एशियाई हृदय रोगों के अध्ययन और उपचारों को अनुकूल बनाने के लिए सिंगापुर में स्टेम सेल केंद्र खुला

5 मिलीलीटर रक्त का नमूना हृदय रोग को समझने का नया नजरिया देता है

सिंगापुर ने एशियाई हृदय रोगों पर स्टेम सेल अनुसंधान के लिए समर्पित अपना पहला केंद्र खोला है। यह नेशनल हार्ट सेंटर सिंगापुर (NHCS) की उस लाइब्रेरी पर आधारित है, जिसमें मरीजों की कोशिकाओं से बने 40 से अधिक रोग मॉडल हैं। इसका उद्देश्य समझना है कि हृदय रोग एशियाई मरीजों को अलग तरह से क्यों प्रभावित करता है और उनकी जैविक विशेषताओं के अनुकूल बेहतर उपचार खोजना।

सेंटर फॉर इंटीग्रेटिव ह्यूमन सेल रिसर्च एंड ट्रांसलेशन (CIPHER) का शुभारंभ 16 अक्टूबर को स्वास्थ्य राज्य मंत्री टैन कियात हाउ ने द रिट्ज-कार्लटन मिलेनिया सिंगापुर में आयोजित NHCS के छठे हार्ट टू हार्ट गाला में किया। इसके शोधकर्ता केवल 5 मिलीलीटर रक्त से शुरुआत कर सकते हैं, उस नमूने की कोशिकाओं को फिर से प्रोग्राम करके स्टेम सेल बना सकते हैं और प्रयोगशाला में अध्ययन के लिए उनसे धड़कती हृदय मांसपेशी कोशिकाएं विकसित कर सकते हैं।

CIPHER के उप निदेशक, नेशनल हार्ट रिसर्च इंस्टीट्यूट सिंगापुर (NHRIS) और NHCS के प्रमुख अन्वेषक क्रिशन रामचंद्र ने कहा कि एशियाई मरीजों को हृदय रोग पहले होता है, उनमें बीमारी के अलग-अलग स्वरूप दिखते हैं और पश्चिमी मरीजों की तुलना में उनके नतीजे अक्सर खराब होते हैं। इसके बावजूद, उपचारों के पीछे रहे अधिकांश अनुसंधान में पशुओं और पश्चिमी आबादी की जीवविज्ञान पर भरोसा किया गया है।

यह केंद्र कई तरह के अनुसंधानों को एक साथ लाता है: अलग-अलग मरीजों की बीमारियों की विशेषताओं वाले मॉडल, मानव कोशिकाओं पर दवाओं का परीक्षण और एक छोटा हृदय कक्ष, जिसे विफल हो रहे हृदय की चुनिंदा विशेषताओं को दोहराने के लिए बनाया गया है। केंद्र के शुभारंभ के साथ ही 25 लाख डॉलर के अलग अनुदान से एक प्रोफेसरशिप स्थापित की गई, जो हृदय और छाती की सर्जरी के अनुसंधान तथा भविष्य के सर्जिकल नेतृत्वकर्ताओं को सहयोग देगी।

एशियाई मरीजों की जीवविज्ञान का अध्ययन क्यों?

सिंगापुर के चीनी, मलय और भारतीय समुदाय शोधकर्ताओं को विभिन्न एशियाई आबादियों में हृदय और रक्तवाहिका संबंधी रोगों का अध्ययन करने का अवसर देते हैं। CIPHER के निदेशक डेरेक हाउज़नलॉय ने कहा कि यह विविधता केंद्र को यह देखने में सक्षम बनाती है कि खास जातीय समूहों में बीमारी किस तरह सामने आती है, न कि एशियाई मरीजों को एक ही जैविक श्रेणी मानकर।

शोधकर्ता उन प्रक्रियाओं की पहचान करना चाहते हैं जो इन अंतरों के पीछे हैं। रोग मॉडल से उन्हें यह जांचने में मदद मिल सकती है कि हृदय कोशिकाएं कैसे काम करती हैं, ऊर्जा का उपयोग कैसे करती हैं और दवा पर कैसी प्रतिक्रिया देती हैं। इन अवलोकनों से उपचार का लक्ष्य पता चल सकता है, यानी ऐसी जैविक प्रक्रिया जिसे कोई दवा बदल सकती है।

इसकी जरूरत काफी बड़ी है। शुभारंभ के समय बताए गए आंकड़ों के अनुसार, सिंगापुर में हृदय रोग और स्ट्रोक से हर दिन करीब 23 लोगों की मौत होती है और 2025 में कुल मौतों में से हर तीन में एक का कारण हृदय और रक्तवाहिका संबंधी रोग था। CIPHER का काम मरीजों की जीवविज्ञान की अधिक विस्तृत समझ को उनकी देखभाल के लिए उपयोगी विकल्पों में बदलना है।

रक्त कोशिकाओं से धड़कती हृदय कोशिकाएं कैसे बनती हैं

शोधकर्ता विशिष्ट कोशिकाओं को प्रेरित बहुशक्तिशाली स्टेम कोशिकाओं में बदलने के लिए रीप्रोग्रामिंग नाम की प्रक्रिया का उपयोग करते हैं। इसके बाद इन स्टेम कोशिकाओं को हृदय मांसपेशी कोशिकाओं समेत अन्य प्रकार की कोशिकाओं में विकसित होने का निर्देश दिया जा सकता है। सरल शब्दों में, वैज्ञानिक किसी कोशिका की पहचान को रीसेट करके उसे एक अलग काम के लिए तैयार करते हैं।

इस तरह रक्त का नमूना हृदय का हिस्सा निकाले बिना मरीज के हृदय रोग का अध्ययन करने का तरीका देता है। इससे बनी कोशिकाओं में मरीज की आनुवंशिक पृष्ठभूमि बनी रहती है और वे प्रयोगशाला में उसकी बीमारी की विशेषताओं को दोहरा सकती हैं।

रामचंद्र ने इस तरीके की अहमियत बताई:

"जब हम मरीज के अपने खून से हृदय मांसपेशी कोशिका विकसित करते हैं और उसे एक डिश में धड़कते हुए देखते हैं, जहां वह उस मरीज की बीमारी लिए होती है, तो हम ऐसी चीज देख रहे होते हैं जिसकी नकल कोई पशु मॉडल नहीं कर सकता," क्रिशन ने कहा।

रक्त के नमूनों की ओर बढ़ने से मरीजों के लिए नमूना लेना भी आसान हो जाता है। दिसंबर 2023 में रामचंद्र ने बताया था कि टीम ने त्वचा के नमूने लेना बंद कर दिया था, क्योंकि यह प्रक्रिया चीर-फाड़ वाली थी और छोटा निशान छोड़ सकती थी। इसके बजाय मरीजों की जांच के लिए आने पर उनका रक्त लिया जा सकता था।

40 से अधिक मॉडल शुरुआती लाइब्रेरी का आधार

NHCS ने मरीजों से प्राप्त 40 से अधिक मॉडल विकसित किए हैं, जो CIPHER के अनुसंधान कार्यक्रम की नींव हैं। इनमें हृदय विफलता, अरिदमोजेनिक विकार और कार्डियोमायोपैथी जैसी स्थितियां शामिल हैं।

हृदय विफलता का अर्थ है कि हृदय शरीर की जरूरत के मुताबिक प्रभावी ढंग से रक्त नहीं पहुंचा पाता। कार्डियोमायोपैथी हृदय की मांसपेशी का रोग है, जिसमें मांसपेशी खिंच सकती है, मोटी हो सकती है या सख्त हो सकती है। इन बदलावों से रक्त पंप करना मुश्किल हो सकता है।

शोधकर्ताओं ने जिन आनुवंशिक अरिदमोजेनिक स्थितियों का जिक्र किया, उनमें हृदय की मांसपेशी कोशिकाएं ठीक से आपस में जुड़ी नहीं रह पातीं और धीरे-धीरे उनकी जगह निशान ऊतक और वसा ले लेते हैं। ऐसे बदलाव दिल की धड़कन को नियमित रखने वाले विद्युत संकेतों में बाधा डाल सकते हैं।

अलग-अलग स्थितियों को समेटने वाली लाइब्रेरी वैज्ञानिकों को रोग की जांच के कई तरीके देती है। वे कोशिकाओं में होने वाली गड़बड़ियों का अध्ययन कर सकते हैं, संभावित उपचारों पर प्रतिक्रियाओं की तुलना कर सकते हैं और बेहतर प्रतिक्रिया से जुड़ी जैविक विशेषताएं खोज सकते हैं।

मरीजों को देने से पहले दवाओं का परीक्षण

हाउज़नलॉय ने कहा कि CIPHER के सेल प्लेटफॉर्म का उपयोग दवाओं का परीक्षण करने और हृदय की कार्यप्रणाली तथा मेटाबॉलिज्म पर उनके असर का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है। मेटाबॉलिज्म उन रासायनिक प्रक्रियाओं को कहते हैं जिनसे कोशिकाएं ऊर्जा प्राप्त करती और उसका उपयोग करती हैं। लक्ष्य उपचारों की अधिक सटीक पहचान करना है, जिसमें यह पता लगाना भी शामिल है कि किन मरीजों को उनसे लाभ मिल सकता है।

एक दवा किसी मरीज की मदद कर सकती है, जबकि दूसरे पर उसका असर कमजोर हो सकता है। मरीज के नमूने से विकसित कोशिकाओं पर दवा का परीक्षण शोधकर्ताओं को यह समझने में मदद कर सकता है कि किसी व्यक्ति को बेअसर दवा देने या अनचाहे दुष्प्रभावों के जोखिम में डालने से पहले ऐसी भिन्नता क्यों होती है।

इस संदर्भ में, व्यक्तिगत उपचार का अर्थ है कि देखभाल को संबंधित व्यक्ति की जैविक विशेषताओं के अधिक अनुरूप बनाया जाए। यही अनुसंधान व्यापक उद्देश्य भी पूरा कर सकता है: कई मरीजों में मौजूद बीमारी के किसी साझा तंत्र की खोज से ऐसा उपचार मिल सकता है जो बड़े समूह के लिए उपयोगी हो।

शुभारंभ की घोषणा में यह नहीं बताया गया कि CIPHER के मॉडल नियमित रूप से दवाएं लिखने में कब मदद करने लगेंगे या उनसे कोई नई स्वीकृत दवा कब तैयार होगी। फिलहाल काम बीमारी को समझने और संभावित उपचारों को परखने पर केंद्रित है।

ह्यूमन हार्ट-इन-अ-जॉर से क्या मिलता है

CIPHER, क्लिनिकल चरण की बायोफार्मास्यूटिकल कंपनी मेडेरा इंक. के साथ मिलकर ह्यूमन हार्ट-इन-अ-जॉर पर भी काम कर रहा है। यह जैव-अभियांत्रिकी से बना मानव हृदय का निलय कक्ष है, जिसका आकार उंगली के पोर जितना है। निलय हृदय के मुख्य पंपिंग कक्षों में से एक होता है। इस छोटे मॉडल को हृदय रोग की चुनिंदा विशेषताएं दोहराने के लिए बनाया गया है।

दिसंबर 2023 में बताए गए पहले के काम में NHCS और स्टेम सेल जैव-प्रौद्योगिकी कंपनी नोवोहार्ट शामिल थे। उस परियोजना का ध्यान हृदय विफलता से पीड़ित एशियाई मरीजों की कोशिकाओं से छोटे मॉडल बनाने पर था। ये कोशिकाएं उनके रक्त से विकसित की गई थीं।

इस प्रक्रिया में कोशिकाओं के चारों ओर एक भौतिक संरचना बनाई जाती है। शोधकर्ता उन्हें कोलेजन और सहायक सामग्रियों वाले जेल में रखते हैं और फिर इस मिश्रण को एक सांचे के चारों ओर आकार देते हैं। कोशिकाएं ऊतक बनाती हैं और सांचा हटाने पर एक खोखला कक्ष बचता है, जो धड़क और पंप कर सकता है।

यह कक्ष शोधकर्ताओं को डिश में रखी अलग-अलग कोशिकाओं की धड़कन से आगे के माप देता है। वे संकुचन, शिथिलन और दबाव का अध्ययन कर सकते हैं, जो शरीर में रक्त पहुंचाने के हृदय के काम से सीधे जुड़े पहलू हैं। CIPHER के शुभारंभ पर इस छोटे मॉडल को एशिया में अपनी तरह का पहला बताया गया।

उन हृदयों पर ध्यान जो भरने में जूझते हैं

दिसंबर 2023 में बताई गई परियोजना का लक्ष्य संरक्षित इजेक्शन फ्रैक्शन वाली हृदय विफलता थी। कहा गया कि यह स्थिति हृदय विफलता के आधे मामलों के लिए जिम्मेदार है। इजेक्शन फ्रैक्शन से पता चलता है कि हर धड़कन के साथ निलय से कितना अनुपात में रक्त बाहर निकलता है।

हृदय विफलता के इस प्रकार में यह अनुपात सामान्य सीमा में रह सकता है, जबकि हृदय की मांसपेशी इतनी सख्त होती है कि वह ठीक से शिथिल होकर रक्त से भर नहीं पाती। इसलिए हृदय ठीक-ठाक सिकुड़ने के बावजूद शरीर की जरूरतें पूरी करने के लिए पर्याप्त रक्त नहीं पहुंचा सकता।

सिकुड़ने और शिथिल होने वाला छोटा कक्ष इस समस्या का अध्ययन करने का तरीका देता है। शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि दबाव के माप और अन्य अवलोकन उन्हें बीमारी को अधिक सटीकता से दोहराने और संभावित दवाओं की पहचान करने में मदद करेंगे।

NHCS को एशियाई हृदय विफलता मरीजों के लिए दवा खोज अनुसंधान हेतु एजेंसी फॉर साइंस, टेक्नोलॉजी एंड रिसर्च से 50 लाख डॉलर का इंडस्ट्री अलाइनमेंट फंड – इंडस्ट्री कोलैबोरेशन प्रोजेक्ट पुरस्कार मिला। दिसंबर 2023 की रिपोर्ट के अनुसार, सार्वजनिक अस्पतालों में हृदय संबंधी भर्ती के 17 प्रतिशत मामले हृदय विफलता के थे, जो इस चिकित्सकीय जरूरत का पैमाना दिखाता है।

अनुसंधान की जड़ें 2009 तक जाती हैं

CIPHER ऐसे काम पर आधारित है जो नया केंद्र खुलने से काफी पहले शुरू हो गया था। NHCS ने अपने 2011 के अनुसंधान संबंधी ऐलान में, जो 15 सितंबर को प्रकाशित हुआ था, मरीजों की त्वचा से धड़कती हृदय मांसपेशी कोशिकाएं बनाने का विवरण दिया। इसके लिए ऐसी विधि अपनाई गई थी जिसमें प्रेरित बहुशक्तिशाली स्टेम कोशिकाएं बनाने के लिए वायरस का इस्तेमाल नहीं हुआ।

यह परियोजना 2009 से चल रही थी। इसकी टीम में 15 सदस्य थे, जिनमें तीन चिकित्सक-वैज्ञानिक और पांच अनुसंधान वैज्ञानिक शामिल थे। पांच साल के लिए करीब 90 लाख डॉलर के नेशनल रिसर्च फाउंडेशन अनुदान से इसे सहयोग मिला। NHCS ने रोग मॉडल बनाने और व्यक्तिगत दवा परीक्षण को इसके संभावित उपयोग बताया।

• 2009: NHCS टीम ने स्टेम सेल परियोजना शुरू की, जिसका बाद में आधिकारिक घोषणा में जिक्र हुआ।
• 15 सितंबर, 2011: NHCS ने मरीजों की त्वचा से विकसित धड़कती हृदय कोशिकाओं की घोषणा की।
• 4 दिसंबर, 2023: छोटे हृदय मॉडल की परियोजना का विवरण दिया गया, जिसमें एशियाई मरीजों और संरक्षित इजेक्शन फ्रैक्शन वाली हृदय विफलता पर ध्यान था।
• 16 अक्टूबर: CIPHER ने मरीजों से प्राप्त 40 से अधिक मॉडलों के अनुसंधान आधार के साथ काम शुरू किया।

2011 की घोषणा में सिंगापुर में हर साल हृदय विफलता के करीब 5,000 मरीजों के अस्पताल में भर्ती होने और NHCS में करीब 1,000 मामलों का इलाज होने का अनुमान दिया गया था। ये ऐतिहासिक आंकड़े बताते हैं कि शोधकर्ताओं ने क्षतिग्रस्त हृदय मांसपेशी और दवाओं पर अलग-अलग मरीजों की प्रतिक्रिया का अध्ययन करने के तरीके क्यों खोजे।

25 लाख डॉलर का अनुदान सर्जरी अनुसंधान को सहयोग देगा

सिंगहेल्थ ड्यूक-NUS एकेडमिक मेडिसिन सेंटर ने शुभारंभ के अवसर पर टोंग मिंग चुआन प्रोफेसरशिप इन कार्डियोथोरेसिक सर्जरी की भी घोषणा की। टोंग की ओर से दिए गए 25 लाख डॉलर के अनुदान से स्थापित इस प्रोफेसरशिप का आवंटन ड्यूक-NUS मेडिकल स्कूल अपने कार्डियोवैस्कुलर साइंसेज एकेडमिक क्लिनिकल प्रोग्राम के तहत करेगा।

टोंग, कार्डियोथोरेसिक और वैस्कुलर सर्जन हैं और माउंट एलिजाबेथ मेडिकल सेंटर में निजी प्रैक्टिस करते हैं। वे NHCS में विजिटिंग कंसल्टेंट भी हैं। सिंगापुर जनरल अस्पताल में 1981 से 1992 के दौरान उन्होंने हृदय संबंधी प्रक्रियाओं को शुरू करने में अहम भूमिका निभाई। वे 1990 में सिंगापुर के पहले हृदय प्रत्यारोपण में शामिल थे और 2000 में देश का पहला फेफड़ा प्रत्यारोपण करने वाली टीम का हिस्सा थे।

इस प्रोफेसरशिप का उद्देश्य सर्जरी अनुसंधान, चिकित्सकीय उत्कृष्टता और भविष्य के सर्जिकल नेतृत्वकर्ताओं के विकास को सहयोग देना है। NHCS के मुख्य कार्यकारी येओ खुंग कियोंग ने इसे और CIPHER को एक-दूसरे का पूरक प्रयास बताया: एक वैज्ञानिक अनुसंधान को मरीजों की जीवविज्ञान से जोड़ता है, जबकि दूसरा ऐसे सर्जन तैयार करता है जो नई उपलब्धियों को मरीजों की देखभाल तक पहुंचा सकें।

टैन कियात हाउ, स्वास्थ्य राज्य मंत्री जिन्होंने CIPHER का शुभारंभ किया, ने इस काम को सिंगापुर में रोकथाम, पहले हस्तक्षेप और लोगों को स्वस्थ तथा स्वतंत्र बनाए रखने पर बढ़ते जोर के संदर्भ में रखा। उन्होंने बताया कि नवाचार का मूल्यांकन कैसे होना चाहिए:

नवाचार इस बदलाव में मदद कर सकता है, लेकिन उसका मूल्य इस बात से नहीं आंका जाता कि तकनीक कितनी उन्नत है। उसे इस बात से मापा जाता है कि वह मरीजों के लिए क्या बदलती है।

मुख्य बातें

• CIPHER 16 अक्टूबर को मानव स्टेम सेल मॉडल की मदद से एशियाई हृदय और रक्तवाहिका संबंधी रोगों का अध्ययन करने के लिए खुला।
• शोधकर्ता 5 मिलीलीटर रक्त के नमूने से स्टेम सेल और फिर धड़कती हृदय मांसपेशी कोशिकाएं बना सकते हैं।
• मरीजों से प्राप्त NHCS के 40 से अधिक मॉडल केंद्र के अनुसंधान की नींव हैं।
• हृदय का छोटा कक्ष शोधकर्ताओं को पंपिंग, शिथिलन और दबाव का अध्ययन करने तथा संभावित उपचारों का परीक्षण करने देता है।
• NHCS ने सितंबर 2011 में त्वचा से धड़कती हृदय कोशिकाएं बनाने के पहले के काम का विवरण दिया था।
• 25 लाख डॉलर के अलग अनुदान से टोंग मिंग चुआन प्रोफेसरशिप इन कार्डियोथोरेसिक सर्जरी स्थापित की गई।