छायाचित्र सौजन्य: आयआयटी बॉम्बे
भारतातील कोरोना केसेसमध्ये मार्च आणि एप्रिल २०२१ या काळात लक्षणीय वाढ झाली. कोरोना महामारीच्या दुसऱ्या लाटेमुळे वैद्यकीय क्षेत्राशी संबंधित पायाभूत सुविधांवर खूप ताण पडला. रोगाची गंभीर लक्षणे असलेल्या रुग्णांना खरेतर वैद्यकीय सुविधांची सर्वाधिक गरज होती परंतु त्यांना काही वेळा योग्य वैद्यकीय सुविधा मिळू शकल्या नाहीत. तसेच संक्रमित व्यक्तीची लक्षणे किती गंभीर होऊ शकतात याचा कयास लावण्याचा इतर कोणताही मार्ग उपलब्ध नव्हता. कोरोना संसर्गाची खात्रीशीर पुष्टी करू शकणारी आरटी-पीसीआर चाचणी देखील एखादी व्यक्ती संक्रमित आहे की नाही एवढेच सांगते, पण दुर्दैवाने, त्यातून संसर्गाची तीव्रता समजत नाही.
भारतीय तंत्रज्ञान संस्था मुंबईचे (आयआयटी बॉम्बे) प्राध्यापक संजीव श्रीवास्तव यांच्या नेतृत्वाखाली भारतीय तंत्रज्ञान संस्था मुंबई आणि कस्तुरबा हॉस्पिटल फॉर इन्फेक्शियस डिसीजेस, मुंबईच्या संशोधकांच्या अभ्यासात असे लक्षात आले की एखाद्या व्यक्तीच्या नाक व घशाच्या वरच्या भागातील द्रावाच्या (नेसोफरीन्जियल कॅवीटी) नमुन्यांमध्ये संसर्गाच्या तीव्रतेनुसार काही विशिष्ट प्रथिनांच्या पातळीमध्ये फरक दिसून येतो. या संदर्भातील माहिती जर वेळेत मिळाली तर रुग्णालये गरजू रुग्णांपर्यंत योग्य व अत्यावश्यक आरोग्यसेवा लवकरात लवकर पोचवू शकतील. तसेच एखाद्या रुग्णाची परिस्थिती कितपत गंभीर आहे हे लवकर ओळखून उपचार सुरू करता येतील. हा अभ्यास सेल प्रकाशनाच्या ओपन ॲक्सेस नियतकालिक आयसायन्स (iScience) मध्ये प्रकाशित झाला आहे. या अभ्यासाला वैज्ञानिक आणि औद्योगिक संशोधन परिषद (सीएसआयआर) आणि भारतीय तंत्रज्ञान संस्था मुंबई यांनी अर्थसहाय्य दिले होते.
सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या आरटी-पीसीआर चाचणीमध्ये विषाणूच्या डीएनएची ओळख पटवण्यासाठी रिव्हर्स ट्रान्सक्रिप्शन-पॉलिमरेज चेन रिॲक्शनचा वापर केला जातो. संसर्गाच्या वेगवेगळ्या टप्प्यांवर विषाणू आणि यजमान पेशींकडून काही विशिष्ठ प्रथिने निर्मित केली जातात. संसर्गाच्या कोणत्या टप्प्यावर कोणते प्रथिन निर्मित झाले आहे हे जर ओळखता आले तर त्याआधारे आपल्याला रोगाची तीव्रता कळू शकेल. मास स्पेक्ट्रोमेट्री या तंत्राच्या सहाय्याने विशिष्ट प्रथिनांची उपस्थिती आणि चाचणी नमुन्यामधील त्याचे प्रमाण शोधता येते.
कोरोना संसर्गाचे निदान करण्यासाठी प्राथमिक चाचणी म्हणून मास स्पेक्ट्रोमेट्रीचा वापर होऊ शकतो का हे सर्वप्रथम तपासणे आवश्यक होते. एखाद्या व्यक्तीस कोरोनाचा संसर्ग झाला आहे की नाही हे बघण्यासाठी एक चाचणी आणि झाला असेल तर त्याचे प्रमाण किती गंभीर आहे हे निर्धारीत करण्यासाठी दुसरी अशा दोन स्वतंत्र चाचण्या कराव्या लागल्या तर वैद्यकीय कर्मचाऱ्यांवर असलेला ताण आणखी वाढेल. प्रस्तुत अभ्यासात संशोधकांनी, कोरोनाबाधित रुग्ण, कोरोनाची चाचणी नकारात्मक आलेले रुग्ण आणि कोरोना आजारातून बरे झालेले असे रुग्णांचे तीन गट करून त्यांच्या नाक-घशाच्या वरच्या भागातील द्रावाचे (नेसोफरीन्जियल) नमुने गोळा केले. प्रत्येक गटातील व्यक्तींच्या नमुन्यांमध्ये कोणती प्रथिने आहेत हे निर्धारित करण्यासाठी त्यांनी मास स्पेक्ट्रोमेट्रीचा वापर केला.
संशोधकांनी कोरोनाबाधित आणि कोरोनाची चाचणी नकारात्मक आलेल्या रुग्णांच्या नमुन्यांतील प्रथिनांचा तुलनात्मक अभ्यास केला. त्या अभ्यासातून त्यांना फक्त कोरोनाबाधित रूग्णांमध्ये जास्त प्रमाणात आढळणारी २५ प्रथिने सापडली. सिलेक्टेड रिअॅक्शन मॉनीटरिंग (एसआरएम) नावाच्या मास स्पेक्ट्रोमेट्री तंत्राचा वापर करून त्यांनी या विशिष्ठ २५ प्रथिनांची ओळख पटवली तसेच त्यांचे प्रमाणही मोजले. मास स्पेक्ट्रोमेट्री तंत्राद्वारे आपण कोणताही जैविक रेणू ओळखू शकतो, परंतु एसआरएम चाचणी प्रथिनांसाठी असलेली खास चाचणी आहे. म्हणून, प्रथिने ओळखण्यासाठी आणि त्यांच्या प्रमाणाचे अचूक मोजमाप करण्यासाठी एसआरएम ही अत्यंत संवेदनशील आणि खात्रीशीर पद्धत आहे.
एखादी व्यक्ती कोरोनाबाधित आहे की नाही ठरवण्यासाठी या २५ प्रथिनांचा वापर केला जाऊ शकेल. रोगाचे खात्रीलायक निदान करण्यासाठी रुग्णाच्या नमुन्यामध्ये वर विषद केलेल्या २५ प्रथिनांच्या गटातील किती प्रथिने असली पाहिजेत तसेच त्यांचे सरासरी किती प्रमाण असणे आवश्यक आहे हे शोधणे हा अजून एक महत्वाचा भाग होता. परंतु कोणत्याही ठोस निष्कर्षापर्यंत पोचायचे असल्यास जास्त संख्येने विविध नमुन्यांवर प्रयोग करणे आवश्यक असते. मास स्पेक्ट्रोमेट्री पद्धतीने रोगनिदान होणे शक्य आहे का नाही हे त्यानंतरच ठरू शकते.
या प्रथिनांची उपस्थिती तपासून त्या आधारे रोग बळावतो आहे की बरा होतो आहे हे निश्चित करण्यासाठी संशोधकांनी कोरोनासंसर्गातून मुक्त झालेल्या व्यक्तींकडून मिळालेल्या नमुन्यांचाही अभ्यास केला. त्या अभ्यासातून मिळालेल्या निष्कर्षांवर आधारित केवळ कोरोनाबाधित रुग्णांमध्येच दिसणारी महत्त्वपूर्ण प्रथिने वेगळी ओळखता आली.
संशोधनाची दुसरी पायरी म्हणजे ज्यांच्या आधारे रुग्णांमधील गंभीर प्रकरणे ओळखता येतील अशी प्रथिने शोधणे. २४ कोरोनाबाधित नमुन्यांमध्ये १३ गंभीर रुग्ण होते व ११ जणांना गंभीर लक्षणे नव्हती. एखाद्या रुग्णामध्ये तीव्र श्वसनविकार, न्यूमोनिया किंवा ८७%पेक्षा कमी ऑक्सिजन संपृक्तता यातील कोणतेही लक्षण आढळल्यास त्याचा आजार गंभीर किंवा अतिगंभीर प्रकारात धरला जातो. संशोधकांनी गंभीर लक्षणे व गंभीर नसलेली लक्षणे अशा दोन गटांच्या नमुन्यांचे स्वतंत्रपणे विश्लेषण केले. त्यांना अशी सहा प्रथिने ओळखता आली जी केवळ गंभीर रुग्णांमध्येच आढळली.
सर्वसाधारणपणे प्रथिने अनुक्रमिक प्रक्रियेद्वारे पेशींच्या क्रियांमध्ये भाग घेतात. प्रक्रियेच्या प्रत्येक टप्प्यावर काही विशिष्ट प्रथिनांची आवश्यकता असू शकते. संशोधकांनी या सहा प्रथिनांचा मानवी पेशीच्या अंतर्गत प्रक्रियांमध्ये असलेल्या भूमिकेचा अभ्यास केला. कोरोना संसर्ग झाल्यास या प्रक्रियांमध्ये बदल घडून येतो, ज्यामुळे या सहा प्रथिनांच्या स्तरात लक्षणीय वाढ होते. म्हणूनच, या प्रथिनांना रोखणारी औषधे तयार केल्यास संसर्गाची तीव्रता कमी करता येईल.
कोणतीही नवीन औषधनिर्मिती करण्यामध्ये खूप वेळ आणि पैसा खर्च होतो. त्यामुळे या सहा प्रथिनांना रोखण्यासाठी सध्या वापरात असलेल्या कोणत्या औषधांचा वापर केला जाऊ शकतो का हे संशोधकांना तपासायचे होते. चालू औषधे वापरण्याचा फायदा म्हणजे ती वापरण्यास सुरक्षित आणि मान्यताप्राप्त असतात. संशोधकांनी संक्रमित व्यक्तीच्या पेशींच्या अंतर्गत क्रियाकलापांमध्ये बदल घडवणाऱ्या प्रथिनांना रोखण्यासाठी चालू औषधांच्या क्षमतेची प्रयोगशाळेत तपासणी केली. त्यात २९ एफडीए- मान्यताप्राप्त, नऊ वैद्यकीय आणि २० पूर्व-वैद्यकीय चाचणी औषधे सामील होती. या अभ्यासादरम्यान, संशोधकांना अनेक प्रातिनिधिक स्वरूपातील औषधे तसेच छोटे मोठे रेणू सापडले, जे संभवतः कोरोनाशी संबंधित सहा प्रथिनांशी संयुग करून त्यांना प्रतिबंधित करू शकतात.
"औषधनिर्माण ही एक खर्चिक आणि वेळखाऊ प्रक्रिया आहे. म्हणून कोरोनाशी लढण्यासाठी पर्यायी उपचारात्मक दृष्टीकोन शोधणे महत्त्वाचे आहे,”असे या अभ्यासातील एक लेखिका डॉ. कृती म्हणाल्या. “यातील बहुतेक औषधे एफडीएने मंजूर केलेली आहेत आणि इतर रोगांवर इलाज म्हणून वापरली जात आहेत. त्यामुळे या औषधांमध्ये कोवीड वरील उपचारात वापरण्याची क्षमता असू शकते ”
मास स्पेक्ट्रोमेट्री संभवतः रोगनिदान तसेच रोगाचे पूर्वानुमान करू शकणारी चाचणी म्हणून वापरली जाऊ शकते. या अभ्यासातून पुढे आलेल्या निष्कर्षांना योग्य मानण्यासाठी कोरोनाबाधित आणि कोरोनाचाचणी नकारात्मक असलेल्या व्यक्तींच्या मोठ्या गटांवर पुढील अभ्यास करणे आवश्यक आहे. संशोधकांनी शोधून काढलेल्या प्रथिनांचे पुढे परिमाणात्मक विश्लेषण करणे सुद्धा आवश्यक आहे. प्रातिनिधिक औषधे आणि औषधीदृष्ट्या महत्वाचे लहान रेणू यांना प्रमाणित करण्यासाठी त्यांच्या पुढील चाचण्या मानवी पेशी वापरून करणे आवश्यक आहे.