वॉटर-भालू ‘बायोस्टेसिस’ तंत्र मानव आयुर्वृद्धि को बढ़ाने की कुंजी हो सकता है

बायोस्टेसिस और अजेय जलभालू

जीव विज्ञान और चिकित्सा का अध्ययन करते समय, शोधकर्ता हमेशा यह पता लगाने में रुचि रखते हैं कि मनुष्यों में अन्य प्रजातियों में क्या ‘गायब’ लगता है। अब तक इसमें उदाहरण के तौर पर शार्क की कैंसर प्रतिरोधक क्षमता, अमर जेलिफ़िश, चूहों और बंदरों पर कैलोरी प्रतिबंध के आयु बढ़ाने वाले प्रभाव, और सरीसृपों की पुनर्जनन क्षमताएँ शामिल हैं।

एक और जीव जिसने दशकों से शोधकर्ताओं को मोहित किया है वह है “वॉटर बेयर”, “मॉस‑पिगलेट” या टार्डिग्रेड। यह 1,100 प्रजातियों का समूह है जो आर्थ्रोपोड्स (कीट, क्रस्टेशियन) के निकट है। ये बहुत छोटे होते हैं, आकार में 1 mm / 0.04 इंच से कम, और रेत, काई, फूलदार पौधों तथा मीठे और खारे पानी में जल‑समृद्ध वातावरण में रहते हैं।

स्रोत: Britannica

टार्डिग्रेड को विशेष बनाता है उनकी अत्यधिक पर्यावरणीय स्थितियों के प्रति प्रतिरोध। वे स्वयं को बायोस्टेसिस या “टुन” स्थिति में डाल सकते हैं, जहाँ उनका चयापचय सामान्य स्थितियों की केवल 0.01 % रहता है।

बायोस्टेसिस में प्रवेश करने की यह क्षमता टार्डिग्रेड को शुष्कता के प्रति अत्यधिक प्रतिरोध देती है, जिससे वे वर्षों और अंततः दशकों तक पानी लौटने की प्रतीक्षा कर सकते हैं।

यह दिखाया गया है कि वे 8 दिन तक वैक्यूम और ऑक्सीजन‑रहित हीलियम वातावरण में 3 दिन तक जीवित रह सकते हैं। नमूनों ने कई घंटों तक −272 °C / −458 °F तक के तापमान, 21 महीनों तक −190 °C / −310 °F (तरल हवा) और 148 °C / 300 °F तक के उच्च तापमान को भी सहन किया है।

इसलिए आश्चर्य नहीं है कि यदि इस असाधारण बायोस्टेसिस प्रतिरोध का केवल एक अंश भी मनुष्यों पर लागू हो सके, तो यह मानव स्वास्थ्य और संभवतः आयुर्वृद्धि को मूल रूप से बदल सकता है।

बायोस्टेसिस प्रोटीन

वायोमिंग विश्वविद्यालय के शोधकर्ता सिल्विया सांचेज‑मार्टिनेज और थॉमस बूटबी ने पाया है कि टार्डिग्रेड की प्रतिरोधक क्षमता संभवतः CAHS (साइटोप्लाज़्मिक एबंडेंट हीट सॉल्यूबल) नामक विशिष्ट प्रोटीन द्वारा संचालित हो सकती है।

हाल ही में प्रकाशित एक पेपर जिसका शीर्षक “टार्डिग्रेड प्रोटीन का लाबिल असेंबली बायोस्टेसिस उत्पन्न करता है” है, उन्होंने दिखाया कि ये नए पहचाने गए प्रोटीन चयापचय को धीमा कर देते हैं, जिससे टार्डिग्रेड उन अत्यधिक कठोर परिस्थितियों में भी जीवित रह पाते हैं जहाँ बायोस्टेसिस के बिना जीवित रहना असंभव होता।

यह खोज उसी वैज्ञानिकों द्वारा किए गए पूर्व शोध पर आधारित है, जो दर्शाती है कि टार्डिग्रेड प्रोटीन को मानव रक्त थक्के कारक VIII को कमरे के तापमान पर स्थिर और संरक्षित करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। यह सामान्यतः एक बहुत नाज़ुक अणु है जो सटीक तापमान सीमा से बाहर होने पर क्षय हो जाता है।

बायोस्टेसिस प्रोटीन को समझना

इस शोध ने इन प्रोटीन के बारे में कुछ पहलुओं की जांच की। प्रथम, यह उनके संरक्षक प्रभाव के लिए जिम्मेदार प्रोटीन अनुक्रम को समझने की कोशिश करता है। द्वितीय, यह यह समझने का प्रयास करता है कि वे अपना कार्य कैसे करते हैं।

उन्होंने पाया कि CAHS प्रोटीन जेल‑समान संरचना बना सकते हैं। जब फिर से पतला किया जाता है, तो यह जेल तरल अवस्था में वापस लौट सकता है। यह संभवतः जलविहीनता की स्थिति में CAHS प्रोटीन को सक्रिय करने का मुख्य तंत्र है, जो टार्डिग्रेड के लिए प्राकृतिक रूप से मुख्य खतरा है।

उन्होंने यह भी पाया कि CAHS प्रोटीन का “डंबबेल” 3‑डि कॉन्फ़िगरेशन है, और यह मुख्यतः 3 भागों से बना है।

स्रोत: Protein Science

जेल‑निर्माण क्षमता मुख्यतः β‑शीट और β‑शीट 3‑डी संरचनाओं की अंतःक्रिया से जुड़ी होती है, जिससे जटिल, ट्यूब‑समान संरचनाएँ बनती हैं।

स्रोत: Protein Science

समग्र रूप से, टार्डिग्रेड के CAHS प्रोटीन द्वारा निर्मित जेल कोशिका के चयापचय को अंदर से धीमा कर देती है। उन्होंने यह भी सिद्ध किया कि यह चयापचय धीमा होना, और कोई अन्य प्रभाव नहीं, बढ़ी हुई जीवित रहने की दर के लिए जिम्मेदार है।

स्रोत: Protein Science

टार्डिग्रेड की प्रतिरोधक क्षमता को बायोस्टेसिस के माध्यम से मनुष्यों में लागू करना

मानव कोशिकाओं में CAHS प्रोटीन

शोधकर्ताओं ने प्रयोगशाला में उगाई गई मानव कोशिकाओं को जीन‑इंजीनियरिंग द्वारा CAHS प्रोटीन उत्पन्न करने के लिए संशोधित किया। इन कोशिकाओं ने ऑस्मोटिक तनाव का सामना करने पर बढ़ी हुई जीवित रहने की दर दिखाई।

स्रोत: Protein Science

उन्होंने यह भी सिद्ध किया कि टार्डिग्रेड के जीवित रहने में महत्वपूर्ण वही β‑शीट अंतःक्रिया और जेल‑निर्माण गुण संशोधित मानव कोशिकाओं की बढ़ी हुई प्रतिरोधक क्षमता के लिए भी जिम्मेदार थे।

अंत में, उन्होंने दिखाया कि टार्डिग्रेड प्रोटीन द्वारा मानव कोशिकाओं में उत्पन्न बायोस्टेसिस मानव में भी उलटने योग्य था।

वृद्धावस्था‑रोधी अनुप्रयोग

वृद्धावस्था अक्सर चयापचय गतिविधियों और ऑक्सीकरण से संबंधित होती है, विशेषकर जब रासायनिक, प्रदूषक या समग्र खराब पर्यावरणीय स्थितियों द्वारा उत्पन्न कोशिकीय तनाव के साथ मिलती है।

यह माना जाता है कि कैलोरी सेवन को कम करने से कई जीवों की आयु बढ़ाने का एक प्रमुख कारण है।

जैसा कि प्रतीत होता है कि तनाव की स्थिति में CAHS प्रोटीन चयापचय को कम कर सकते हैं, यह उम्र बढ़ने के प्रमुख कारणों में से एक को घटाने में भी मदद कर सकता है।

बायोटेक अनुप्रयोग

दवा

टार्डिग्रेड के CAHS प्रोटीन का एक और संभावित उपयोग फार्मास्यूटिकल बायोमोलेक्यूल्स और संग्रहीत कोशिकाओं के संरक्षण में है। जो पहले रक्त थक्के कारक VIII के लिए किया गया था, वह संभावित रूप से mRNA वैक्सीन, स्टेम सेल, हार्मोन, दवाओं आदि जैसे विविध चिकित्सा उपचारों में लागू किया जा सकता है।

संभावित रूप से, इन प्रोटीनों का उपयोग करके खाद्य पदार्थों की शेल्फ‑लाइफ़ को बिना फ्रीज़ या रेफ्रिजरेशन के बढ़ाया जा सकता है।

कृषि

क्योंकि NAHS प्रोटीन जलविहीनता के खिलाफ मजबूत सुरक्षा प्रदान करते हैं, इन्हें फसलों की सूखे के प्रति प्रतिरोधक क्षमता बढ़ाने के लिए भी उपयोग किया जा सकता है। अत्यधिक तापमान के प्रति अतिरिक्त प्रतिरोध कुछ हद तक पौधों पर भी लागू हो सकता है। जलवायु परिवर्तन के बढ़ते प्रभाव के साथ कृषि पर, यह टार्डिग्रेड प्रोटीन के संभावित अनुप्रयोग का एक मजबूत नया खंड हो सकता है।

वृद्धावस्था‑रोधी और आयुर्वृद्धि कंपनियाँ

1. MeiraGTx Holdings

MeiraGTx (MGTX ) एक जीन थेरेपी कंपनी है जो उम्र बढ़ने पर केंद्रित है और जीन डिलीवरी के लिए एडेनो‑एसोसिएटेड वायरस (AAV) को वेक्टर के रूप में उपयोग करती है। AAV पर ध्यान देने से कंपनी को विभिन्न रोगों और कोशिका प्रकारों के लिए अत्यधिक अनुकूलन योग्य उपचार विकसित करने की अनुमति मिलती है।

“कैप्सिड प्रोटीन में छोटे अंतर विभिन्न कैप्सिड द्वारा विभिन्न कोशिकाओं में जीन डिलीवरी की दक्षता को बदल सकते हैं, जिससे विभिन्न AAV कैप्सिड को विशेष कोशिका प्रकारों को सबसे प्रभावी ढंग से लक्षित करने के लिए चुना जा सकता है।”

यह तकनीक एक ऑन/ऑफ “राइबोस्विच” के साथ आती है जो रोगी के शरीर में जोड़े गए जीन को मांग पर सक्रिय करती है, जिससे जीन थेरेपी पर अत्यधिक उच्च स्तर का नियंत्रण मिलता है।

कंपनी 3 उपचारात्मक क्षेत्रों में सक्रिय है: नेत्र, न्यूरोडिजेनेरेटिव (पार्किंसन रोग सहित), और लार ग्रंथि रोग।

दिसंबर 2023 में, MeiraGTx ने अपने X‑लिंक्ड रेटिनाइटिस पिगमेंटोसा (XLRP) उपचार के लिए Janssen के साथ $415 M की एसेट खरीद समझौता किया। कंपनी के पास Janssen के साथ साझेदारी में दो अन्य चल रहे नेत्र क्लिनिकल ट्रायल भी हैं।

स्रोत: MeiraGTX

MeiraGTx तकनीक के जीन थेरेपी सक्रियण पर अत्यधिक नियंत्रण भविष्य की आयुर्वृद्धि थेरेपी के लिए अत्यधिक प्रासंगिक हो सकता है।

यह अक्सर वृद्धावस्था‑रोधी उपचारों की संभावनाओं को बाधित करने वाले अनचाहे दुष्प्रभावों के जोखिम को कम करने में मदद कर सकता है। यदि टार्डिग्रेड के CAHS प्रोटीन को मानव कोशिकाओं में लागू किया जाए, तो यह उन्हें विशिष्ट ऊतकों में “ऑन‑डिमांड” अभिव्यक्त कर सकता है या विशिष्ट स्थितियों पर प्रतिक्रिया दे सकता है, जिससे चिकित्सा और नियामक जोखिम कम हो सकते हैं।

2. Lineage Cell Therapeutics

Lineage 200+ विभिन्न मानव कोशिका प्रकारों का उत्पादन कर रहा है जो प्रत्यारोपण के लिए उपयोगी हैं, बहुपोटेंट कोशिकाओं से शुरू करके और एक स्वामित्व वाली निर्देशित विभेदन विधि का उपयोग करके।

Lineage के पास 2 संभावित उत्पाद हैं जो क्लिनिकल ट्रायल के चरण 2 में अच्छी तरह आगे बढ़े हैं, और 3 अन्य प्रारंभिक चरण में हैं।

स्रोत: Lineage

मुख्य उत्पाद OpRegen है, जो Genentech के साझेदारी में विकसित किया गया है, और यह नेत्र समस्याओं, जिसमें आयु‑संबंधी मैक्युलर डीजेनेरेशन (AMD) शामिल है, का उपचार करता है। Lineage ने Genentech से अग्रिम में $50 M प्राप्त किए हैं और $620 M के माइलस्टोन भुगतान और दो अंकों के रॉयल्टी के लिए पात्र है। प्रारंभिक परीक्षण ने 12 में से 5 रोगियों में अभूतपूर्व रेटिनल पुनर्जनन हासिल किया।

दूसरा अधिक उन्नत कार्यक्रम OPC1 (ओलिगोडेंड्रोसाइट सेल ट्रांसप्लांट) है जो रीढ़ की हड्डी की चोट के लिए है। यह उपचार रीढ़ की हड्डी की सुरक्षा करने और सुधार न दिखाने वाले रोगियों की संख्या को नाटकीय रूप से कम करने में मदद कर सकता है। प्रारंभिक परिणाम उत्साहजनक रहे हैं, कई रोगियों ने ऐसी संवेदनाएँ पुनः प्राप्त की हैं जो उपचार के बिना संभव नहीं थीं।

स्रोत: Lineage

“मैं नहीं पी सकता था, नहीं खा सकता था, नहीं टेक्स्ट कर सकता था या लगभग कुछ भी नहीं कर सकता था, मैं मूल रूप से बस अस्तित्व में था। मैं अपना जीवन नहीं जी रहा था, मैं बस अस्तित्व में था।” – Kris Boesen, OPC1 रोगी

यदि CAHS प्रोटीन वाले कोशिकाएँ वास्तव में अधिक प्रतिरोधी हैं (भले ही टार्डिग्रेड स्तर की प्रतिरोधकता तक न पहुंचें), तो यह नई वृद्धावस्था‑रोधी समाधान विकसित करने के लिए एक नया मार्ग हो सकता है और Lineage Cell Therapeutics (LCTX ) के कैटलॉग में पहले से मौजूद 200+ मानव कोशिका लाइनों में जोड़ सकता है।

3. Bayer Crop Sciences

Bayer Crop Sciences, जो समूह का आधा हिस्सा फार्मास्यूटिकल खंड के साथ बनाता है, बीज, विशेषताओं और फसल संरक्षण के आसपास नवाचारों पर केंद्रित है।

स्रोत: Bayer

कंपनी आंशिक रूप से एक फसल संरक्षण कंपनी है, जिसके समाधान स्पेक्ट्रम में हर्बिसाइड, फंगीसाइड और इनसेक्टिसाइड शामिल हैं। फसल संरक्षण तंत्र विश्व स्तर पर लगभग 30 % फसल उत्पादन की सुरक्षा करता है, जो 550 मिलियन टन भोजन के बराबर है जो 2 अर्ब से अधिक लोगों को खिलाया जा सकता है।

यह एक अत्यधिक नवाचारी कंपनी भी है, जिसके पास पौधों और फसलों को सुधारने के लिए लगभग हर संभव तरीके में परियोजनाएँ हैं।

इसके नवाचारों ने इसके बायोटेक्नोलॉजी वैज्ञानिकों को पौधे के DNA में लक्षित सुधार करने में मदद की है। इसके समाधान अंतर्निहित हर्बिसाइड सहनशीलता के माध्यम से खरपतवारों को नियंत्रित करने और किसानों को उनके बीज की आनुवंशिक क्षमता को संरक्षित करने में मदद करते हैं, जबकि अधिक कुशलता से उगाते हुए पर्यावरणीय प्रभाव को काफी हद तक कम करते हैं।

कृषि में सूखे से संबंधित नुकसान 1983‑2009 के बीच कुल $166 B के नुकसान का प्रतिनिधित्व करते थे। और भविष्यवाणियाँ चेतावनी देती हैं कि जलवायु परिवर्तन इस समस्या को बढ़ा सकता है।

इसलिए यदि यह पता चलता है कि टार्डिग्रेड के CAHS प्रोटीन ऑस्मोटिक तनाव को न केवल जानवरों बल्कि पौधों की कोशिकाओं में भी कम कर सकते हैं, तो यह Bayer जैसी कंपनियों के लिए जीन इंजीनियरिंग के माध्यम से सूखा‑प्रतिरोधी फसलें बनाने का एक रोचक मार्ग हो सकता है, जो उनके मौजूदा जीएम पौधों की सूची और जीन संपादन अनुसंधान एवं विकास प्रयासों में जोड़ता है।