પેશીસંવર્ધન-ઔષધો (tissue culture drugs)

પેશીસંવર્ધન–ઔષધો (tissue culture drugs) : ઉચ્ચ કોટિનાં પ્રાણીઓ(higher animals)ની કે વનસ્પતિની પેશી (tissue), તેના ટુકડા અથવા અલગ કરેલા કોષોના કૃત્રિમ સંવર્ધન  પેશીસંવર્ધન દ્વારા મેળવવામાં આવતાં ઔષધો. હાલ વનસ્પતિઓમાંથી મળતી ઔષધિઓનો પૂરતો જથ્થો મેળવવામાં ઘણી મુશ્કેલી પડે છે; કારણ કે માનવી આડેધડ વનસ્પતિનો નાશ કરે છે અને તેને પૂરતા પ્રમાણમાં ઉગાડતો નથી. પર્યાવરણમાં પણ વનસ્પતિને અનુકૂળ ન આવે તેવું અસંતુલન વધતું જાય છે. મજૂરીના ભાવ વધવાને લીધે પણ ઔષધ આપતી વનસ્પતિ ઉગાડવામાં આર્થિક અને તકનીકી મુશ્કેલીઓ વધતી જાય છે. આ મુશ્કેલીઓ નિવારવા માટે પેશી-સંવર્ધનનો ઉપયોગ કરી શકાય; કારણ કે તેના દ્વારા વધુ માત્રામાં ઔષધકીય રસાયણ આપતા છોડનું સંવર્ધન કરી તેને ખેતરમાં ઉગાડી શકાય છે. વળી આ તકનીક દ્વારા રોગરહિત છોડ પણ ઉત્પન્ન કરી શકાય છે. જરૂર પડ્યે વનસ્પતિના કોષ કે પેશીને પોષણ-માધ્યમમાં ઉગાડી તેમાંથી પણ ઔષધ મેળવી શકાય છે.

પેશી-સંવર્ધનના વિવિધ પ્રકાર નીચે પ્રમાણે છે :

(અ) છોડ-સંવર્ધન (plant culture) : અંકુરણ પામેલા કે વિકસિત થયેલ છોડને પોષણ-માધ્યમમાં ઉગાડવાની તથા તેમાંથી ઔષધ મેળવવાની ક્રિયા.

(આ) ભ્રૂણ (embryo) અથવા બીજાંડ(ovule)-સંવર્ધન : ભ્રૂણ અથવા બીજાંડને પોષણ-માધ્યમમાં ઉગાડવાની ક્રિયા.

(ઇ) આદ્યક(primordium)-સંવર્ધન : ફૂલ અથવા તેના ભાગને પોષણ-માધ્યમમાં ઉગાડવાની ક્રિયા.

(ઈ) નિલંબન(suspension)-સંવર્ધન : અલગ કરેલ કોષ અથવા તેના ભાગને પ્રવાહી પોષણ-માધ્યમમાં લટકતા રાખી ઉગાડવાની ક્રિયા  આમાંથી પણ ઔષધ મેળવાય છે.

(ઉ) કિણક(callus)-સંવર્ધન  અવિભેદિત (undifferentiated) સંવર્ધન : કોષના સમૂહને પોષણ-માધ્યમમાં ઉગાડવાની ક્રિયા. આમાં વનસ્પતિના કોષ આકારમાં ફેરફાર (અંગ) દેખાડતા નથી; પણ કિણક-સંવર્ધનમાંથી નિલંબન-સંવર્ધન કરી શકાય છે તથા તેમાંથી મૂળ, કળી, છોડ, પ્રકાંડ વગેરે પેદા કરી શકાય છે.

(ઊ) જીવદ્રવ્યક(protoplast)-સંવર્ધન : કોષની દીવાલને ઉત્સેચક (enzyme) દ્વારા ઓગાળી ખુલ્લા થયેલા જીવદ્રવ્યકનો પોષણ-માધ્યમમાં ઉગાડવાની ક્રિયા. આ સંવર્ધન દ્વારા બે જુદી જુદી વનસ્પતિઓના કોષોના જીવદ્રવ્યકનો ભેગા કરીને પણ ઉગાડી શકાય છે.

પેશીસંવર્ધનમાં વનસ્પતિના કોષ કે અંગને જંતુરહિત કરીને ઘન કે પ્રવાહી પોષણ-માધ્યમમાં 25⁰ ± 1⁰ સે. તાપમાને, અજવાળા કે અંધારામાં, હવા મળે તે રીતે, જંતુરહિત વાતાવરણમાં ઉગાડવામાં આવે છે. આ રીતે ઉગાડતાં વનસ્પતિના કોષમાંથી કિણક, કળી, છોડ, મૂળ, પ્રકાંડ વગેરે મળે છે. કળીમાંથી નવો છોડ ઉગાડી ઔષધ મેળવી શકાય અથવા મૂળ કે પ્રકાંડમાંથી પણ ઔષધ મેળવી શકાય છે. 4થી 8 અઠવાડિયાં સુધીમાં આ વૃદ્ધિ સંપૂર્ણ થાય છે. પછી તેને નવા (તાજા) પોષણ-માધ્યમ ઉપર ઉગાડવામાં આવે છે.

વનસ્પતિના કોષને ઉગાડવા માટે જુદા જુદા વૈજ્ઞાનિકોએ જુદી જુદી જાતનાં પોષણ-માધ્યમો (nutriant media) આપ્યાં છે; જેવાં કે, ગાઉથેરેટ, હિલ્ડેબ્રન્ટ, હેલર, મૂરાશીગ અને સ્કૂગ, વ્હાઇટ વગેરે. મૂરાશીગ અને સ્કૂગનું મીડિયા ઘણા લોકો વાપરે છે. આ પોષણ-માધ્યમોમાં મુખ્યત્વે નીચેનાં પોષક દ્રવ્યો જુદી જુદી માત્રામાં હોય છે :

(1) કાર્બન માટે – ખાંડ (સુક્રોઝ), મેસોઇનૉસિટોલ વગેરે.

(2) નાઇટ્રોજન માટે પોટૅશિયમ, કૅલ્શિયમ કે એમોનિયમના નાઇટ્રેટ.

(3) અકાર્બનિક બૃહત્ પોષકો (macronutrients)  પોટૅશિયમ, કૅલ્શિયમ, સોડિયમ અને મૅગ્નેશિયમના ક્ષારો.

(4) અકાર્બનિક સૂક્ષ્મ પોષકો (micro nutrients) : ઝિન્ક, કૉપર, નિકલ, કોબાલ્ટ, ઍલ્યુમિનિયમ, આયર્ન અને મૅંગેનીઝના ક્ષાર.

(5) વિટામિન :  બી-1, બી-2, બી-6, સાયનોકોબાલેમિન, ફૉલિક ઍસિડ, બાયૉટિન, નિકોટિન એમાઇડ, કૅલ્શિયમ પેન્ટોથેનેટ, ગ્લાયસિન, કોલિન ક્લોરાઇડ.

(6) વૃદ્ધિ/વિકાસનિયંત્રકો (plant hormones)  ઑક્સિન અને સાયટોકાયનિન.

આ ઉપરાંત કેટલીક વનસ્પતિ-પેશીઓ શરૂઆતના તબક્કામાં કેટલાક જટિલ કુદરતી પદાર્થો પોષણ-માધ્યમમાં માગે છે; જેવા કે, નારિયેળનું પાણી, યીસ્ટનો અર્ક, ઍમિનોઍસિડનો અર્ક (extract), ટામેટાનો રસ અથવા કેસિન હાઇડ્રૉલાયસેટ.

વૃદ્ધિનિયંત્રક ઑક્સિન તરીકે મુખ્યત્વે ઇન્ડોલ-૩-એસેટિક ઍસિડ (IAA), નૅપ્થેલિન એસેટિક ઍસિડ (NAA), 2, 4 ડાયક્લૉરોફિનૉક્સિ- એસેટિક ઍસિડ (2, 4-D), ઇન્ડોલ બ્યુટિરિક ઍસિડ (IBA), 2-બેન્ઝ થાયાઝોલિન ઍસેટિક ઍસિડ (BTOA), ગિબરેલિક ઍસિડ (GA₃), બેન્ઝિલ ઍમિનોપ્યુરાઇન (BAP) અથવા બેન્ઝિલ એડેનાઇન વગેરે વપરાય છે. તથા કાયનેટિન સાયટોકાયનિન તરીકે વપરાય છે. આ વૃદ્ધિનિયંત્રકની માત્રા વધઘટ કરીને કિણક-સંવર્ધન તથા તેમાંથી મૂળ, પ્રકાંડ, કળી, છોડ વગેરે મેળવી શકાય છે; કોષની વૃદ્ધિના દરની પણ વધઘટ કરી શકાય છે તેમજ ઔષધોપયોગી રસાયણનું ઉત્પાદન પણ વત્તુંઓછું કરી શકાય છે. ઔષધનું ઉત્પાદન કરવું હોય તો વનસ્પતિના કોષને પ્રવાહી માધ્યમમાં ઉગાડવામાં આવે છે, કારણ કે તેમાં તેનો વૃદ્ધિદર સૌથી વધુ હોય છે. કિણક-સંવર્ધન માટે કોષને ઘન માધ્યમ ઉપર ઉગાડવામાં આવે છે. પ્રવાહી માધ્યમમાં 0.8 %થી 1 % જેટલું અગાર ઉમેરવાથી ઘન માધ્યમ બને છે.

હમણાંનાં વર્ષોમાં કેટલીય વનસ્પતિના પેશીસંવર્ધનનનો વૈજ્ઞાનિક રીતે ઘણો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે. આ અભ્યાસમાં એવું જણાયું છે કે કેટલીક વાર મૂળ વનસ્પતિમાં ઔષધ હોય પણ પેશીસંવર્ધનમાં તે ઔષધ ગેરહાજર હોય અથવા તેની માત્રામાં વધઘટ થઈ હોય. કોઈક વાર મૂળ વનસ્પતિમાં હાજર ન હોય તેવો પદાર્થ પણ પેશી-સંવર્ધનમાં જોવા મળે છે, જે ઔષધ તરીકે ઉપયોગી હોય પણ ખરો કે ન પણ હોય.

જો પેશીસંવર્ધન દ્વારા 1 લિટર પોષણ-માધ્યમમાંથી 1 ગ્રામ ઔષધ મળે કે જેની બજારકિંમત આશરે 15,000થી 30,000 રૂપિયા પ્રતિ કિલોગ્રામ હોય તો જ તે ઔષધ મેળવવું પોષાય કારણ કે આ ક્રિયામાં કિણકની જાળવણીનો ખર્ચ વધુ આવતો હોય છે. આ મુશ્કેલીને કારણે આજ સુધીમાં માત્ર 30 જેટલાં જ ઔષધો પેશીસંવર્ધન દ્વારા મેળવી શકાયાં છે; જેવાં કે શિકોનિન, રોઝમેરિનિક ઍસિડ, ડિજિટાલિસ ગ્લાઇકોસાઇડ, ડાયૉસ્જેનિનમાંથી મેળવાતા સ્ટિરોઇડ હૉર્મોન્સના પૂર્વગામી, મૉર્ફિન, કોડિન, જિન્સેનોસાઇડ, બરબેરિન, સાનગ્યુનારિન, અજમેલીસિન, વિન્બ્લાસ્ટિન, વિન્ક્રિસ્ટિન વગેરે. હાલ વ્યાપારી ધોરણે માત્ર શિકોનિન અને જિન્સેનોસાઇડનું ઉત્પાદન જાપાનમાં થાય છે. શિકોનિન એ ફિનોલિક નૅપ્થોક્વિનોન  છે. તેનો ઉપયોગ ચેપનાશક, સંકોચક તથા રંગ તરીકે થાય છે; જ્યારે જિન્સેનોસાઇડ ટૉનિક તરીકે વપરાય છે. જર્મનીની એક કંપની દ્વારા ડિજિટાલિસના ગ્લાઇકોસાઇડ વ્યાપારી ધોરણે પેદા કરવાની તૈયારી થઈ ગઈ છે. આ ઉપરાંત બરબેરિન અને સાનગ્યુનારિન પણ મેળવવાના અંતિમ તબક્કામાં છે.

આ ઉપરાંત બૅક્ટેરિયા અને ફૂગ (લોઅર પ્લાન્ટ) જેવા સૂક્ષ્મ જીવાણુઓની વૃદ્ધિ કરીને પણ ઘણાં ઔષધો મેળવાય છે, જેમને પ્રતિજૈવિકો કહે છે. 20મી સદીનું બીજું નામ કદાચ પ્રતિજૈવિક યુગ આપી શકાય. સૂક્ષ્મ જીવાણુઓ દ્વારા પેનિસિલીન, સ્ટ્રેપ્ટોમાઇસિન, ટેટ્રાસાઇક્લિન, ઍરિથ્રોમાયસિન, સેફાલોસ્પોરિન, ગ્રિસિયોફુલ્વિન વગેરે જીવનરક્ષક પ્રતિજૈવિકો મેળવવામાં આવે છે. ઔષધ તરીકે વપરાતી બી.સી.જી., ટ્રિપલ પોલિયો, કૉલેરા વગેરેની રસીઓ પણ બાયૉટૅક્નૉલૉજી દ્વારા મેળવવામાં આવે છે. અમેરિકામાં રિકૉમ્બિનન્ટ ડી.એન.એ. ટૅક્નૉલૉજી દ્વારા ઈ. કોલાઈ નામના બૅક્ટેરિયામાંથી માણસનું ઇન્સ્યુલિન બનાવવામાં આવે છે. આ ઉપરાંત પુન:સંયોજી (recombinant) ડી.એન.એ. ટૅક્નૉલૉજી દ્વારા અમેરિકા કૅન્સર-વિરોધી, એઇડ્ઝ-વિરોધી, સંધિવાસંધિશોથ-વિરોધી, ચેપ-વિરોધી, હિપેટાઇટિસ-બી-વિરોધી રસી વગેરે દવાઓ આપવામાં ખૂબ જ આગળ નીકળી ગયું છે. તેની સાથે જાપાન પણ કદમ મિલાવે છે.

પેશીસંવર્ધન દ્વારા ઔષધ મેળવવામાં પડતી મુશ્કેલીઓ : (1) કોષની ધીમી વૃદ્ધિ થવાની ક્રિયા : વનસ્પતિના કોષની વૃદ્ધિ બૅક્ટેરિયાની સરખામણીએ ઘણી જ ધીમી થતી હોય છે. જો 20 કલાકમાં વનસ્પતિના કોષ બેગણા થાય તો તેને સારું સંવર્ધન કહે છે. આટલી ઝડપી વૃદ્ધિ નિલંબન-સંવર્ધનમાં જ થતી હોય છે; જ્યારે ઈ. કોલાઈ બૅક્ટેરિયા 0.3 કલાકમાં બમણા થઈ જાય છે. વનસ્પતિના કોષની ઝડપી વૃદ્ધિ કરાવવાવાળાં પરિબળ પોષણ-માધ્યમમાં રાખીએ તો ઔષધકીય રસાયણ બનવાની પ્રક્રિયા ધીમી બની જાય છે. તેથી જ કોષની સંખ્યા વધ્યા પછી પોષણ-માધ્યમમાં ફેરફાર કરી ઔષધકીય રસાયણનું ઉત્પાદન વધે તેવાં પરિબળો રાખવામાં આવે છે.

(2) કોષની અસ્થિરતા : પેશીસંવર્ધનને લાંબો સમય માધ્યમમાં રાખી મૂકવાથી કોષના જનીનમાં ફેરફાર થાય છે. તે ફેરફાર ઘટાડવા માટે પેશીનું વારંવાર (4થી 8 અઠવાડિયાંના અંતરે) સંવર્ધન કરવું જરૂરી છે.

(3) કોષની નાજુકતા : વનસ્પતિના કોષની વૃદ્ધિ વધારવી હોય તો તેને પ્રવાહી માધ્યમમાં ઉગાડવા પડે. પ્રવાહી માધ્યમમાં તેમને ઑક્સિજન મળી રહે તે માટે તેમને હલાવવા કે વલોવવા પડે. જો યાંત્રિક રીતે હલાવીએ (સ્ટરર વડે) તો કોષની વૃદ્ધિ ઘટે છે. તેથી તેમને હવાની મદદથી હલાવવા પડે છે.

(4) કોષનું અનિયમિત વર્તન : મૂળ વનસ્પતિના કોષમાં જે ઔષધકીય ઘટક હોય છે તે ઘટક કૃત્રિમ માધ્યમ ઉપર ઉગાડેલા કોષ પેદા કરે અથવા ન પણ કરે અથવા તો તેની માત્રા વધુ કે ઓછી હોય. આમ આ બાબતમાં વનસ્પતિ-કોષનું વર્તન ખૂબ જ જુદું હોય છે.

(5) રાસાયણિક ઘટકનું ઓછું ઉત્પાદન : મોટા ભાગે પેશીસંવર્ધનમાં રાસાયણિક ઘટકોનું ઉત્પાદન ઘણું જ ઓછું થતું હોય છે, તેથી તેમનું કોષમાંથી બહાર આવવું તથા તેમનું શુદ્ધીકરણ કરી મેળવવાનું કાર્ય ઘણું જ મુશ્કેલ હોય છે. ખાસ કરીને આલ્કલૉઇડનું પ્રમાણ પેશી-સંવર્ધનમાં ઘટી જતું હોય છે, કારણ કે આલ્કલૉઇડના બાયૉસિન્થેસિસમાં ઘણા જ ઉત્સેચકોની જરૂર પડે છે અને તે પૂરતા મળતા નથી. આ માટે પૂર્વગામીને પોષણ-માધ્યમમાં ઉમેરવામાં આવે તો આલ્કલૉઇડનું પ્રમાણ વધી શકે છે.

(6) વારંવાર નવા કોષનું ઉત્પાદન કરવાની જરૂર : દર વખતે પેશી-સંવર્ધનમાં મહત્તમ કોષોની વૃદ્ધિ થયા પછી મહત્તમ ઔષધકીય પદાર્થ છૂટો પાડવામાં આવે છે, ઘરડા થયેલા કોષને ફેંકી દેવામાં આવે છે અને ફરી પાછા નવા કોષ ઉત્પન્ન કરવામાં આવે છે. આ માટે ઘણો જ સમય, ખર્ચ, શક્તિ વગેરે વેડફાય છે; પણ જો આ નવા ઉગાડેલા કોષની ફરતે કે નાના સમૂહની ફરતે કૅલ્શિયમ આલ્જિનેટ, જિલેટીન, અગારોઝ, કેરાજિનીન કે પૉલિએક્રિલ એમાઇડનું પાતળું પડ ચડાવીને સ્થિર કરવામાં આવે તો આ કોષ અનેક વાર વાપરી શકાય છે. આ ટેક્નિકનો નિશ્ર્ચલિત કોષ-સંવર્ધન (immobilised cell culture) કહે છે. આ સ્થિર કરેલા કોષોને પૂર્વનિશ્ર્ચિત કોષ-સંવર્ધન પ્રવાહી માધ્યમમાં મૂકવાથી તે ઔષધકીય રસાયણ પેદા કરશે. તે રસાયણ કોષની બહાર કાઢવા ડાઇમિથાઇલ સલ્ફૉક્સાઇડ (DMSO) કે ઇથર વપરાય છે. પછી તે સ્થિર કરેલા કોષ ફરી નવા પોષણ-માધ્યમમાં મૂકવાથી તેઓ તેટલી જ ક્ષમતાથી ફરી તે જ ઔષધકીય રસાયણ પેદા કરશે. આમ આ કોષ ઘણી વખત વાપરી શકાય છે; જેથી નવા કોષ પેદા કરવાનો સમય, પૈસા, શક્તિ વગેરે બચે છે અને એક જ જાતના કોષ વાપરી પરિણામલક્ષી ઉત્પાદન મેળવી શકાય છે.

પેશીસંવર્ધન દ્વારા મેળવાતાં ઔષધોની માત્રા વધારવાના ઉપાય : (1) પૂર્વગામી ઉમેરવાની રીત : કેટલીક વાર સંવર્ધન માધ્યમમાં બહારથી તે ઔષધનો પૂર્વગામી (precursor) ઉમેરવાથી તેનું ઉત્પાદન વધે છે; દા. ત., સ્કોપોલિયા અથવા ધંતૂરાના સંવર્ધન માધ્યમમાં ટ્રૉપિક ઍસિડ ઉમેરવાથી ટ્રૉપેન આલ્કલૉઇડનું ઉત્પાદન વધે છે.

(2) બાયૉટ્રાન્સફૉર્મેશન : ડિગૉક્સિનનું વધુ ઉત્પાદન મેળવવા માટે ડિજિટાલિસ લેનેટાના પેશીસંવર્ધનમાં ડિજિટૉક્સિન ઉમેરવાથી તેનું હાઇડ્રૉક્સિલેશન થઈ ડિગૉક્સિન બની જશે. ફક્ત 10 કલાકમાં ડિજિટૉક્સિનમાંથી ડિગૉક્સિન બની જાય છે.

(3) વનસ્પતિની પસંદગી : મોટા ભાગે જે વનસ્પતિના છોડમાંથી વધુ માત્રામાં ઔષધકીય રસાયણ મળતું હોય તેવા છોડના પેશી-સંવર્ધનમાં પણ તે વધુ માત્રામાં પેદા થતું હોય છે. પણ કોઈક વાર આનાથી વિરુદ્ધ પણ બને છે; જેમ કે છોડમાં તે ઔષધ ઓછી માત્રામાં હોય પણ તેના પેશીસંવર્ધનમાં વધુ માત્રામાં હોય; તેથી પેશીસંવર્ધન દ્વારા ચકાસણી કરી, વધુ માત્રામાં ઔષધ આપતા હોય તેવા છોડનું જ પેશીસંવર્ધન કરવું જોઈએ.

(4) અંત:સ્રાવોના પ્રમાણમાં ફેરફાર કરીને : એક જ વનસ્પતિના કોષ, પેશીસંવર્ધન માધ્યમમાં એક અથવા વધુ અંત:સ્રાવોનો વિવિધ માત્રામાં ઉપયોગ કરવાથી વિવિધ માત્રામાં વિવિધ ઔષધકીય રસાયણો આપે છે. તેથી યોગ્ય અંત:સ્રાવ અથવા તેના સંયોજનનો ઉપયોગ યોગ્ય માત્રામાં કરી જરૂરી ઔષધકીય રસાયણ મહત્તમ માત્રામાં મેળવવું જોઈએ.

(5) વાતાવરણમાં ફેરફાર કરીને : અમુક વનસ્પતિના કોષ અંધારામાં ઔષધકીય રસાયણ (શિકોકિન) વધુ આપે છે તો અમુક વનસ્પતિના કોષ અજવાળામાં ઔષધકીય રસાયણ (ડાયૉસ્જેનિન) વધુ આપે છે. તો પેશીસંવર્ધન માટે યોગ્ય વાતાવરણ નક્કી કરી તે મુજબ તેની વૃદ્ધિ કરવી જોઈએ.

હાલના તબક્કે ઘણાં જ ઓછાં ઔષધો વનસ્પતિના પેશીસંવર્ધન દ્વારા મેળવવામાં આવે છે, કારણ કે વનસ્પતિની ચયાપચયની ક્રિયા (metabolism) અંગેનું આપણું જ્ઞાન ઓછું છે. આ માટે ઔષધનું પ્રમાણ વધારવા માટે વનસ્પતિના ઉત્સેચકો (enzymes) અને જનીનવિદ્યાનો ઉપયોગ કરવો પડશે તથા વનસ્પતિમાં થતા ઔષધના જૈવસંશ્લેષણ પરના નિયંત્રણની જરૂર પડશે. આ રીતે ઔષધ મેળવવામાં જાપાન, જર્મની અને ચીન અગ્રેસર છે.

કૃષ્ણકુમાર નરસિંહભાઈ પટેલ