जब लोग बोटुलिनम टॉक्सिन सुनते हैं, तो वे अक्सर दो चीजों में से एक सोचते हैं: एक कॉस्मेटिक जो भौंहों को गायब कर देता है या एक घातक जहर होता है।

लेकिन "चमत्कार जहर," जैसा कि यह भी ज्ञात है, एफडीए द्वारा क्रोनिक माइग्रेन, अनियंत्रित निमिष और कुछ मांसपेशियों में ऐंठन जैसी विकृतियों के एक सूट के इलाज के लिए एफडीए द्वारा अनुमोदित किया गया है। और अब, हार्वर्ड विश्वविद्यालय और ब्रॉड इंस्टीट्यूट के शोधकर्ताओं की एक टीम ने पहली बार साबित किया है कि वे प्रयोगशाला में विष को अलग-अलग प्रोटीनों की एक किस्म को लक्षित करने के लिए तेजी से विकसित कर सकते हैं, जो कि बीस्पोक, सुपर-चयनात्मक प्रोटीन का एक सूट बनाते हैं न्यूरोरेजेनेरेशन में सहायता करने की क्षमता के साथ प्रोटीज, विकास हार्मोन को विनियमित, शांत सूजन, या साइटोकिन तूफान नामक जीवन-धमकाने वाली प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को कम कर देता है।

"सिद्धांत में, संख्या और प्रकार की स्थितियों के लिए वास्तव में उच्च छत है जहां आप हस्तक्षेप कर सकते हैं," ट्रैविस ब्लम ने कहा, रसायन विज्ञान और रासायनिक जीवविज्ञान विभाग में पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता और अध्ययन में पहले लेखक विज्ञान। अध्ययन मिन डोंग, हार्वर्ड मेडिकल स्कूल के एक एसोसिएट प्रोफेसर और डेविड लियू, प्राकृतिक विज्ञान के थॉमस डडली कैबोट प्रोफेसर, एक हॉवर्ड ह्यूजेस मेडिकल इंस्टीट्यूट के अन्वेषक और ब्रॉड के एक प्रमुख संकाय सदस्य के सहयोग से हुआ था। संस्थान।

एक साथ, टीम ने दो प्रथम स्थान हासिल किए: उन्होंने सफलतापूर्वक प्रोटीज-एंजाइमों को पुन: उत्पन्न किया जो प्रोटीन को काटते हैं या तो सक्रिय करते हैं या उन्हें निष्क्रिय कर देते हैं - पूरी तरह से नए प्रोटीन लक्ष्यों को काटने के लिए, यहां तक ​​कि शुरुआती प्रोटीज के मूल लक्ष्यों के लिए बहुत कम या कोई समानता नहीं है, और साथ ही अपने मूल लक्ष्य को पूरा करने से बचें। उन्होंने यह भी संबोधित करना शुरू कर दिया कि ब्लम ने "जीव विज्ञान में शास्त्रीय चुनौती" क्या कहा: डिजाइनिंग उपचार जो एक सेल में पार कर सकते हैं। अधिकांश बड़े प्रोटीनों के विपरीत, बोटुलिनम विष प्रोटीन्स बड़ी संख्या में न्यूरॉन्स में प्रवेश कर सकते हैं, जिससे उन्हें एक व्यापक पहुंच मिलती है जो उन्हें संभावित चिकित्सा विज्ञान के रूप में अधिक आकर्षक बनाती है।

अब, टीम की तकनीक दर्जी निर्देशों के साथ कस्टम प्रोटीज विकसित कर सकती है जिसके लिए प्रोटीन को काटना है। लियू ने कहा, "इस तरह की क्षमता 'प्रोटेक्टिव' को 'संपादन योग्य' बना सकती है," जीन को संपादित करने के लिए प्रौद्योगिकियों के हालिया विकास के पूरक हैं। "

वर्तमान जीन-संपादन प्रौद्योगिकियां अक्सर सिकल सेल एनीमिया जैसी पुरानी बीमारियों को लक्षित करती हैं, जो एक अंतर्निहित आनुवंशिक त्रुटि के कारण होती है। त्रुटि को ठीक करें, और लक्षण ठीक हो जाते हैं। लेकिन कुछ तीव्र बीमारियां, जैसे एक स्ट्रोक के बाद न्यूरोलॉजिकल क्षति, एक आनुवंशिक गलती के कारण नहीं होती हैं। यही वह जगह है जहां प्रोटीज-आधारित थेरेपी आती हैं: प्रोटीन शरीर की अस्थायी या यहां तक ​​कि एक बार के उपचार के माध्यम से तंत्रिका क्षति जैसी किसी चीज को ठीक करने की क्षमता को बढ़ाने में मदद कर सकता है।

वैज्ञानिक दशकों से बीमारी के इलाज के लिए प्रोटीज का उपयोग करने के लिए उत्सुक हैं। एंटीबॉडी के विपरीत, जो केवल शरीर में विशिष्ट विदेशी पदार्थों पर हमला कर सकता है, प्रोटीज किसी भी संख्या में प्रोटीन को ढूंढ सकता है और संलग्न कर सकता है, और, एक बार बाध्य होने पर, बस अपने लक्ष्य को नष्ट करने से अधिक कर सकता है। उदाहरण के लिए, वे निष्क्रिय प्रोटीन को सक्रिय कर सकते हैं।

"इन महत्वपूर्ण विशेषताओं के बावजूद, प्रोटीज को व्यापक रूप से मानव चिकित्सा विज्ञान के रूप में नहीं अपनाया गया है," लियू ने कहा, "मुख्य रूप से प्रोटीज उत्पन्न करने के लिए एक प्रौद्योगिकी की कमी के कारण जो हमारे चुनने के प्रोटीन लक्ष्य को पूरा करता है।"

लेकिन लियू की जेब में एक तकनीकी ऐस है: पेस (जो कि फेज-असिस्टेड निरंतर विकास के लिए खड़ा है)। एक लियू लैब आविष्कार, मंच तेजी से मूल्यवान विशेषताओं के साथ उपन्यास प्रोटीन विकसित करता है। पेस, लियू ने कहा, एक दिन में न्यूनतम मानव हस्तक्षेप से दर्जनों पीढ़ियों का प्रोटीन विकसित हो सकता है। PACE का उपयोग करते हुए, टीम ने पहले तथाकथित "प्रोमिसस" प्रोटीज सिखाया - जो स्वाभाविक रूप से कुछ लक्ष्यों को काटने से रोकने और कहीं अधिक चयनात्मक बनने के लिए प्रोटीन की एक विस्तृत स्वाथ को लक्षित करते हैं। जब उन्होंने काम किया, तो वे बड़ी चुनौती पर चले गए: एक प्रोटीज़ सिखाना केवल एक पूरी तरह से नए लक्ष्य को पहचानना है, जो कि इसके प्राकृतिक व्हीलहाउस के बाहर है।

ब्लम ने कहा, "शुरू में," हमें नहीं पता था कि क्या यह प्रोटीज के इस अनोखे वर्ग को लेने और उन्हें विकसित करने या उन्हें कुछ नया करने के लिए सिखाने के लिए भी संभव था, क्योंकि ऐसा पहले कभी नहीं किया गया था। " ("यह एक चांद के साथ शुरू करने के लिए था," माइकल पैकर ने कहा, पिछले लियू लैब के सदस्य और कागज पर एक लेखक)। लेकिन प्रोटीज ने टीम की उम्मीदों को पछाड़ दिया। पेस के साथ, उन्होंने बोटुलिनम विष के तीन परिवारों से चार प्रोटीज विकसित किए; सभी चार को अपने मूल लक्ष्यों पर कोई गतिविधि नहीं मिली और अपने नए लक्ष्यों को उच्च स्तर की विशिष्टता (218 से लेकर 11,000,000-गुना से अधिक) के साथ काट दिया। प्रोटीज ने कोशिकाओं में प्रवेश करने की अपनी मूल्यवान क्षमता को भी बनाए रखा। "आप अंतःकोशिकीय चिकित्सा करने के लिए एक शक्तिशाली उपकरण के साथ समाप्त होते हैं," ब्लम ने कहा। "सिद्धांत रूप में।"

"सिद्धांत रूप में" क्योंकि, जबकि यह काम नई क्षमताओं के साथ कई नए प्रोटीज की तेजी से पीढ़ी के लिए एक मजबूत आधार प्रदान करता है, मनुष्यों के इलाज के लिए इस तरह के प्रोटीज का उपयोग करने से पहले और अधिक कार्य किए जाने की आवश्यकता है। अन्य सीमाएँ भी हैं: पुरानी बीमारियों के लिए उपचार के रूप में प्रोटीन आदर्श नहीं हैं क्योंकि, समय के साथ, शरीर की प्रतिरक्षा प्रणाली उन्हें विदेशी पदार्थों के रूप में पहचानती है और हमला करती है और उन्हें अशुद्ध करती है। जबकि बोटुलिनम विष कोशिकाओं में अधिकांश प्रोटीनों से अधिक समय तक रहता है (घंटे या दिनों के विशिष्ट प्रोटीन जीवन चक्र के विपरीत तीन महीने तक), टीम का विकसित प्रोटीन कम जीवनकाल के साथ समाप्त हो सकता है, जो उनकी प्रभावशीलता को कम कर सकता है।

फिर भी, चूंकि प्रतिरक्षा प्रणाली को विदेशी पदार्थों की पहचान करने में समय लगता है, इसलिए प्रोटीज अस्थायी उपचार के लिए प्रभावी हो सकते हैं। और, प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को साइड-स्टेप करने के लिए, टीम स्तनधारियों के प्रोटेक्शन के अन्य वर्गों को भी विकसित करना चाह रही है क्योंकि मानव शरीर में प्रोटीन पर हमला करने की संभावना कम होती है जो अपने स्वयं के समान होते हैं। क्योंकि बोटुलिनम टॉक्सिन प्रोटीट्स पर उनका काम इतना सफल साबित हुआ, टीम ने उन लोगों के साथ भी छेड़छाड़ जारी रखने की योजना बनाई है, जिसका मतलब है कि मिन डोंग के साथ अपना उपयोगी सहयोग जारी रखना, जिनके पास न केवल रोग नियंत्रण केंद्र (सीडीसी) से अपेक्षित अनुमति है बोटुलिनम विष के साथ काम करते हैं लेकिन प्रोटीज के लिए संभावित चिकित्सा अनुप्रयोगों और लक्ष्यों पर महत्वपूर्ण परिप्रेक्ष्य प्रदान करते हैं।

"हम अभी भी सिस्टम की सीमाओं को समझने की कोशिश कर रहे हैं, लेकिन एक आदर्श दुनिया में," ब्लम ने कहा, "हम इन विषों का उपयोग करने के बारे में सैद्धांतिक रूप से रुचि के किसी भी प्रोटीन को साफ करने के बारे में सोच सकते हैं।" उन्हें बस यह चुनना है कि अगले के बाद कौन सा प्रोटीन जाना है।

# # #