जेम्स मैककली प्रयोगशाला में छोटे संरचनाओं को निकालने वाले प्रयोगशाला में थे माइटोकॉन्ड्रिया कोशिकाओं से जब शोधकर्ताओं ने उनकी टीम में भाग लिया। वे एक सुअर के दिल पर काम कर रहे थे और इसे फिर से सामान्य रूप से पंप नहीं कर सकते थे।

मैककली बोस्टन चिल्ड्रन हॉस्पिटल और हार्वर्ड मेडिकल स्कूल में दिल से नुकसान की रोकथाम का अध्ययन करता है और माइटोकॉन्ड्रिया में गहरी दिलचस्पी रखता था। ये पावर-उत्पादक ऑर्गेनेल विशेष रूप से हृदय की तरह अंगों के लिए महत्वपूर्ण हैं जिनकी उच्च ऊर्जा आवश्यकताएं हैं। मैककली सोच रहा था कि क्या स्वस्थ माइटोकॉन्ड्रिया को घायल दिलों में ट्रांसप्लांट करना उनके कार्य को बहाल करने में मदद कर सकता है।

सुअर का दिल तेजी से धूसर हो रहा था, इसलिए मैकली ने इसे आज़माने का फैसला किया। उन्होंने निकाले गए माइटोकॉन्ड्रिया के साथ एक सिरिंज लोड किया और उन्हें सीधे दिल में इंजेक्ट किया। उसकी आँखों से पहले, यह सामान्य रूप से पिटाई शुरू कर दिया, अपने रस्सी की ओर लौट आया।

उस दिन से लगभग 20 साल पहले, मैककुल्ली और अन्य शोधकर्ताओं ने सूअरों और अन्य जानवरों में उस सफलता को दोहराया है। मानव प्रत्यारोपण का पालन किया गया, जिन शिशुओं को हृदय सर्जरी से जटिलताएं हुईं – क्षतिग्रस्त अंगों और बीमारी का इलाज करने के लिए माइटोकॉन्ड्रिया प्रत्यारोपण का उपयोग करके अनुसंधान के एक नए क्षेत्र को उछालना। पिछले पांच वर्षों में, वैज्ञानिकों की एक व्यापक सरणी ने हृदय की गिरफ्तारी के बाद दिल की क्षति के लिए माइटोकॉन्ड्रिया प्रत्यारोपण की खोज शुरू कर दी है, स्ट्रोक के बाद मस्तिष्क क्षति और प्रत्यारोपण के लिए किस्मत में अंगों को नुकसान।

माइटोकॉन्ड्रिया कोशिकाओं के लिए प्रयोग करने योग्य ऊर्जा के उत्पादन के लिए सबसे अच्छी तरह से जाना जाता है। लेकिन वे आणविक संकेत भी भेजते हैं जो शरीर को संतुलन में रखने और इसकी प्रतिरक्षा और तनाव प्रतिक्रियाओं का प्रबंधन करने में मदद करते हैं। कुछ प्रकार की कोशिकाएं स्वाभाविक रूप से स्वस्थ माइटोकॉन्ड्रिया की जरूरत में अन्य कोशिकाओं को दान कर सकती हैं, जैसे कि एक स्ट्रोक के बाद मस्तिष्क कोशिकाएं, माइटोकॉन्ड्रिया स्थानांतरण नामक एक प्रक्रिया में। तो यह विचार कि चिकित्सक माइटोकॉन्ड्रिया को रोपाई करके इस प्रक्रिया को बढ़ावा दे सकते हैं, जो घायल ऊतक को कुछ वैज्ञानिकों के लिए समझ में आता है।

खरगोशों और चूहे की हृदय कोशिकाओं में अध्ययन से, मैककुल्ली के समूह ने बताया है कि कोशिकाओं के प्लाज्मा झिल्ली माइटोकॉन्ड्रिया को घेरते हैं और उन्हें अंदर करते हैं, जहां वे सेल के आंतरिक माइटोकॉन्ड्रिया के साथ फ्यूज करते हैं। वहां, वे आणविक परिवर्तनों का कारण बनते हैं जो हृदय कार्य को पुनर्प्राप्त करने में मदद करते हैं: जब रक्त की तुलना करते हैं- और ऑक्सीजन से वंचित सुअर के दिलों को माइटोकॉन्ड्रिया के साथ इलाज करने वाले लोगों को प्लेसबोस प्राप्त करने वाले लोगों के लिए, मैककुल्ली के समूह ने जीन गतिविधि और प्रोटीनों में अंतर देखा जो कम कोशिका मृत्यु और कम सूजन का संकेत देते हैं।

लगभग 10 साल पहले, बोस्टन चिल्ड्रन हॉस्पिटल में एक कार्डियक सर्जन, सीताराम इमानी, पशु दिलों के साथ अपने काम के बारे में मैककुल्ली के पास पहुंचे। ईमानी ने देखा था कि कैसे दिल की कमी वाले कुछ बच्चे दिल की सर्जरी की जटिलताओं के बाद पूरी तरह से ठीक नहीं हो सकते थे और आश्चर्यचकित थे कि क्या मैकली के माइटोकॉन्ड्रिया प्रत्यारोपण विधि उनकी मदद कर सकती है।

दिल के दोषों की मरम्मत के लिए सर्जरी के दौरान, सर्जन दिल को रोकने के लिए एक दवा का उपयोग करते हैं ताकि वे काम कर सकें। लेकिन अगर हृदय बहुत लंबे समय तक रक्त और ऑक्सीजन से वंचित होता है, तो माइटोकॉन्ड्रिया विफल होने लगती है और कोशिकाएं मरने लगती हैं, इस्किमिया नामक स्थिति में। जब रक्त फिर से बहने लगता है, तो हृदय को अपनी सामान्य स्थिति में लौटने के बजाय, यह अधिक कोशिकाओं को नुकसान पहुंचा सकता है और मार सकता है, जिसके परिणामस्वरूप इस्किमिया-रीपरफ्यूजन चोट लगती है।

चूंकि खरगोशों और सूअरों में मैककली के आठ साल के अध्ययन ने माइटोकॉन्ड्रिया प्रत्यारोपण के साथ सुरक्षा चिंताओं का खुलासा नहीं किया था, मैककुल्ली और इमानी ने सोचा कि यह शिशुओं में प्रक्रिया की कोशिश करने के लायक होगा, जो दिल-फुफ्फुस समर्थन से बाहर आने के लिए पर्याप्त हृदय समारोह हासिल करने की संभावना नहीं है।

10 रोगियों के माता -पिता प्रयोगात्मक प्रक्रिया के लिए सहमत हुए, जिसे संस्थान के समीक्षा बोर्ड द्वारा अनुमोदित किया गया था। 2015 से 2018 तक चलने वाले एक पायलट में, मैककली ने हार्ट सर्जरी के लिए किए गए चीरों से पेंसिल-एरेसर के आकार की मांसपेशियों के नमूने निकाले, माइटोकॉन्ड्रिया को अलग करने के लिए एक निस्पंदन तकनीक का उपयोग किया और जांच की कि वे कार्यात्मक थे। तब टीम ने ऑर्गेनेल को बच्चे के दिल में इंजेक्ट किया।

उन 10 शिशुओं में से आठ ने जीवन समर्थन से बाहर आने के लिए पर्याप्त हृदय समारोह प्राप्त किया, 2002 से 2018 तक 14 समान मामलों में से केवल चार की तुलना में, जो कि ऐतिहासिक तुलना के लिए उपयोग किए गए थे, टीम ने 2021 में रिपोर्ट किया। उपचार ने वसूली के समय को भी छोटा कर दिया, जो ऐतिहासिक नियंत्रण समूह में नौ दिनों की तुलना में माइटोकॉन्ड्रियल ट्रांसप्लांट समूह में दो दिनों का औसत था। दो मरीज जीवित नहीं थे – एक मामले में, हस्तक्षेप के बाद बच्चे के बाकी अंगों के विफल होने के बाद हस्तक्षेप आया, और दूसरे में, एक फेफड़े का मुद्दा चार महीने बाद विकसित हुआ। समूह ने अब 17 शिशुओं पर यह प्रक्रिया की है।

प्रत्यारोपण प्रक्रिया प्रयोगात्मक बनी हुई है और व्यापक नैदानिक ​​उपयोग के लिए अभी तक व्यावहारिक नहीं है, लेकिन मैककली को उम्मीद है कि यह एक दिन का उपयोग गुर्दे, फेफड़े, यकृत और अंग की चोटों को बाधित रक्त प्रवाह से किया जा सकता है।

परिणामों ने अन्य चिकित्सकों को प्रेरित किया है जिनके रोगी समान इस्किमिया-रीपरफ्यूजन चोटों से पीड़ित हैं। एक इस्केमिक स्ट्रोक है, जिसमें थक्के रक्त को मस्तिष्क तक पहुंचने से रोकते हैं। डॉक्टर थक्कों को घुलित कर सकते हैं या शारीरिक रूप से हटा सकते हैं, लेकिन उनके पास मस्तिष्क को पुनरावृत्ति क्षति से बचाने के लिए एक रास्ता नहीं है। सिएटल में वाशिंगटन स्कूल ऑफ मेडिसिन विश्वविद्यालय में एक एंडोवस्कुलर न्यूरोसर्जन मेलानी वॉकर कहते हैं, “आप उन रोगियों को देखते हैं जो चलने या बात करने की क्षमता खो देते हैं।” “आप बस बेहतर करना चाहते हैं और वहाँ कुछ भी नहीं है।”

वॉकर 12 साल पहले मैककुल्ली के माइटोकॉन्ड्रियल ट्रांसप्लांट अध्ययन में आया था और आगे पढ़ने में, विशेष रूप से मैसाचुसेट्स जनरल हॉस्पिटल और हार्वर्ड मेडिकल स्कूल के शोधकर्ताओं के चूहों पर एक रिपोर्ट द्वारा मारा गया था, जिसमें मस्तिष्क के समर्थन और सुरक्षा कोशिकाओं को दिखाया गया था-एस्ट्रोसाइट्स-उनके कुछ माइटोकॉन्ड्रिया को ट्रांसफर करने में मदद कर सकते हैं। शायद, उसने सोचा, माइटोकॉन्ड्रिया प्रत्यारोपण मानव स्ट्रोक के मामलों में भी मदद कर सकता है।

उसने पशु शोधकर्ताओं के साथ काम करने में वर्षों बिताए, ताकि यह पता लगाया जा सके कि मस्तिष्क में माइटोकॉन्ड्रिया को सुरक्षित रूप से कैसे वितरित किया जाए। उन्होंने इस्केमिक स्ट्रोक के साथ सिर्फ चार लोगों के साथ एक नैदानिक ​​परीक्षण में प्रक्रिया की सुरक्षा का परीक्षण किया, गर्दन में एक धमनी के माध्यम से खिलाया गया कैथेटर का उपयोग करके मैन्युअल रूप से रुकावट को हटाने के लिए स्ट्रोक को हटाया, फिर कैथेटर को आगे धकेल दिया और माइटोकॉन्ड्रिया को छोड़ दिया, जो रक्त वाहिकाओं को मस्तिष्क तक पहुंचाएगा।

निष्कर्ष, 2024 में प्रकाशित किया गया सेरेब्रल रक्त प्रवाह और चयापचय जर्नलदिखाएँ कि संक्रमित रोगियों को कोई नुकसान नहीं हुआ; परीक्षण को प्रभावशीलता का परीक्षण करने के लिए डिज़ाइन नहीं किया गया था। वॉकर समूह अब हस्तक्षेप की सुरक्षा का आकलन करने के लिए प्रतिभागियों की भर्ती कर रहा है। अगला कदम यह निर्धारित करना होगा कि क्या माइटोकॉन्ड्रिया मिल रहे हैं, जहां उन्हें होना चाहिए, और कार्य करना। “जब तक हम यह दिखा सकते हैं कि, मुझे विश्वास नहीं है कि हम यह कह पाएंगे कि एक चिकित्सीय लाभ है,” वॉकर कहते हैं।

शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि अंग दान भी माइटोकॉन्ड्रिया प्रत्यारोपण से प्राप्त हो सकता है। किडनी जैसे दाता अंगों को नुकसान होता है जब उन्हें बहुत लंबे समय तक रक्त की आपूर्ति की कमी होती है, और ट्रांसप्लांट सर्जन इन चोटों के उच्च जोखिम के साथ गुर्दे को अस्वीकार कर सकते हैं।

यह जांचने के लिए कि क्या माइटोकॉन्ड्रियल ट्रांसप्लांट उन्हें पुन: उत्पन्न कर सकते हैं, विंस्टन-सलेम में वेक फॉरेस्ट यूनिवर्सिटी स्कूल ऑफ मेडिसिन के ट्रांसप्लांट सर्जन-वैज्ञानिक ग्यूसेप ऑरलैंडो और उनके सहयोगियों ने माइटोकॉन्ड्रिया को चार सुअर किडनी में इंजेक्ट किया, और तीन सुअर किडनी में एक नियंत्रण पदार्थ। 2023 में शल्य -शल्य चिकित्साउन्होंने माइटोकॉन्ड्रिया-उपचारित गुर्दे में कम मरने वाली कोशिकाओं की सूचना दी, और बहुत कम क्षति। आणविक विश्लेषण ने भी ऊर्जा उत्पादन में वृद्धि दिखाई।

यह अभी भी शुरुआती दिनों में है, ऑरलैंडो कहते हैं, लेकिन उन्हें विश्वास है कि माइटोकॉन्ड्रिया प्रत्यारोपण दान के लिए उप -रूपी अंगों को बचाने में एक मूल्यवान उपकरण बन सकता है।

अध्ययनों ने उत्साह और संदेह दोनों को बढ़ाया है। “यह निश्चित रूप से एक बहुत ही दिलचस्प क्षेत्र है,” कोनिंग शेन कहते हैं, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय में एक पोस्टडॉक्टोरल माइटोकॉन्ड्रियल जीवविज्ञानी, बर्कले, और 2022 में माइटोकॉन्ड्रिया की सिग्नलिंग भूमिकाओं के एक अवलोकन के सहसंयोजक। कोशिका और विकासात्मक जीव विज्ञान की वार्षिक समीक्षा। वह कहती हैं कि माइटोकॉन्ड्रिया के निष्कर्षण को स्केल करना और इस तरह के उपचारों को एक बड़ी वास्तविकता बनाने के लिए अलग -थलग ऑर्गेनेल को स्टोर करना और संरक्षित करना सीखना प्रमुख तकनीकी बाधाएं हैं। “यह आश्चर्यजनक होगा अगर लोग उस मंच पर पहुंच रहे हैं,” वह कहती हैं।

“मुझे लगता है कि बहुत सारे विचारशील लोग इसे ध्यान से देख रहे हैं, लेकिन मुझे लगता है कि बड़ा सवाल यह है कि तंत्र क्या है?” शिकागो में नॉर्थवेस्टर्न विश्वविद्यालय में एक माइटोकॉन्ड्रिया शोधकर्ता नवदीप झंडेल कहते हैं। उन्हें संदेह है कि डोनर माइटोकॉन्ड्रिया डिसफंक्शनल देशी ऑर्गेनेल को ठीक करते हैं या प्रतिस्थापित करते हैं, लेकिन कहते हैं कि यह संभव है कि माइटोकॉन्ड्रिया दान तनाव और प्रतिरक्षा संकेतों को ट्रिगर करता है जो अप्रत्यक्ष रूप से क्षतिग्रस्त ऊतक को लाभान्वित करते हैं।

तंत्र जो भी हो, कुछ पशु अध्ययनों से पता चलता है कि माइटोकॉन्ड्रिया को अपने लाभ प्रदान करने के लिए कार्यात्मक होना चाहिए। लांस बेकर, न्यूयॉर्क में नॉर्थवेल हेल्थ में आपातकालीन चिकित्सा के अध्यक्ष, जो कार्डियक अरेस्ट में माइटोकॉन्ड्रिया की भूमिका का अध्ययन करते हैं, ने ताजा माइटोकॉन्ड्रिया, माइटोकॉन्ड्रिया की तुलना में एक अध्ययन किया, जो तब फ्रोजन हो गया था, और कार्डियक गिरफ्तारी के बाद चूहों का इलाज करने के लिए एक प्लेसबो। ताजा, कामकाजी माइटोकॉन्ड्रिया प्राप्त करने वाले 11 चूहों में बेहतर मस्तिष्क समारोह था और तीन दिन बाद जीवित रहने की उच्च दर 11 चूहों की तुलना में एक प्लेसबो प्राप्त करने वाले थे; गैर-कार्यात्मक जमे हुए माइटोकॉन्ड्रिया ने इन लाभों को प्रदान नहीं किया।

शोधकर्ताओं का कहना है कि यह माइटोकॉन्ड्रियल थेरेपी के तंत्र में अधिक शोध करेगा, माइटोकॉन्ड्रिया डिलीवरी तकनीकों में सुधार, बड़े परीक्षणों और माइटोकॉन्ड्रियल ट्रांसप्लांटों से पहले सूचित सफलताओं का एक निकाय एफडीए-अनुमोदित किया जा सकता है और मोटे तौर पर इस्किमिया-रीपरफ्यूजन चोटों का इलाज करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। अंतिम लक्ष्य संग्रहीत माइटोकॉन्ड्रिया की एक सार्वभौमिक आपूर्ति बनाना होगा – एक माइटोकॉन्ड्रिया बैंक, प्रकार का – जिसे स्वास्थ्य देखभाल प्रदाताओं की एक विस्तृत विविधता द्वारा प्रत्यारोपण के लिए टैप किया जा सकता है।

“हम शुरुआत में बहुत हैं – हम नहीं जानते कि यह कैसे काम करता है,” बेकर कहते हैं। “लेकिन हम जानते हैं कि यह कुछ ऐसा कर रहा है जो शक्तिशाली है दिलचस्प है।”

जैकी रोशेल्यू एक स्वतंत्र विज्ञान पत्रकार हैं, जो जीवन विज्ञान और चिकित्सा को मस्तिष्क पर विशेष ध्यान देने के साथ कवर करते हैं। इस लेख को पुनर्प्रकाशित किया गया है जानने योग्य पत्रिका।