आरोग्यशास्त्राचे नोबेल : पेशीशास्त्रातील नवे भाष्य

विज्ञान तंत्ररज्ञान, सौजन्य –
रँडी शेकमन, डॉ. जेम्स रॉथमन आणि डॉ. थॉमस सुदोफ या तिघांना यंदाचा आरोग्यशास्त्रातील नोबेल पुरस्कार मिळाला आहे. शरीरातील हार्मोन्स, प्रोटिन्स वाहून नेण्याच्या प्रक्रियेतला कॅल्शियम आयनला संवेदनशील प्रोटिन्सचा शोध त्यांनी लावला आहे. त्यामुळे आरोग्यशास्त्रात मोठा फार फरक पडणार आहे.
या वर्षीचा आरोग्यशास्त्रातील नोबेल पुरस्कार रँडी शेकमन, डॉ. जेम्स रॉथमन आणि डॉ. थॉमस सुदोफ या त्रयींना मिळाला आहे. शरीरातील प्रत्येक पेशीमध्ये तयार होणारी प्रथिने, संप्रेरके ही एका पेशीतून दुसऱ्या पेशीमध्ये कशी वाहून नेली जातात, यामागचे रहस्य या संशोधकांनी उलगडून दाखवले आहे. शरीरातील कोटय़वधी पेशींमध्ये एका वेळी अनेक प्रकारची रसायने तयार होत असतात. ती रसायने योग्य वेळी पेशीमध्ये तयार होणे आणि आवश्यक त्या वेळी अचूक पेशीपर्यंत पोचवली जाणे हे काम अत्यंत महत्त्वाचे आणि गुंतागुंतीचे असते. कारण या सर्व प्रक्रियेत शरीरातील अनेक घटक एका वेळी कार्यरत असतात. प्रत्येकाचे काम इतरांच्या कामावर अवलंबून असते, त्यामुळे एका घटकात बिघाड झाल्यास पुढील सर्व व्यवस्था ढासळते. एका पेशीचे काम अडले की दुसरी पेशीही कामचुकार होते आणि अशा अनेक पेशींचा मिळून बनलेला एक अवयवच मग बंद पुकारतो. या सर्व पाश्र्वभूमीवर या नोबेल विजेत्यांची नेमकी कामगिरी समजून घेणे गरजेचे आहे.
दोन पेशींमधील पदार्थाच्या वाहतुकीला मालवाहतूक करणाऱ्या ट्रकची उपमा देता येईल. शरीरातील प्रत्येक पेशीत काही अधिक वजनाची आणि काही कमी वजनाची अशी दोन्ही प्रकारची प्रथिने (प्रोटिन्स), विकरे (एन्झाइम्स), संप्रेरके (हार्मोन्स) तयार होत असतात. यातील कमी वजनाची रसायने ही जास्त प्रमाणाकडून कमी प्रमाणाकडे या तत्त्वाने (डिफ्यूजन) एका पेशीकडून दुसऱ्या पेशीकडे वाहून नेली जातात. परंतु अधिक वजनाच्या मालवाहतुकीसाठी वाहकाची गरज असते. दोन किलो बटाटे एक माणूस उचलून नेऊ शकतो, पण १०० टन बटाटे वाहून नेण्यासाठी ट्रकची आवश्यकता असते. शरीरातील पेशी ही मालवाहतूक करण्यासाठी छोटय़ा छोटय़ा पिशव्यांची (व्हेसिकल्स) व्यवस्था करतात. या पिशव्या पेशीच्या बाहय़ आच्छादनाचाच एक भाग असतात. पेशीमध्ये तयार झालेली रसायने या पिशव्यांमध्ये एकत्रित केली जातात. पेशीद्रव्यात पोहत पोहत या पिशव्या पूर्वनियोजित गोदामाजवळ म्हणजेच दुसऱ्या पेशीजवळ येतात. या पिशव्यांचे बाहय़ आवरण आणि लक्ष्य पेशीचे आच्छादन यांच्यामध्ये काही संदेशांची देवाणघेवाण होते आणि माल पेशीमध्ये सुखरूप उतरवला जातो. ही सर्व प्रक्रिया वाचताना सोपी वाटत असली तरी यादरम्यान शरीरातील प्रत्येक पेशीमध्ये शेकडो रासायनिक अभिक्रिया घडत असतात. एका दिवसात अनेक वेगवेगळ्या ठिकाणी मालवाहतूक करायची असताना या पिशव्या तो विशिष्ट माल अचूक ठिकाणी कसा पोचवतात?
रँडी शेकमन या प्रश्नाचा पाठपुरावा करू लागले. १९७० मध्ये त्यांनी यीस्ट म्हणजेच दह्य़ासारख्या आंबलेल्या अवस्थेतील पदार्थ अभ्यास सुरू केला. या अभ्यासात त्यांना पेशीमध्ये एका ठिकाणी खूप पिशव्या साचलेल्या दिसून आल्या. या पेशींमध्ये मालवाहतुकीच्या यंत्रणेत बिघाड झालेला होता. रस्त्यावर ट्रकचा ट्राफिक जाम व्हावा त्याप्रमाणे! अनेक वर्षांच्या संशोधनातून त्यांच्या लक्षात आले की या ट्रकना माल कुठे पोचवायचा यासाठी दिलेल्या पत्त्यांमध्येच गडबड होती. आणि त्यामुळे त्यांचे गंतव्य स्थान चुकले.    
ट्रकमध्ये माल भरल्यावर चालकाला माल पोचवण्याच्या स्थानाचा पत्ता दिला जातो. पेशींनासुद्धा असा पत्ता दिला जातो. हा पत्ता जनुकीय आज्ञावालीच्या स्वरूपात (जेनेटिक कोड) दिला जातो. मालवाहतूक करणाऱ्या पिशव्या या जेनेटिक कोडच्या विशिष्ट रचनेतून तयार झालेल्या प्रथिनांपासून तयार झालेल्या असतात. लक्ष्य पेशींचे बाहय़ आवरणही प्रथिनांनी बनलेले असते. यामुळे पिशव्यांचे आवरण आणि या लक्ष्य पेशीचे आवरण यांच्यात रासायनिक अभिक्रिया होते. लक्ष्य पेशी पिशव्यांचा पत्ता योग्य आहे का याची खातरजमा करतात आणि माल उतरवून घेतात.रँडी शेकमन यांनी पिशव्यांच्या पत्त्यात असलेली चूक शोधून काढली. प्रथिनांमधील कोणते जनुकीय बदल हे ट्राफिकला कारणीभूत असतात हे त्यांनी प्रयोगाअंती सिद्ध केले.
डॉ. जेम्स रॉथमन यांनी पिशव्यांचे आवरण आणि या लक्ष्य पेशीचे आवरण यांच्यात होणारी रासायिनक अभिक्रिया अधिक सविस्तर अभ्यासली. त्या वेळी यीस्टची पेशी-प्रथिने आणि सस्तन प्राण्यांची पेशी-प्रथिने यांच्यात त्यांना साधम्र्य दिसून आले. यातून उत्क्रांतीच्या प्रवासात कुठच्या ना कुठच्या टप्प्यावर त्यांच्यात एक सामायिक दुवा होता हेही सत्य समोर आले.
डॉ. थॉमस सुदोफ आपल्या दोन सहकाऱ्यांनी लावलेल्या शोधाचा धागा पकडून पुढे जाऊ लागले. पेशींच्या संदेशवहनाच्या क्षेत्रात पुरेसे संशोधन एव्हाना झाले होते. मज्जापेशी या संदेशवहनात कशा काम करतात हे अभ्यासण्यास त्यांनी सुरु वात केली. मज्जापेशींच्या कार्यासाठी आवश्यक असणारी रसायने (न्यूरोट्रान्समीटर्स) पिशव्यांमधून मज्जापेशींपर्यंत वाहून नेली जातात. परंतु ही रसायने गोदामात उतरवण्यासाठी एक पूर्वअट असते. मज्जापेशींनी आपल्या आजूबाजूच्या पेशींना एक विशिष्ट प्रकारचा संदेश दिल्याशिवाय ही रसायने उतरवली जात नाहीत. या संदेशाची देवाणघेवाण कॅल्शियम आयनच्या स्वरूपात होते हे ज्ञात होते. डॉ. थॉमस सुदोफ यांनी या देवाणघेवाणीच्या वेळी पेशीच्या आत नेमके काय घडते याचा शोध लावला. मज्जापेशींच्या आत कॅल्शियम आयनला संवेदनशील असणारी काही प्रथिने असतात. पेशीच्या आत येणाऱ्या कॅल्शियम आयनला प्रतिसाद म्हणून ही प्रथिने आपल्या शेजारी पेशींना काही संदेश पाठवतात. थोडक्यात पत्ता पाहून पिशव्यांमधून आलेला माल आपला असल्याची खात्री करतात. त्यानंतर पेशींची दारे उघडली जातात. ( ही अक्षरश: दारे असतात. त्यांना कॅल्शियम चॅनेल म्हणतात.) आणि रसायने पेशींमध्ये प्रवेश करतात. कॅल्शियम आयनला संवेदनशील प्रथिनांचा शोध हे डॉ. थॉमस सुदोफ यांचे अपत्य!
या सगळ्या संशोधनाची नेमकी उपयोजिकता काय आहे? ज्याप्रमाणे प्रथिने आणि इतर आवश्यक रसायने वाहून नेण्यासाठी व्हेसिकल्सचा उपयोग होतो, त्याचप्रमाणे औषधे वाहून नेण्यातही या पिशव्या सहकार्य करतात. त्यामुळे औषधनिर्मितीच्या क्षेत्रात या व्हेसिकल्सच्या रचनेची इत्थंभूत माहिती असणे आवश्यक असते. या त्रयींच्या संशोधनाचा कोणते औषध कोणत्या व्हेसिकल्सना लागू होईल यासाठी उपयोग झाला आहे. तसेच कोणते औषध शरीरात कशा प्रकारे स्वीकारले जाईल. लक्ष्य पेशींपर्यंत ते किती वेळात आणि किती प्रमाणात पोचेल तसेच त्याचे शरीराबाहेर उत्सर्जन या बाबी प्रयोगशाळेत अभ्यासण्यासाठी या शोधांचे योगदान मोठे आहे. सामान्य माणसास हे संशोधन प्रथमदर्शनी निव्वळ बौद्धिक कामगिरीचा भाग वाटू शकेल. परंतु पेशीशास्त्रातील कोणतेही संशोधन अल्पकाळात आरोग्यशास्त्रासाठी महत्त्वाचे ठरते, असा आत्तापर्यंतचा अनुभव आहे.