जीन थेरेपी व क्रिस्पर कॅस ९ तंत्रज्ञान 

मानवी आरोग्याच्या भविष्याचे नवीन दरवाजे उघडणारी जीन थेरेपी व क्रिस्पर कॅस ९ तंत्रज्ञान

  आजार म्हंटल कि काळजीचे वातावरण तयार होते. आणी त्यात जर जेनेटीक डिसऑर्डर सारखा आजार असेल तर काळजी जास्तच वाढते. पण जिन थेरेपी व क्रिस्पर कॅस ९ या दोन्ही तंत्रज्ञानामुळे एकेकाळी असाध्या अश्या समजल्या जाणाऱ्या जेनेटीक डिसऑर्डर सारख्या आजारावर रामबाण उपाय मानव जातीस सापडला आहे. नुकतीच जेनेटीक डिसऑर्डर बरे करण्यासाठी क्रिस्पर कॅस 9 या तंत्रज्ञानाच्या वापरास परवानगी मिळाली आहे. अशी परवानगी मिळवणारा युनायटेड किंगडम हा जगातील पहिला देश ठरला आहे. या परवानगीच्या निमित्ताने जीन थेरेपी व नव्याने येऊ घातलेले क्रिस्पर कॅस ९ या तंत्रज्ञानाचा घेतलेला आढावा या लेखात घेतला आहे.

पृथ्वीवरील सर्व सजीव हे पेशींपासून बनले आहेत. प्रत्येक पेशींचे कार्य हे त्यांच्या डीनएवर असणाऱ्या जानुकांमार्फत नियंत्रित केले जाते. हि जनुके आपल्या शरीरात दोन प्रतीत असतात, त्यातील एक प्रत आईकडून मिळते तर दुसरी  वडिलांकडून मिळते, म्हणजेच जनुके हि अनुवांशिक आहेत.  जनुके, ज्यांना आपण इंग्रजीमध्ये जीन्स असे म्हणतो हि खरंतर माहितीचा छोटा संग्रह आहेत. यांच्या मध्ये पेशींची प्रथिने तयार करण्याची माहिती साठवलेली असते. पेशींमध्ये प्रथिनांचे खूप महत्वाचे कार्य आहे. पेशींमध्ये व शरीरामध्ये हि सर्व प्रथिने एकत्रितरीत्या अनेक कामे करत असतात उदा. शर्कराचे विघटन, उर्जा निर्मिती, इतर प्रथिनांचे वहन, पेशी- पेशींमधील संवाद ई. पेशींसाठी लागणारी वेगवेगळी प्रथिने तयार करण्याचे कार्य जनुके करत असतात.

प्रथिने तयार करायची माहिती  जनुकांमध्ये  सांकेतिक भाषेत लिहिलेली असते, या माहितीस वैज्ञानिक भाषेत कोडॉन्स असे म्हणतात. या माहितीमध्ये काही कारणास्तव उदा. उत्परिवर्तना मुळे (म्युटेशन - mutation) जर बदल झाला तर याचा परिणाम थेट पेशीच्या कार्यावर होतो आणि परिणामी आरोग्याच्या समस्या निर्माण होतात.

अश्या जनुकीय बिघाडांमुळे निर्माण होणाऱ्या आरोग्याच्या समस्यांना जेनेटीक डीसऑरडर असे म्हणतात. उदा. सिस्टीक फायब्रोसीस, डाऊन सिंड्रोम, हिमोफिलीया व सिकल सेल एनिमिया ई.

  एखादे उत्परिवर्तन कशा पद्धतीने पेशीचे कार्य बाधित करते व त्याचा शरीरावर काय परिणाम होतो हे समजावून घेण्यासाठी आपण सिकल सेल एनिमियाचे उदाहरण पाहूयात. सिकल सेल एनिमिया हि एक जेनेटीक डीसऑरडर असून लाल राक्तपेशीतील हिमोग्लोबिन तयार करणाऱ्या जनुकात झालेल्या बिघाडामुळे होते. आपल्याला माहीतच आहे कि लाल रक्त पेशी आपण श्वसनावाटे घेतलेला प्राणवायू हिमोग्लोबिनच्या मदतीने शरीरातील सर्व  पेशींपर्यंत पोहोचवतात. या प्रक्रियेत हिमोग्लोबिन वाहकाची भूमिका बजावते. हिमोग्लोबिनच्या जनुकात बिघाड झाल्यामुळे खराब हिमोग्लोबिन तयार होते. यामुळे लाल रक्त पेशींचा मुळचा थाळी सारखा आकार बदलतो आणि त्या विळ्याच्या (खुरप्याच्या) आकाराच्या बनतात. बदललेल्या  आकारामुळे या रक्त पेशी बारीकसारीक रक्त वाहिन्यांमध्ये अडकतात व अवयवांपर्यंत पोहचत नाहीत. त्यामुळे अवयवास प्राणवायूचा पुरवठा होत नाही व तो अवयव हळूहळू निकामी होतो व त्या ठीकाणी प्रचंड वेदना होतात. सिकल सेल एनिमियामध्ये  यकृत (लिव्हर), प्लिहा किंवा पानथरी (स्प्लीन), फुप्फुसे, हाडे या ठिकणी जेथे बारीक बारीक रक्त वाहिन्यांचे जाळे आहे असे अवयव किंवा शरीराचे भाग प्रामुख्याने बाधित होतात. या विकृत विळ्याच्या आकाराच्या खराब रक्तपेशी खूप लवकर शरीरात नष्ट केल्या जातात परिणामी त्यांची संख्या घटते व एकूण हिमोग्लोबिनचे प्रमाण कमी होते त्यालाच आपण सिकल सेल एनिमिया असे म्हणतो.

बिघाड निर्माण झालेल्या पेशीमध्ये चांगले कार्यरत जनुक एखाद्या वाहकाच्या (उदा. विषाणूच्या) मदतीने टाकले असता जेनेटीक डीसऑरडर बऱ्या करता येतील असे भाकीत साधारणतः १९६० च्या सुरुवातीस वैज्ञानिकांनी केले होते. यालाच पुढे जीन थेरेपी असे नाव देण्यात आले. यामुळे असाध्य अशा जेनेटीक डीसऑरडर साठी सर्व मानव जातीस एक आशेचा किरण दिसला.

जीन थेरेपी दोन पद्धतीने वापरता येते. पहिल्या प्रकारात प्रयोगशाळेत रुग्णाच्या शरीरातील पेशी काढून त्यांमध्ये जनुक घालून त्या पेशी पुन्हा त्याच्या शरीरात सोडण्यात येतात. यास एक्स विवो (Ex vivo) उपचार पद्धती म्हणतात.  दुसऱ्या म्हणजेच, इन विवो (In vivo) उपचार पद्धतीत, थेट जनुकच रुग्णाच्या शरीरात सोडले जाते.

त्यावेळी जीन थेरेपी या उपचार पद्धतीवर सगळ्यांचे लक्ष लागून होते, विशेषतः औषध निर्माण उद्योगाचे.  १९९० मध्ये इतिहासातील पहिली जीन थेरेपी अशांथी डीसिल्व्हा या ४ वर्षीय मुलीवर प्रत्यक्षात वापरण्यात आली. अशांथीच्या शरीरातील पांढरया पेशींमधील जनुकामधे बिघाड होता. या बिघाडामुळे रोगजंतूशी लढा देणाऱ्या पांढरया पेशीं निष्क्रिय झाल्या होत्या. त्यामुळे अशांथीची रोगप्रतिकारशक्ती ढासळली होती व जंतुसंसर्गामुळे ती नेहमी आजारी पडायची. अगदी साधे असणारे रोग देखील तिच्यासाठी जीवघेणे ठरू शकत होते. या परिस्थितीमुळे तिला तिचे बालपण इतर लहान मुलांसारखे स्वछंदीपणे जगता येत नव्हते. जीन थेरेपीच्या माध्यमातून अशांथीचा यशस्वी उपचार करण्यात आला. या उपचारात अशांथीच्या रक्तातील पांढऱ्या पेशी काढून त्यांमध्ये वाहक विषाणूंच्या मदतीने चांगले कार्यरत जनुक टाकून त्या पेशी पुन्हा तिचा शरीरात सोडण्यात आल्या. उपचारानंतर ६ महिन्यांच्या कालावधीमध्ये, अगदी आश्चर्यकारकरीत्या अशांथीच्या शरीरातील पांढऱ्या पेशींचे प्रमाण वाढू लागले. तिची रोगप्रतिकारशक्ती सुधारू लागली व ती इतर मुलांप्रमाणे तिचे बालपण कोणत्याही जंतूसंसार्गाच्या भीती शिवाय जगू लागली. अशांथी वरील जीन थेरेपीच्या  उपचारांमुळे ती पूर्णपणे बरी झाली नव्हती तिला काही औषधांवर अजूनही अवलंबून राहावे लागत होते. या पहिल्या प्रयोगामुळे जीन थेरेपीच्या कक्षा रुंदावल्या. पण जीन थेरेपी यशस्वी झालेला हा उत्साह जास्त दिवस टिकला नाही.

१९९० मध्ये मेटाबोलिक डीसऑरडर ने ग्रस्त असणाऱ्या जेसी गेल्सिंगर या रुग्णाचा जीन थेरेपी दरम्यान मृत्यु झाला आणि या उपचार पद्धतीवर प्रश्नचिन्ह उभे राहिले.

जेसीचा मृत्यू जीन थेरेपीसाठी वापरण्यात येणाऱ्या एडीनोवायरसच्या (जनुक वाहक विषाणू) जास्तीच्या डोस मुळे झाला असावा असा अंदाज बांधण्यात आला.

या घटनेनंतर जनुकांसाठी वापण्यात येऊ शकणाऱ्या नवीन वाहकांवर मोठ्याप्रमाणावर संशोधन सुरु झाले. २००३ मध्ये नव्याने तयार केलेल्या एडीनोवायरस (जनुक वाहक विषाणू) चा वापर करून चीनमध्ये कॅन्सरवरील जगातील पहिली व्यावसायिक जीन थेरेपी – जेंडीसाइन उपचारासाठी उपलब्ध झाली. हि उपचारपद्धती लोकांसाठी उपलब्ध करण्यापूर्वी ३०००० हून जास्त रुग्णांवर अभ्यासली गेली होती व सुरक्षिततेची खात्री पटल्यानंतरच तिच्या व्यावसायिक वापरासाठी मान्यता देण्यात आली. या सर्व अभ्यासासाठी १२ वर्षाचा मोठा कालावधी जावा लागला.  जेंडीसाइन डोक्याचा आणि मानेचा कॅन्सर बरा करण्यासाठी वापरण्यात येते.  जेंडीसाइनचा वापर कॅन्सरवरील इतर उपचारपद्धतींसोबत उदा. किमोथेरेपी व रेडीओथेरेपी सोबत केल्यास खूप चांगले परिणाम मिळतात कि जे एकट्या किमोथेरेपी व रेडीओथेरेपीचा वापर केल्यानंतर देखील मिळू शकत नाहीत.  तरीदेखील या दरम्यानच्या काळात जीन थेरेपिवर खूप संथ गतीने काम सुरु होते. रुग्णांना अपेक्षित परिणाम मिळवण्यासाठी जीन थेरेपिबरोबर त्यांना पारंपारिक उपचारांवर अवलंबून राहावे लागत होते. शिवाय या उपचारपद्धतींवर होणारा जास्तीचा खर्च वेगळाच. त्यामुळे जीनथेरेपी व जेनेटीक डीसऑरडर दरम्यानचे हे युद्ध खूप अवघड असल्यचे वाटत होते. पण भविष्यात लागणाऱ्या एका महत्वाच्या शोधामुळे हे युद्ध सहजरीत्या जिंकता येऊ शकेल याची कल्पना कोणीही केली नसेल. हा महत्वाचा शोध म्हणजेच क्रिस्पर कॅस ९ तंत्रज्ञान. या  तंत्रज्ञानाच्या नावावरून कसलाही बोध होत नसला तरी ते समजायला अतिशय सोपे व जीन थेरेपिमध्ये क्रांतिकारी बदल घडवून आणणारे आहे. साधारणतः २०१२ मध्ये या तंत्रज्ञानाचा शोध लागला. हे तंत्रज्ञान वापरून जनुके दुरुस्त करता येतात. हे तंत्रज्ञान वापरायला खूप सोपे, अचूक, कार्याक्षम आणि तुलनेने स्वस्त आहे.

या तंत्रज्ञानाचा जीन थेरेपीमध्ये कसा उपयोग होईल हे समजावून घेण्यासाठी पुस्तकांमध्ये टायपिंग करताना होणाऱ्या चुकांचे उदाहरण घेऊयात. समजा एखाद्या शब्दामधील अक्षरात चूक झाली तर परिणामी तो शब्द, त्या अनुषंगाने ते वाक्य बिघडते व अर्थहीन होते. अशावेळी जीन थेरेपी नुसार आपण त्याठिकाणी  नवीन पान म्हणजेच नवीन जीन घालून ती चूक दुरुस्त करतो. पण नवीन पान बदलने कटकटीचे व अवघड आहे. पण समजा पूर्ण पान बदलण्यापेक्षा ते चुकलेले अक्षर दुरुस्त करता आले तर कित्ती सोपे होईल..! ज्यापध्तीने व्हाईटनर लावून अक्षर दुरुस्त केले जाते त्याचपध्तीने क्रिस्पर कॅस तंत्रज्ञानाने उत्परिवर्तनामुळे जनुकात झालेली चूक दुरुस्त केली जाते.  या तंत्रज्ञानाचा शोध लागल्या पासून प्रयोगशाळेमध्ये जीन थेरेपीच्या दृष्टीने याच्या चाचण्या सुरु झाल्या. जीन थेरेपीचा वापर करून बऱ्या करता येईल अशा रोगांची किंवा जेनेटीक डीसऑरडरची यादी वाढतच आहे. यामध्ये वेगवेगळ्या प्रकारचे कॅन्सर, सिकल सेल अनेमिया, मज्जातंतूशी संबंधीत रोग, डोळ्यांशी संबंधीत रोग ई. चा समावेश आहे. अलीकडेच युनायटेड किंग्डम मध्ये उपचारासाठी मान्यता मिळालेल्या कॅसगेव्ही या उपचार पद्धतीने सर्वांचेच लक्ष वेधले आहे. कॅसगेव्ही हे इंजेक्शन, गोळ्या किंवा पातळ औषध नसून ती एक आधुनिक क्रांतिकारी उपचार पद्धती आहे. हि उपचार पद्धती व्हर्टेक्स फार्मास्युटिकल्स यांनी विकसित केली असून ती जगातील पहिली क्रिस्पर कॅस ९ संलग्न जीन थेरपी आहे. या उपचार पद्धतीस मान्यता देणारा युनायटेड किंगडम हा जगातील पहिला देश ठरला आहे. कॅसगेव्ही सिकल सेल अनेमिया व बीटा थॅलेसेमिया या रोगांच्या उपचारासाठी वापरण्यात येणार आहे. हे दोन्ही रोग लाल रक्त पेशींशी संबधित आहेत. सध्य स्थितीला जगामध्ये या दोनी रोगावर खात्रीशीर इलाज नाही आहे.

कॅसगेव्ही उपचार पद्धती वापरून सिकल सेल अनेमिया कसा बरा केला जाईल हे आता आपण समजून घेऊयात.  मानवी भ्रूणामध्ये हिमोग्लोबिनच्या तयार करण्यासाठी  जनुकाच्या दोन प्रती (कॉपीज) असतात यातील एक प्रत (भ्रूण प्रत) भ्रूण अवस्थेमध्ये व जन्मानंतर ६ महिन्यापर्यंत  हिमोग्लोबिन तयार करत असते. नंतरच्या कालावधीत हे जनुक निष्क्रिय होते व त्याच्याकडून होणारे उत्पादन थांबवले जाते. यानंतर हिमोग्लोबिन तयार करण्यासाठी हिमोग्लोबिन जनुकाची दुसरी प्रत (प्रौढ प्रत) सक्रीय होते व संपूर्ण आयुष्भर कार्यरत रहाते. कॅसगेव्ही या उपचार पद्धतीमध्ये रुग्णाच्या अस्थिमज्जेतील रक्तपेशी तयार करणाऱ्या मूळ पेशी (स्टेम सेल) काढून घेतल्या जातात. प्रयोगशाळेमध्ये क्रिस्पर कॅस ९ या तंत्रज्ञानाचा वापर करून मूळ पेशीतील हिमोग्लोबिन तयार करणाऱ्या  भ्रूण प्रतीस पुन्हा सक्रीय केले जाते व त्या पेशी रुग्णाच्या शरीरात पुन्हा सोडल्या जातात. या सक्रीय केलेल्या मूळ पेशी चांगले हिमोग्लोबिन असणाऱ्या लाल रक्त पेशींना जन्म देतात. परिणामी रुग्णाच्या शरीरात चांगल्या हिमोग्लोबिनचे प्रमाण वाढते व त्याला बरे वाटू लागते. या उपचार पद्धतीचा खर्च अजून जाहीर झालेला नाही, पण सध्या तरी सुरुवातीच्या टप्प्यामध्ये जास्तच खर्चिक असावा असा अंदाज आहे. तंत्रज्ञानामध्ये जसा विकास होत राहील तसा हा खर्च नक्कीच कमी होईल अशी आशा आहे. क्रिस्पर कॅस ९ या अत्याधुनिक तंत्रज्ञानामुळे एके काळी असाध्य वाटणाऱ्या आजारांवर उपाय सापडला आहे. या तंत्रज्ञानाचा बायोमेडिकल संशोधन, क्लिनिकल मेडिसिन आणि शेतीवर मोठा प्रभाव पडला आहे. हे तंत्रज्ञान जगभरातील प्रयोगशाळांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जात आहे. या सारख्या इतर नवनवीन संशोधनामुळे मानवी आरोग्य अधिक सुरुक्षित होईल यात शंका नाही.

डॉ. विनायक पांडुरंग सुतार

सहाय्यक प्राध्यापक, सूक्ष्मजीवशास्त्र विभाग,

दे.आ.ब नाईक कला व विज्ञान महाविद्यालय, चिखली.

ता.- शिराळा, जि.- सांगली.

मो. ९६६५४५१५४२