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वैक्सीन बनाने के काम को अक्सर कृतघ्न बताया जाता है। दुनिया के महानतम जन स्वास्थ्य चिकित्सकों में से एक, बिल फोएगे के शब्दों में, "कोई भी आपको उस बीमारी से बचाने के लिए धन्यवाद नहीं देगा जिसके बारे में उन्हें पता ही नहीं था।"

लेकिन जन स्वास्थ्य चिकित्सकों का तर्क है कि निवेश पर प्रतिफल बहुत ज़्यादा है क्योंकि टीके मृत्यु और विकलांगता को रोकते हैं, खासकर बच्चों के लिए। तो फिर हम और ज़्यादा वैक्सीन-निवारणीय बीमारियों के लिए टीके क्यों नहीं बना रहे हैं? इसकी वजह यह है कि टीकों का प्रभावी और सुरक्षित होना ज़रूरी है ताकि उनका इस्तेमाल स्वस्थ लोगों पर किया जा सके, जिससे टीके के विकास की प्रक्रिया लंबी और कठिन हो जाती है।

2020 से पहले, टीकों के प्रारंभिक विचार से लेकर लाइसेंस प्राप्त होने तक का औसत समय 10 से 15 वर्ष था, जिसमें सबसे कम समय चार वर्ष (कण्ठमाला का टीका) था। इसलिए, 11 महीनों में कोविड-19 का टीका विकसित करना एक असाधारण उपलब्धि है, जो नए वैक्सीन प्लेटफॉर्म, विशेष रूप से mRNA, पर वर्षों के मौलिक शोध से संभव हुआ है। इनमें, 2021 लास्कर क्लिनिकल मेडिकल रिसर्च अवार्ड प्राप्त करने वाले ड्रू वीसमैन और डॉ. कैटलिन कारिको का योगदान विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।

न्यूक्लिक एसिड टीकों का सिद्धांत वाटसन और क्रिक के इस केंद्रीय नियम पर आधारित है कि डीएनए का mRNA में लिप्यंतरण होता है और mRNA का प्रोटीन में अनुवाद होता है। लगभग 30 साल पहले, यह दिखाया गया था कि किसी कोशिका या किसी भी जीवित जीव में डीएनए या mRNA डालने से न्यूक्लिक एसिड अनुक्रमों द्वारा निर्धारित प्रोटीन अभिव्यक्त होंगे। इसके तुरंत बाद, न्यूक्लिक एसिड टीके की अवधारणा को मान्य किया गया, जब यह दिखाया गया कि बहिर्जात डीएनए द्वारा अभिव्यक्त प्रोटीन एक सुरक्षात्मक प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया उत्पन्न करते हैं। हालाँकि, डीएनए टीकों के वास्तविक-विश्व अनुप्रयोग सीमित रहे हैं, शुरुआत में मानव जीनोम में डीएनए को एकीकृत करने से जुड़ी सुरक्षा चिंताओं के कारण, और बाद में नाभिक में डीएनए के कुशल वितरण को बढ़ाने की कठिनाई के कारण।

इसके विपरीत, mRNA, हालांकि जल-अपघटन के प्रति संवेदनशील होता है, फिर भी इसे नियंत्रित करना आसान प्रतीत होता है क्योंकि mRNA कोशिकाद्रव्य के भीतर कार्य करता है और इसलिए इसे नाभिक में न्यूक्लिक अम्ल पहुँचाने की आवश्यकता नहीं होती। वीसमैन और कारिको द्वारा दशकों तक किए गए बुनियादी शोध, शुरुआत में अपनी प्रयोगशाला में और बाद में दो जैव-प्रौद्योगिकी कंपनियों (मॉडर्ना और बायोएनटेक) को लाइसेंस देने के बाद, mRNA वैक्सीन को वास्तविकता में बदलने में सफल रहे। उनकी सफलता की कुंजी क्या थी?

उन्होंने कई बाधाओं को पार किया। mRNA को जन्मजात प्रतिरक्षा प्रणाली पैटर्न पहचान रिसेप्टर्स (चित्र 1) द्वारा पहचाना जाता है, जिसमें टोल-जैसे रिसेप्टर परिवार के सदस्य (TLR3 और TLR7/8, जो क्रमशः डबल-स्ट्रैंडेड और सिंगल-स्ट्रैंडेड RNA को पहचानते हैं) शामिल हैं और रेटिनोइक एसिड जीन I प्रोटीन (RIG-1) मार्ग को प्रेरित करता है, जो बदले में सूजन और कोशिका मृत्यु को प्रेरित करता है (RIG-1 एक साइटोप्लाज्मिक पैटर्न पहचान रिसेप्टर है, जो छोटे डबल-स्ट्रैंडेड RNA को पहचानता है और टाइप I इंटरफेरॉन को सक्रिय करता है, जिससे अनुकूली प्रतिरक्षा प्रणाली सक्रिय होती है)। इस प्रकार, जानवरों में mRNA इंजेक्ट करने से शॉक हो सकता है, यह सुझाव देते हुए कि अस्वीकार्य दुष्प्रभावों से बचने के लिए मनुष्यों में उपयोग की जा सकने वाली mRNA की मात्रा सीमित हो सकती है।

सूजन कम करने के तरीके खोजने के लिए, वीसमैन और कारिको ने यह समझने की कोशिश की कि पैटर्न पहचान रिसेप्टर्स रोगजनक-व्युत्पन्न आरएनए और अपने स्वयं के आरएनए के बीच कैसे अंतर करते हैं। उन्होंने देखा कि कई अंतःकोशिकीय आरएनए, जैसे कि समृद्ध राइबोसोमल आरएनए, अत्यधिक रूपांतरित थे और उन्होंने अनुमान लगाया कि इन परिवर्तनों के कारण उनके अपने आरएनए प्रतिरक्षा पहचान से बच जाते हैं।

एक महत्वपूर्ण सफलता तब मिली जब वीसमैन और कारिको ने प्रदर्शित किया कि ऑरिडीन के बजाय स्यूडोऑरिडीन से mRNA को संशोधित करने से प्रतिरक्षा सक्रियण कम हो जाता है, जबकि प्रोटीन को एनकोड करने की क्षमता बरकरार रहती है। यह संशोधन प्रोटीन उत्पादन को असंशोधित mRNA की तुलना में 1,000 गुना तक बढ़ा देता है, क्योंकि संशोधित mRNA प्रोटीन काइनेज R (एक सेंसर जो RNA को पहचानता है और फिर अनुवाद आरंभ कारक eIF-2α को फॉस्फोराइलेट और सक्रिय करता है, जिससे प्रोटीन अनुवाद बंद हो जाता है) द्वारा पहचाना नहीं जा सकता। स्यूडोऑरिडाइन संशोधित mRNA, मॉडर्ना और फाइजर-बायोएनटेक द्वारा विकसित लाइसेंस प्राप्त mRNA टीकों का आधार है।

अंतिम सफलता यह निर्धारित करना था कि एमआरएनए को बिना हाइड्रोलिसिस के कैसे पैक किया जाए और इसे कोशिकाद्रव्य में कैसे पहुँचाया जाए। विभिन्न प्रकार के टीकों में विभिन्न एमआरएनए फॉर्मूलेशन का परीक्षण अन्य वायरसों के विरुद्ध किया गया है। 2017 में, ऐसे परीक्षणों से प्राप्त नैदानिक ​​साक्ष्यों ने प्रदर्शित किया कि लिपिड नैनोकणों के साथ एमआरएनए टीकों के एनकैप्सुलेशन और वितरण ने प्रतिरक्षाजनकता को बढ़ाया और साथ ही एक प्रबंधनीय सुरक्षा प्रोफ़ाइल भी बनाए रखी।

पशुओं पर किए गए सहायक अध्ययनों से पता चला है कि लिपिड नैनोकण, जल निकासी लिम्फ नोड्स में एंटीजन-प्रेजेंटिंग कोशिकाओं को लक्षित करते हैं और विशिष्ट प्रकार की कूपिक CD4 सहायक T कोशिकाओं को सक्रिय करके प्रतिक्रिया में सहायता करते हैं। ये T कोशिकाएँ एंटीबॉडी उत्पादन, दीर्घजीवी प्लाज्मा कोशिकाओं की संख्या और परिपक्व B कोशिका प्रतिक्रिया की मात्रा को बढ़ा सकती हैं। वर्तमान में लाइसेंस प्राप्त दोनों COVID-19 mRNA टीके लिपिड नैनोकणों के फॉर्मूलेशन का उपयोग करते हैं।

सौभाग्य से, बुनियादी अनुसंधान में ये प्रगति महामारी से पहले ही हो चुकी थी, जिससे दवा कंपनियों को अपनी सफलता को और आगे बढ़ाने का मौका मिला। mRNA टीके सुरक्षित, प्रभावी और बड़े पैमाने पर उत्पादित होते हैं। mRNA टीके की 1 अरब से ज़्यादा खुराकें दी जा चुकी हैं, और 2021 और 2022 में उत्पादन को 2-4 अरब खुराक तक बढ़ाना COVID-19 के खिलाफ वैश्विक लड़ाई के लिए बेहद ज़रूरी होगा। दुर्भाग्य से, इन जीवन रक्षक उपकरणों तक पहुँच में काफ़ी असमानताएँ हैं, क्योंकि mRNA टीके वर्तमान में ज़्यादातर उच्च आय वाले देशों में ही दिए जाते हैं; और जब तक टीकों का उत्पादन अपने चरम पर नहीं पहुँच जाता, असमानता बनी रहेगी।

व्यापक रूप से, mRNA टीकाकरण के क्षेत्र में एक नई सुबह का वादा करता है, जो हमें अन्य संक्रामक रोगों को रोकने का अवसर देता है, जैसे कि फ्लू के टीकों में सुधार करना, और मलेरिया, एचआईवी और तपेदिक जैसी बीमारियों के लिए टीके विकसित करना जो बड़ी संख्या में रोगियों को मारते हैं और पारंपरिक तरीकों से अपेक्षाकृत अप्रभावी हैं। कैंसर जैसी बीमारियाँ, जिन्हें पहले टीका विकास की कम संभावना और व्यक्तिगत टीकों की आवश्यकता के कारण निपटना मुश्किल माना जाता था, अब टीकों के विकास के लिए विचार किया जा सकता है। mRNA केवल टीकों के बारे में नहीं है। आज तक हमने रोगियों में mRNA की अरबों खुराकें डाली हैं, उनकी सुरक्षा सिद्ध हुई है, जिससे अन्य RNA उपचारों जैसे प्रोटीन प्रतिस्थापन, RNA हस्तक्षेप और CRISPR-Cas (अंतर-अंतरालित लघु पैलिंड्रोमिक दोहराव और संबंधित Cas एंडोन्यूक्रेनेसिस के नियमित समूह) जीन संपादन का मार्ग प्रशस्त हुआ है।

वीसमैन और कारिको की वैज्ञानिक उपलब्धियों ने लाखों लोगों की जान बचाई है, और कारिको का करियर सफ़र दिल को छू लेने वाला है, इसलिए नहीं कि यह अनोखा है, बल्कि इसलिए कि यह सार्वभौमिक है। एक पूर्वी यूरोपीय देश की एक आम नागरिक, वह अपने वैज्ञानिक सपनों को पूरा करने के लिए संयुक्त राज्य अमेरिका आ गई, लेकिन उसे अमेरिकी कार्यकाल प्रणाली, वर्षों तक अनिश्चित शोध निधि और पदावनति से जूझना पड़ा। प्रयोगशाला को चालू रखने और अपना शोध जारी रखने के लिए वह वेतन में कटौती करने को भी तैयार हो गई। कारिको का वैज्ञानिक सफ़र कठिन रहा है, जिससे शिक्षा जगत में काम करने वाली कई महिलाएँ, अप्रवासी और अल्पसंख्यक परिचित हैं। अगर आपको कभी डॉ. कारिको से मिलने का सौभाग्य मिला है, तो वह विनम्रता के अर्थ को साकार करती हैं; हो सकता है कि यह उनके अतीत की कठिनाइयाँ हों जो उन्हें ज़मीन से जुड़े रखती हैं।

वीसमैन और कारिको की कड़ी मेहनत और महान उपलब्धियाँ वैज्ञानिक प्रक्रिया के हर पहलू का प्रतिनिधित्व करती हैं। कोई कदम नहीं, कोई मील नहीं। उनका काम लंबा और कठिन है, जिसके लिए दृढ़ता, बुद्धिमत्ता और दूरदर्शिता की आवश्यकता है। हालाँकि हमें यह नहीं भूलना चाहिए कि दुनिया भर में अभी भी बहुत से लोगों के पास टीके नहीं हैं, हममें से जो लोग कोविड-19 के खिलाफ टीका लगवाने के लिए भाग्यशाली हैं, वे टीकों के सुरक्षात्मक लाभों के लिए आभारी हैं। उन दो बुनियादी वैज्ञानिकों को बधाई जिनके उत्कृष्ट कार्य ने mRNA टीकों को वास्तविकता बना दिया है। मैं कई अन्य लोगों के साथ मिलकर उनके प्रति अपनी असीम कृतज्ञता व्यक्त करता हूँ।