जैव-औषधि क्या है?
जैव-औषधि (इसे बायोलॉजिक भी कहते हैं) वह दवा है जिसे जीवित कोशिकाएँ बनाती हैं। ज़्यादातर प्रोटीन होती हैं, या प्रोटीन से बनी होती हैं।
दो तरह की दवाओं की तुलना कीजिए:
- छोटे अणु वाली दवा (जैसे एस्पिरिन): कम परमाणु, फ़ैक्टरी में रासायनिक अभिक्रिया से बनती है।
- जैव-औषधि (जैसे इंसुलिन): हज़ारों परमाणु, ख़ास त्रिविम आकार में मुड़े हुए। काम आकार करता है, इसलिए वह बिल्कुल सही होना चाहिए। ऐसे आकार बनाने में कोशिकाएँ माहिर हैं।
प्रोटीन पेट में टूट सकती है, इसलिए ज़्यादातर जैव-औषधियाँ इंजेक्शन से दी जाती हैं।
चरण 1: मानव जीन को मेज़बान कोशिका में डालना
जीन एक प्रोटीन की विधि है। सूक्ष्मजीव में मानव इंसुलिन बनवाने के लिए हम पुनर्योजी डीएनए तकनीक (पुनर्योजी डीएनए तकनीक पाठ देखिए) का उपयोग करते हैं:
- मानव इंसुलिन जीन लीजिए।
- प्लास्मिड (जीवाणु में मिलने वाला डीएनए का छोटा छल्ला) को एंज़ाइम नाम की आणविक कैंची से काटिए।
- दूसरे एंज़ाइम, यानी आणविक गोंद, से जीन को छल्ले में जोड़ दीजिए।
- नया छल्ला मेज़बान कोशिका में डालिए।
मेज़बान कोशिका जीवाणु (तेज़, सस्ता), ख़मीर (शर्करा-टैग जोड़ सकता है) या स्तनधारी कोशिकाएँ (प्रतिरक्षी जैसे बड़े प्रोटीन के लिए सबसे अच्छी) हो सकती हैं। मेज़बान चुनना बड़ा निर्णय है।
चरण 2: किण्वक में कोशिकाएँ उगाना
किण्वक (या बायोरिएक्टर) बंद स्टील की टंकी है। वह कोशिकाओं को ज़रूरी चीज़ें देता है: भोजन (शर्करा, लवण, अमीनो अम्ल), हवा, सही ताप (कई मेज़बानों के लिए लगभग 37 °C) और सही pH। एक चलनी (स्टिरर) सबको मिलाती रहती है।
उपयोग से पहले टंकी को कीटाणु-रहित (जीवाणुरहित) किया जाता है। एक भी बाहरी कीटाणु पूरा बैच ख़राब कर सकता है।
कोशिकाएँ बार-बार बँटती हैं। अच्छी टंकी में जीवाणु हर 20 से 30 मिनट में दोगुने हो सकते हैं, इसलिए एक कोशिका से एक दिन में लाखों बन जाती हैं। हर कोशिका दवा बनाती है, इसलिए ज़्यादा कोशिकाएँ यानी ज़्यादा दवा। वैज्ञानिक ताप, pH और ऑक्सीजन पर लगातार नज़र रखते हैं।
चरण 3: शुद्ध करना, जाँचना और भरना
उगाने के बाद टंकी के तरल में कोशिकाएँ, बचा भोजन और बहुत-से दूसरे प्रोटीन होते हैं। इसके बाद की प्रक्रिया अनुप्रवाह प्रसंस्करण कहलाती है:
- कोशिकाओं को अलग कीजिए (छानकर या अपकेंद्रित्र में घुमाकर)।
- दवा को शुद्ध कीजिए, ऐसे स्तंभों से जो दवा या कचरे को पकड़ लेते हैं (क्रोमैटोग्राफ़ी)।
- शुद्धता, शक्ति और कीटाणुओं की जाँच कीजिए।
- जीवाणुरहित शीशियों में भरिए और ठंडे में रखिए।
शुद्धता बहुत ज़रूरी है। मेज़बान प्रोटीन का थोड़ा-सा अंश भी रोगी के शरीर में प्रतिक्रिया करा सकता है। हर देश के नियामक फ़ैक्टरी और हर बैच की जाँच करते हैं, तब दवा बिकती है।
जैव-औषधियों के प्रकार और उनका महत्व
- इंसुलिन: मधुमेह में रक्त शर्करा को नियंत्रित करता है।
- टीके (कुछ किसी कीटाणु के हानिरहित टुकड़े से बनते हैं): शरीर को रोग से लड़ना सिखाते हैं।
- मोनोक्लोनल प्रतिरक्षी दवाएँ: एक लक्ष्य पर ही चिपकती हैं, कुछ कैंसर और गठिया में काम आती हैं (मोनोक्लोनल प्रतिरक्षी देखिए)।
- वृद्धि हार्मोन और थक्का-कारक: कम बढ़ने वाले बच्चों और हीमोफ़ीलिया के लिए।
कोशिकाओं का उपयोग क्यों? दवा हूबहू मानव प्रोटीन होती है, आपूर्ति बड़ी होती है और जंतु-अंगों से संक्रमण का ख़तरा नहीं। सीमाएँ: बनाना महँगा है, ठंडे भंडारण और सख़्त स्वच्छ कमरों की ज़रूरत होती है, और कुछ रोगियों में इनके विरुद्ध प्रतिरक्षी बन जाते हैं।
करके देखिए: जैव-औषधि पहचानिए
पहले अनुमान, फिर जाँच। 3D के खुले खेल में जीवाणु चुनिए और 6 घंटे रखिए। अनुमान लगाइए कि कितनी गुना बढ़ेंगे, फिर टैग पढ़िए (6 ÷ 0.5 = 12 बार दोगुना, लगभग 4 000 गुना)। अब 6 घंटे पर स्तनधारी कोशिकाएँ चुनकर तुलना कीजिए। घर पर: किसी दवा की पट्टी या टीके या इंसुलिन पेन का डिब्बा देखिए। क्या उस पर "रीकॉम्बिनेंट" या "जैविक" लिखा है? क्या वह फ़्रिज में रखी जाती है? यह इशारा है कि वह प्रोटीन दवा है।
मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ
- जैव-औषधि = जीवित कोशिकाओं से बनी दवा (ज़्यादातर प्रोटीन)
- जीन डालो → किण्वन → शुद्धीकरण
- n बार दोगुना होने पर कोशिकाएँ = शुरुआती कोशिकाएँ × 2ⁿ
- दोगुना होने की संख्या = समय ÷ दोगुना होने का समय
हल किए गए उदाहरण
1. एक जीवाणु हर 30 मिनट में दोगुना होता है। 1 कोशिका से 3 घंटे बाद कितने जीवाणु होंगे?
3 घंटे = 180 मिनट। दोगुना होने की संख्या = 180 ÷ 30 = 6। कोशिकाएँ = 2⁶ = 64।
2. इंसुलिन जैसी प्रोटीन दवा आमतौर पर निगली नहीं जाती, इंजेक्शन से क्यों दी जाती है?
पेट का अम्ल और एंज़ाइम प्रोटीन को अमीनो अम्ल में तोड़ देते हैं, इसलिए दवा टूटकर बेकार हो जाएगी। इंजेक्शन उसे सीधे रक्त में पहुँचाता है।
3. एक वैज्ञानिक को बड़ी प्रतिरक्षी दवा बनानी है। आप कौन-सा मेज़बान सुझाएँगे, जीवाणु या स्तनधारी कोशिकाएँ, और क्यों?
स्तनधारी कोशिकाएँ। प्रतिरक्षी बड़ी होती हैं और उन्हें सही मोड़ और शर्करा-टैग चाहिए, जो स्तनधारी कोशिकाएँ मानव की तरह कर देती हैं। जीवाणु तेज़ हैं पर यह अच्छी तरह नहीं कर पाते।
4. ख़मीर हर 1.5 घंटे में दोगुना होता है। 2 कोशिकाओं से 9 घंटे बाद कितनी होंगी?
दोगुना होने की संख्या = 9 ÷ 1.5 = 6। कोशिकाएँ = 2 × 2⁶ = 2 × 64 = 128।
आम गलतियाँ
- यह सोचना कि सारी दवाएँ जीवित कोशिकाएँ बनाती हैं। बहुत-सी (जैसे एस्पिरिन) रसायनज्ञ बनाते हैं।
- शुद्धीकरण भूल जाना। टंकी से सीधे निकली दवा इंजेक्शन के लिए सुरक्षित नहीं है।
- यह मानना कि जीवाणु अपने आप मानव इंसुलिन बनाता है। वह तभी बनाता है जब हम मानव जीन डालते हैं।
- टंकी के आकार और दोगुना होने के समय को मिलाना: बड़ी टंकी से कोशिकाएँ तेज़ नहीं बँटतीं।