटा विद्युत पल्स देकर सुधारा जा सकता है। यह विस्कॉन्सिन‑मैडिसन विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं (Susan Hagness और John Booske तथा पीएचडी छात्र Yizhou Yao) और Hans Sollinger, एक विश्व‑प्रसिद्ध प्रत्यारोपण सर्जन, के सहयोग से किया गया।
भयावह इलेक्ट्रोपोरेशन विधि के विपरीत, इलेक्ट्रिक पल्स बहुत तेज़ होते हैं, केवल 80 मिलीसेकंड लंबे। वे केवल विशिष्ट कोशिकाओं को लक्षित करने की अनुमति देते हैं। उपचार की अवधि के लिए सर्जिकल रूप से डाले गए माइक्रो‑इलेक्ट्रोड के धन्यवाद, जीन थेरेपी मुख्यतः केवल उस अंग और कोशिकाओं को प्रभावित कर सकती है जिन्हें बिजली से उपचारित किया गया है।
“हमने जिस बात पर चर्चा शुरू की थी वह स्थानीय, लक्षित डिलीवरी थी और क्या उपचार DNA को पूरे शरीर से गुज़राए बिना सीधे यकृत में पहुँचाने का कोई तरीका है जिससे प्रतिरक्षा प्रणाली सक्रिय न हो।
और क्या हम इलेक्ट्रिक पल्स का उपयोग करके इस डिलीवरी प्रक्रिया को अधिक कुशल बना सकते हैं और आवश्यक खुराक को नाटकीय रूप से कम कर सकते हैं।” – Pr. Susan Hagness
इलेक्ट्रिक जीन थेरेपी से मधुमेह का इलाज?
कई नई जीन थेरेपी CRISPR पर निर्भर करती हैं, एक नया जीन संपादन उपकरण जो मौजूदा जीन को बहुत नियंत्रित तरीके से संशोधित करने की अनुमति देता है, अक्सर केवल एक जीनिक बेस बदलता है। लेकिन पूरे जीन को सम्मिलित करने के लिए, अक्सर वायरल वेक्टर का उपयोग करना उतना ही अच्छा, यदि नहीं बेहतर, होता है।
शोधकर्ता यही करने की कोशिश कर रहे हैं: मानव यकृत कोशिकाओं में इंसुलिन उत्पादन के लिए जिम्मेदार जीन को डालना। ऐसा करके, वे टाइप‑1 मधुमेह रोगियों में इंसुलिन उत्पादन कार्य को पुनर्स्थापित कर सकते हैं। इससे रोगी का यकृत, उसकी अग्न्याशय के बजाय, आवश्यक इंसुलिन उत्पन्न करेगा।
यह जांचने के लिए कि क्या बिजली जीन परिवर्तन को बढ़ा सकती है, उन्होंने एक फ्लोरेसेंट प्रोटीन को कोड करने वाला जीन उपयोग किया। यदि कोशिका परिवर्तित हो जाती है और नया जीन लेती है, तो वह समर्पित माइक्रोस्कोप में फ्लोरेसेंट दिखेगी।
स्रोत: PLOS
जब केवल वायरल वेक्टर का उपयोग किया गया (“b”), तो केवल एक छोटा प्रतिशत यकृत कोशिकाएँ परिवर्तित हुईं, यह एक ज्ञात समस्या है जो इस प्रकार की थेरेपी को चिकित्सकीय रूप से उपयोगी बनने से रोकती है।
हालाँकि, जब इलेक्ट्रिक पल्स के संपर्क में आया (“c”), तो 40 गुना अधिक कोशिकाओं ने नया आनुवंशिक पदार्थ सम्मिलित किया।
सैद्धांतिक रूप से, इस विधि को फिर एक फ्लोरेसेंट प्रोटीन के जीन के बजाय इंसुलिन उत्पादन के जीन को स्थानांतरित करने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है।
अगले कदम
अगले कदम यह पुष्टि करने चाहिए कि सुधरी हुई परिवर्तन को वास्तविक चिकित्सा प्रोटोकॉल में अनुकूलित किया जा सकता है या नहीं।
यह अवधारणा प्रमाणित करने का कार्य पेट्री डिश में कल्चर की गई कोशिकाओं पर किया गया था। इसलिए, यह सिद्ध करना आवश्यक होगा कि यह पूर्ण यकृत और जीवित पशु मॉडल में भी काम करता है। इसी तरह, आगे चलकर यह साबित करना पड़ेगा कि यह मानव जीवित यकृत पर उपयोग करने के लिए पर्याप्त सुरक्षित है।
स्रोत: PLOS
एक और बात यह होगी कि यह परीक्षण किया जाए कि यकृत कोशिका का परिवर्तन स्थायी, स्थिर और स्व-नियंत्रित इंसुलिन उत्पादन की ओर ले जाता है या नहीं। तभी यह टाइप‑1 मधुमेह के इलाज के लिए एक अच्छा उम्मीदवार बन सकेगा।
विभिन्न लंबाई और तीव्रता वाले इलेक्ट्रिक पल्स का उपयोग करके और अन्य अंगों व कोशिका प्रकारों पर परीक्षण करने से यह समझने में मदद मिलेगी कि क्या यह यकृत के अलावा अन्य कोशिकाओं और अंगों के लिए भी किया जा सकता है।
अंत में, शोधकर्ता और नियामक प्राधिकरण जैसे FDA यह समझना चाहेंगे कि इलेक्ट्रिक पल्स कैसे काम करते हैं। यह ज्ञात है कि इलेक्ट्रिक पल्स कोशिका झिल्ली में माइक्रो गैप खोल सकते हैं। लेकिन उपयोग किए गए वायरस कण इन गैपों से बहुत बड़े होते हैं। इसलिए यह स्पष्ट नहीं है कि क्या हो रहा है, और क्यों इलेक्ट्रिक पल्स के कारण वायरस फ्लोरेसेंट प्रोटीन जीन को इंजेक्ट करने में अधिक कुशल हो जाता है।
दिलचस्प बात यह है कि यह यह भी संकेत दे सकता है कि कोई पूरी तरह अलग तंत्र कार्य कर रहा है, जिसके बारे में शोधकर्ताओं को अब तक जानकारी नहीं थी।
जीन थेरेपी कंपनियां
वायरल‑वेक्टर जीन थेरेपी को बढ़ाने में इलेक्ट्रिक पल्स की दक्षता की खोज इस क्षेत्र को नई ऊर्जा दे सकती है। हाल ही में, यह CRISPR‑आधारित थेरेपी की सफलता से थोड़ा पीछे छूट गया है।
यह मुख्यतः वायरल‑आधारित थेरेपी की कम परिवर्तन दक्षता के कारण था।
इस समस्या के संभावित समाधान के साथ, वायरस‑आधारित जीन थेरेपी संभावित चमत्कारिक उपचारों के अग्रभाग में एक अप्रत्याशित वापसी कर सकती है।
1. Voyager Therapeutics
VYGR मूल्य चार्ट
यह बायोटेक स्टार्टअप एडेनो‑असोसिएटेड वायरस (AAV) वेक्टर इंजीनियरिंग में विशेषज्ञता रखता है। यह जीन थेरेपी के लिए अगली पीढ़ी के AAV कैप्सिड विकसित कर रहा है।
कंपनी की एक प्रमुख तकनीक TRACER (Tropism Redirection of AAV by Cell-type-specific Expression of RNA) है, एक प्लेटफ़ॉर्म जो इसे तेज़ी से नए AAV “जो रक्त‑मस्तिष्क बाधा में मजबूत प्रवेश रखते हैं” की खोज करने की अनुमति देता है।
यह Voyager को मस्तिष्क और तंत्रिका तंत्र पर केंद्रित जीन थेरेपी में एक मजबूत लाभ देता है, जिन्हें पारंपरिक दवाओं और जीन थेरेपी से आमतौर पर पहुँचना कठिन होता है।
जीन थेरेपी: प्रत्यक्ष इंजेक्शन (इंट्रा‑पैरेंचिमल, इंट्रा‑सेरेब्रो वेंट्रिक्युलर, इंट्रा‑थेकेल, इंट्रा‑सिस्टरना मैग्ना) असमान डिलीवरी, अपर्याप्त मस्तिष्क वितरण, कम ट्रांसडक्शन दक्षता, और सुरक्षा संबंधी चिंताएँ पैदा कर सकता है।
यह फोकस कंपनी की प्रोफ़ाइल को बढ़ाया, कई बड़े फ़ार्मास्यूटिकल कंपनियों, जैसे Sangamo और Novartis, के साथ साझेदारी साइन की। Novartisसहयोग और कैप्सिड लाइसेंस समझौताथा$1.3 बिलियन मूल्य का Voyager के साथ Huntington’s disease और SMA के लिए जीन थेरेपी विकसित करने के लिए। और दो Neurocrine Biosciences (NBIX ) साझेदारियों से यदि वे सभी माइलस्टोन हासिल कर लें तो $5.5 बिलियन तक की आय हो सकती है।
स्रोत: Voyager
कंपनी की R&D पाइपलाइन अल्जाइमर रोग में सबसे अधिक उन्नत है, अन्य अनुसंधान कार्यक्रम ALS, हंटिंग्टन रोग, पार्किंसन्स, फ्राइडरिच एटैक्सिया, SMA, और प्रायोन रोग पर हैं।
स्रोत: Voyager
ध्यान देने योग्य है कि इलेक्ट्रिक पल्स जीन थेरेपी प्रयोग में एडेनो‑असोसिएटेड वायरस वेक्टर (AAV8) का उपयोग किया गया था, इसलिए यह अपेक्षित है कि सुधरी हुई दक्षता Voyager के AAV स्वामित्व वाले स्ट्रेनों पर भी काम कर सकती है।
हालाँकि, उपयोग किए गए माइक्रो इलेक्ट्रिक पल्स की सुरक्षा पर आगे परीक्षण आवश्यक होगा, क्योंकि Voyager की अधिकांश संभावित थेरेपी तंत्रिका तंत्र को लक्षित करती हैं।
2. Bluebird Bio
CRISPR Therapeutics (CRSP ) के साथ मिलकर, Bluebird एक कंपनी थी दिसंबर 2023 में सिकल सेल रोग के लिए जीन थेरेपी की मंजूरी प्राप्त की, व्यावसायिक नाम Lyfgenia के तहत। वही थेरेपी बीटा‑थैलेसीमिया के लिए भी मंजूर है, व्यावसायिक नाम Zynteglo के तहत।
Lyfgenia ने CRISPR का उपयोग नहीं किया। इसके बजाय, इसने जीन थेरेपी उपचार के पारंपरिक मार्ग को अपनाया, जिसमें जीन संशोधित करने के लिए लेंटिवायरल वेक्टर (LVV), वायरसों का एक परिवार, का उपयोग किया गया।
यहाँ, SDC रोगियों की रक्त स्टेम कोशिकाओं को जीन स्तर पर संशोधित किया जाता है ताकि एक विशेष हीमोग्लोबिन HbAT87Q उत्पन्न हो सके, जो सामान्य वयस्क हीमोग्लोबिन की तरह कार्य करता है लेकिन जीन‑थेरेपी से प्राप्त है और रोगी को दिया जाता है।
Lyfgenia की मंजूरी में कंपनी की सफलता ने वास्तव में उसके स्टॉक मूल्य में सफलता नहीं दी। हालांकि, LVV का उपयोग करके 3 मंजूर जीन थेरेपी प्राप्त करने में कंपनी की सफलता यह दर्शाती है कि वह वायरस का उपयोग करके जीन थेरेपी में कितनी विशेषज्ञता रखती है।
यह हो सकता है कि इलेक्ट्रिक पल्स द्वारा दक्षता को 40 गुना बढ़ाना और जीन थेरेपी के लक्ष्यीकरण में सुधार करना LVV को कई अधिक अनुप्रयोगों के लिए खोलने की कुंजी हो। कंपनी अब अपने $3.1M प्रति टुकड़ा Lygenia थेरेपी से राजस्व प्राप्त करने वाली है और पहले से ही 2026 तक चलने के लिए पर्याप्त नकदी रखती है। इसलिए जो निवेशक जोखिम उठाने को तैयार हैं, वे कंपनी की भाग्य और उसके स्टॉक मूल्य में परिवर्तन देख सकते हैं।
