लस निर्मितीसाठी कोविड -१९ जीवाशास्त्रामधील रचनात्मक अभ्यास (सौरभ सुभाष केदार, प्रा. ऋषिकेश औताडे)

COVID-19 कारणीभूत व्हायरसच्या स्पाइक प्रोटीनची अणू-स्तरीय रचना.

(छायाचित्र: मॅक्लेलन लॅब, टेस्टिक्स युनिव्हर्सिटी ऑफ ऑस्टिन)

        चीनमध्ये कोरोना व्हायरसच्या नाविन्य प्रकारात नुकत्याच झालेल्या कोविड -१९ च्या उद्रेकामुळे त्याचा प्रसार कमी  करत रोखण्यासाठी व्यापक जागतिक प्रयत्नास सुरुवात झाली आहे. त्या प्रयत्नांना न जुमानता, गेल्या महिन्याभरात हा विषाणू चीनच्या बाहेर अनेक देशांमध्ये व प्रदेशात पसरला जाऊ लागला आहे.

       अलीकडेच चीन किंवा विषाणू पसरत असलेल्या इतर देशांतून आलेल्या इतरांशी कोणताही संपर्क आला नसलेले तसेच देशाबाहेर प्रवास न केलेल्या काही बाधित व्यक्तींच्या लागणीची अमेरिकेत प्रकरणे नुकतेच समोर आली आहेत.

      एनआयएच (NIH) आणि इतर यू.एस.च्या सार्वजनिक आरोग्य संस्था उच्च सतर्कतेपणे असून त्यांनी आवश्यक असलेली सर्व संसाधने एकत्रित केली आहेत, परंतु जीवन-बचाव हस्तक्षेपांच्या विकासात उपचार आणि बचाव आघाडीवर अलीकडेच काही उत्साहवर्धक बातम्या आल्या. रेकॉर्ड टाइममध्ये, एनआयएच-अनुदानीत संशोधकांच्या पथकाने लसीच्या विकासासाठी प्रथिने लक्ष्यित होण्याचे प्रथम अणु-प्रमाणात नकाशा तयार केले आहे.

        नवीन कोरोना व्हायरसवरील तथाकथित स्पाइक प्रोटीन आहे ज्यामुळे कोविड -१९ होतो. वरील आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, चमकदार पृष्ठभागाच्या परिशिष्ट (हिरव्या) च्या भागामुळे व्हायरस मानवी पेशींवर रिसेप्टर बांधू शकतो, ज्यामुळे स्पाइकच्या इतर भागाला विषाणू आणि मानवी पेशी पडतात. व्हायरसमध्ये पेशींमध्ये प्रवेश करण्यासाठी आणि त्यांना संक्रमित करण्यासाठी या प्रक्रियेची आवश्यकता आहे.

      या स्पाइक प्रोटीनवर आधारित लसीच्या अभ्यासाठी उंदरांमधील प्रीक्लिनिकल अभ्यास आधीच एनआयएचच्या लसीकरण संशोधन केंद्रात (VRC) चालू आहे, हा राष्ट्रीय अलर्जी आणि संसर्गजन्य रोग संस्थेचा भाग आहे. लोकांमध्ये या लसीची प्रारंभिक अवस्थाच्या क्लिनिकल चाचणी या आठवड्यात सुरू होण्याची अपेक्षा आहे. परंतु त्यानंतर सुरक्षा आणि कार्यक्षमतेची चाचणी घेण्यासाठी आणि नंतर कोट्यवधी डोस तयार करण्यासाठी आणखी बरेच टप्पे केले जातील. सुरक्षित आणि प्रभावी लस व्यापक उपयोजनासाठी तयार होण्यास किमान आणखी एक वर्ष घेईल.

     कोरोना व्हायरस हे व्हायरसचे एक मोठे कुटुंब आहे, ज्यामध्ये निरोगी मानवांमध्ये “सामान्य सर्दी” साठी कारणीभूत असलेल्या काहीं व्हायरसचा समावेश आहे. खरं तर, हे विषाणू जगभरात आढळतात आणि प्रौढांमधे अप्पर रेस्पीरेटरी ट्रॅक्ट इन्फेक्शनपैकी 30 टक्के आहेत. कोविड -१९ चा हा उद्रेक अलीकडच्या काही वर्षांत तिसऱ्यांदा झाला आहे. आणि काही लोकांमध्ये कोरोनाव्हायरस गंभीर आजार व मृत्यूला कारणीभूत ठरला आहे. पूर्वीच्या कोरोनाव्हायरसच्या उद्रेकात सार्स (Severe Acute Respiratory syndrome) समाविष्ट होता, जो २००२ च्या उत्तरार्धात उदयास आला आणि दोन वर्षांनंतर अदृश्य झाला, आणि २०१२ मध्ये उदयास आलेला मेर्स (Middle East Respiratory syndrome) थोड्या प्रमाणात लोकांवर परिणाम करीत आहे.

     कोविड -१९ उदभवल्यानंतर लवकरच नवीन कोरोना व्हायरस, जे सार्स जवळचे आहे, त्याचे कारण म्हणून ओळखता आले. आता ऑस्टिन येथील टेक्सास विद्यापीठात शिक्षण घेत असलेले आणि व्हीआरसीचे माजी विद्यार्थी एनआयएच-द्वारा अनुदानीत संशोधक तयार होते. ते स्पाइक प्रथिनांवर विशेष लक्ष देऊन वर्षानुवर्षे एनआयएआयडी (NIAID) संशोधकांच्या सहकार्याने कोरोनव्हायरसचा अभ्यास करीत होते.

      चीनी शास्त्रज्ञांनी विषाणूचा पहिला जीनोम क्रम कळविल्यानंतर दोनच आठवड्यांनंतर मॅकॅलन आणि त्याच्या सहकाऱ्यांनी त्याच्या स्पाइक प्रोटीनचे नमुने तयार केले आणि तयार केले. महत्त्वाचे म्हणजे, यापूर्वी त्याच्या कार्यसंघाने कोरोनाव्हायरस स्पाइक प्रोटीनला एक आकारात लॉक करण्याची पद्धत विकसित केली आहे ज्यामुळे उच्च रिझोल्यूशन इमेजिंग टूल क्रायो-इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोपी (High Resolution imaging tool cryo- electron Microscopy) च्या सहाय्याने रचनात्मक विश्लेषण करणे आणि लसीच्या विकासाच्या प्रयत्नांमध्ये त्यांचा वापर करणे सोपे झाले.

     मानवी पेशीमध्ये संक्रमित होण्यापूर्वी फ्युज प्रोटीन आकार घेत असलेल्या आकारात लॉक लावल्यानंतर, संशोधकांनी त्याचे अणु-स्तरीय 3 डी स्ट्रक्चरल नकाशा केवळ 12 दिवसात पुन्हा तयार केला. आणि कोविड -१९ कारणीभूत व्हायरसवरील स्पाइक प्रोटीन त्याच्या जवळच्या नातेवाईक सार्स विषाणूसारखेच आहे. हे विषाणू सार्स विषाणूपेक्षा मानवी पेशींना अधिक घट्टपणे बांधलेले दिसते, जे नवीन कोरोना व्हायरस एका व्यक्तीकडून दुसऱ्या व्यक्तीकडे सहजतेने प्रामुख्याने श्वसन संक्रमणाद्वारे दिसून येते हे स्पष्ट होते, त्यांचे रिझल्ट, विज्ञानात प्रकाशित झाले आहेत.

       स्थीर स्पाइक प्रोटीन हे प्रोबप्रमाणे वापरून कोविड -१९ मधून पुनर्प्राप्त झालेल्या लोकांकडून नैसर्गिकरित्या प्रतिपिंडे (Antibodies) निर्माण करून अशा अँटी बॉडीज अशा,आरोग्य सेवा कामगार तसेच जे लोक व्हायरसच्या संपर्कात आले आहे अशा लोकांच्या वापरण्याची  मॅकलेलनचा संशोधन गट आणि त्याचे एनआयएआयडी व्हीआरसी (NIAID- VRC)  योजना आखत आहेत.    

       एनआयएआयडी (NIAID) आता, मॉडेर्ना बायोटेक्नॉलॉजी कंपनी, केंब्रिज बरोबर काम करत आहे. प्रथिने बनवण्यासाठी टेम्पलेट्स म्हणून मेसेंजर आरएनए (m- RNA), काम करणारे रेणू वापर केला जात आहे.

        लस निर्मितीच्या विकासासाठी नवीन निष्कर्षांचा वापर करण्यासाठी रोगप्रतिकारक आणि प्रतिपिंडे (Antibodies) तयार करण्यासाठी अशा प्रकारे शरीरात स्पाइक प्रथिने तयार करण्याचे निर्देशित करण्याचे ध्येय आहे. लोकांमध्ये लसची लवकर नैदानिक चाचणी येत्या आठवड्यात सुरू होण्याची अपेक्षा आहे. इतर लसीचा वापर केला जात आहे.

        दरम्यान, कोविड -१९ च्या प्रयोगात्मक उपचाराचे मूल्यांकन करण्यासाठी अमेरिकेतील प्रथम नैदानिक चाचणी विद्यापीठाच्या नेब्रास्का मेडिकल सेंटरच्या बायोकॉन्टेन्मेंट युनिटमध्ये आधीच सुरू आहे. कोविड -१९ चे निदान झालेल्या रुग्णालयात दाखल केलेल्या प्रौढांमध्ये प्रायोगिक अँटीव्हायरल ड्रग रीमॅडेव्हिव्हिरच्या सुरक्षा आणि एनआयएच-प्रायोजित (NIH Sponsered) चाचणीच्या कार्यक्षमतेचे मूल्यांकन करेल. पहिला सहभागी एक अमेरिकन आहे जो जपानमधील डायमंड प्रिन्सेस क्रूझ जहाजावर अलग ठेवल्यानंतर तो घरी परतला होता.

    नमूद केल्यानुसार अमेरिकेत कोविड -१९ चा धोका सध्या कमी आहे, परंतु परिस्थिती वेगाने बदलत आहे. फ्लूसारखे ताप, खोकला आणि श्वासोच्छ्वास घेण्यागोदर व्हायरस समोर राहतात आणि ते इतरांकडे संक्रमित होतात हे खूप आव्हानात्मक आहे की खरं तर, विषाणूचा संसर्ग झालेले लोक दोन आठवड्यांपर्यंत कोणतीही लक्षणे दर्शवू शकत नाहीत, आणि ते अनेकांना संक्रमित करतात.

     येत्या आठवड्या-महिन्यांत हा प्रादुर्भाव वाढत असताना, आपणास खात्री असेलच की एनआयएच आणि इतर यू.एस. सार्वजनिक आरोग्य संस्था या विषाणू नष्ट काढण्यासाठी आणि चांगले निदान, उपचार आणि लस विकसित करण्यासाठी पूर्ण वेगाने कार्यरत आहेत.

संदर्भ

१.    राष्ट्रीय अलर्जी आणि संसर्गजन्य रोग संस्था

२.    एनआयएचच्या लसीकरण संशोधन केंद्र

मांडणी आणि अनुवाद

 सौरभ सुभाष केदार

मार्गदर्शन

प्रा. ऋषिकेश औताडे