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New model finds locusts making complex decisions in deadly swarms

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New model finds locusts making complex decisions in deadly swarms

2019 के अंत में, अरबों रेगिस्तानी टिड्डियों की एक लहर ने पाकिस्तान के माध्यम से पश्चिमी भारत में उड़ान भरी। उनकी यात्रा पहले से ही कई हजार किलोमीटर की दूरी पर फैल गई थी क्योंकि वे पहली बार पूर्वी अफ्रीका के शुष्क मैदानों में फट गए थे।

टिड्डे टिड्डे हैं, जो सही परिस्थितियों में, तेजी से गुणा करते हैं। वे बड़े होते हैं और अपने वातावरण के जवाब में रंग बदलते हैं। ग्रेगराइजेशन नामक एक प्रक्रिया में, वे एकान्त जीवों से एक झुंड में संक्रमण करते हैं, बड़ी संख्या में एकत्र होते हैं और समय पर कई लीगों पर एक साथ यात्रा करते हैं।

ऐतिहासिक रूप से, इन ‘प्रकोपों’ ने व्यापक अकाल और आर्थिक तबाही मचाई है, जिससे उन्हें “टिड्डी प्लेग्यूज़” नाम मिला।

2019-2022 का प्रकोप 70 वर्षों में केन्या को हिट करने और 25 वर्षों में इथियोपिया, सोमालिया और भारत को हिट करने के लिए सबसे खराब था। 200,000 हेक्टेयर से अधिक फसलें नष्ट हो गईं।

इस समय, जर्मन और उत्तरी अमेरिकी विश्वविद्यालयों में शोधकर्ताओं ने टिड्डे झुंडों का अध्ययन करने का अवसर देखा और केन्या के लिए उड़ान भरी, जो कि झुंड के व्यवहार के बारे में एक लंबे समय से चली आ रही सिद्धांत को परिष्कृत करने की उम्मीद कर रही थी।

टिड्डी झुंडों के पिछले मॉडल ने उन्हें गति में गैसों की तरह इलाज किया है। विशेष रूप से, उन्होंने अपने पड़ोसियों के साथ स्व-चालित कणों की तरह गठबंधन किए गए व्यक्तिगत टिड्डियों को मान लिया-सैद्धांतिक भौतिकी में उपयोग किया जाने वाला एक मॉडल-वस्तुएं।

मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट ऑफ एनिमल बिहेवियर और प्रोफेसर ऑफ कोंस्टानज़ के निदेशक इयान कुज़िन ने कहा, “शुरू में, हम जो सोचते थे, उसे दोहराना चाहते थे, जो हम जानते थे,” मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट ऑफ एनिमल बिहेवियर के निदेशक और कोनस्टानज़ विश्वविद्यालय में प्रोफेसर, जिन्होंने दो दशकों से सामूहिक खुफिया और टिड्डी व्यवहार का अध्ययन किया है। “लेकिन हम जो उम्मीद नहीं करते थे, वह यह था कि हम अपने पिछले निष्कर्षों को दोहरा नहीं सकते थे, और इसने पूरी तरह से हमारी समझ बदल दी कि टिड्डे इन बड़े पैमाने पर झुंड कैसे बनाते हैं।”

में एक हाल ही में कागज, Couzin और उनकी टीम ने झुंडों की समझ बनाने के लिए एक संशोधित मॉडल का प्रस्ताव रखा। इस मॉडल के अनुसार, टिड्डे गैसों की तरह व्यवहार नहीं करते हैं। इसके बजाय, उनका आंदोलन पास की गति की उनकी धारणा के आधार पर एक संज्ञानात्मक निर्णय लेने की प्रक्रिया पर आधारित है।

यह खोज एक बड़ी पारी को चिह्नित करती है कि कैसे वैज्ञानिक टिड्डी के व्यवहार और झुंड से संबंधित भविष्यवाणियों को बनाने की उनकी क्षमता को समझते हैं। चूंकि जलवायु परिवर्तन टिड्डियों के प्रजनन पैटर्न को बदलना जारी रखता है, इसलिए यह परिष्कृत समझ फसलों और आजीविका की रक्षा करने की कुंजी हो सकती है, अगले झुंड आने से पहले।

क्षेत्र से होलोग्राम तक

कोविड -19 के प्रसार से ठीक पहले एक महामारी बन गई, अनुसंधान टीम के कुछ सदस्यों (कौज़िन के अलावा) ने केन्या के साम्बरू और इसोलो काउंटियों में एक अध्ययन किया। उन्होंने सटीक ट्रैकिंग विधियों का उपयोग करके युवा टिड्डियों के बड़े, ग्राउंड-मार्चिंग बैंड की जांच की, और एक पैटर्न पर ध्यान दिया। टिड्डी स्पष्ट रूप से अपने तत्काल पड़ोसियों के साथ संरेखित नहीं कर रहे थे, इसके विपरीत कि स्व-चालित कणों के मॉडल ने भविष्यवाणी की थी।

अपनी टिप्पणियों का परीक्षण करने के लिए, उन्होंने संवेदी-वश्वयन प्रयोगों का संचालन किया, जिसमें उन्होंने कीटों को देखने, गंध या भावना आंदोलन की क्षमता को बदल दिया।

परिणामों से पता चला कि दृष्टि का यह निर्धारित करने में एक बड़ा प्रभाव था कि टिड्डे कैसे एक झुंड के भीतर चले गए। टिड्डे जो स्पष्ट रूप से अपनी दिशा की भावना खो नहीं सकते थे, जबकि अक्षुण्ण दृष्टि वाले लोग भौतिक संपर्क के बिना भी झुंड के साथ चले गए।

“उन आंकड़ों से पता चला कि घ्राण महत्वपूर्ण नहीं था, स्पर्शक संकेत महत्वपूर्ण नहीं थे, लेकिन दृष्टि वास्तव में, वास्तव में महत्वपूर्ण थी,” कौज़िन ने कहा। “इस घटना को और अधिक विस्तार से अध्ययन करने के लिए होलोग्राफिक आभासी वास्तविकता के उपयोग को सही ठहराया।”

वैज्ञानिकों ने टिड्डियों को पूरी तरह से इमर्सिव वर्चुअल-रियलिटी वातावरण में रखा और विभिन्न दृश्य उत्तेजनाओं के लिए उनकी प्रतिक्रिया का परीक्षण किया। इन प्रयोगों में, टिड्डियों ने कंप्यूटर-जनित झुंडों के साथ बातचीत की, जो घनत्व और आंदोलन के क्रम में भिन्न थे। जल्द ही, उनकी महत्वपूर्ण खोज उभरी: भीड़ के बजाय गति की सुसंगतता ने उनके संरेखण को नियंत्रित किया।

यहां तक ​​कि काफी आबादी वाले झुंडों में, टिड्डे एक साथ चले गए यदि उनके दृश्य संकेत मजबूत थे।

टीम को एहसास हुआ कि टिड्डी गैस कणों की तरह व्यवहार नहीं कर रहे थे। इसके बजाय, उनके आंदोलन ने पास की गति की उनकी धारणा के आधार पर एक निर्णय लेने की प्रक्रिया का पालन किया।

इसका प्रतिनिधित्व करने के लिए, शोधकर्ताओं ने तंत्रिका रिंग आकर्षण नेटवर्क पर आधारित एक नया गणितीय मॉडल विकसित किया, जो तंत्रिका विज्ञान में एक अवधारणा है। टिड्डियों को नासमझ कणों के रूप में मानने के बजाय, दृष्टिकोण ने उन्हें निर्णय लेने वाली संस्थाओं के रूप में संबोधित किया जो एक दिशा चुनने से पहले कई दृश्य इनपुटों को एकीकृत कर सकते हैं।

मॉडल ने सुझाव दिया कि टिड्डे अलग -अलग संभावित विकल्पों का वजन कर सकते हैं और प्रभावी निर्णय ले सकते हैं। “हालांकि, समूह स्तर पर, कोई योजना नहीं है,” Couzin ने कहा। “समूह एक उभरती हुई घटना है।”

एक उभरती हुई घटना एक जटिल पैटर्न है जो केंद्रीय नियंत्रण के बिना, सरल बातचीत से उत्पन्न होता है। टिड्डी झुंडों में, सामूहिक आंदोलन प्रत्येक टिड्डी के व्यक्तिगत व्यवहार से उभरता है, एक नेता के बिना बड़े, समन्वित झुंड बनाता है। इस तरह से पक्षियों और ट्रैफिक जाम के झुंड भी काम करते हैं।

“इस अध्ययन ने स्थापित किया कि कैसे झुंड चलते हैं और कैसे समन्वित गति उत्पन्न होती है,” सेकन, न्यूरोलॉजिस्ट और आणविक जीवविज्ञानी कोनस्टैनज़ विश्वविद्यालय में न्यूरोलॉजिस्ट और आणविक जीवविज्ञानी और अध्ययन के लेखकों में से एक, ने कहा। “प्रारंभिक दिशा का चयन और यह कैसे बनाए रखा जाता है – यह अगला सवाल है जिसका हम उत्तर देना चाहते हैं।”

‘सोचने का गलत तरीका’

यह समझना कि कैसे टिड्डियों के कदम के वास्तविक दुनिया के परिणाम हैं। फिर भी ये समूह कैसे उभरते हैं या कौन से सटीक कारक यह निर्धारित करते हैं कि उनकी उड़ान की दिशा स्पष्ट नहीं है।

जलवायु परिवर्तन ने रेगिस्तानी क्षेत्रों में वर्षा बढ़ाकर, आदर्श प्रजनन की स्थिति पैदा करके समस्या को खराब कर दिया है। 2019-2022 का प्रकोप-दशकों में सबसे खराब में से एक-अरब सागर में असामान्य रूप से मजबूत मानसून और चक्रवातों द्वारा ईंधन दिया गया था। साइक्लोन मेकुनु और लुबन ने भी 2018 में अरब प्रायद्वीप को मारा था। असामान्य मानसून और देरी से नियंत्रण में संकट खराब हो गया, जिससे एक झुंड पैदा हुआ।

“हमें लगा कि हमारे पास एक अच्छी समझ है, और पुराने मॉडल का उपयोग भविष्यवाणियों को करने की कोशिश करने के लिए किया जा रहा था, लेकिन यह सोचने का गलत तरीका था,” Couzin ने कहा। “उम्मीद है, अब हमने रिकॉर्ड को सीधे सेट कर दिया है और हम तेजी से सटीक भविष्यवाणियां करने के लिए एक टीम के प्रयास का निर्माण शुरू कर सकते हैं। ऐसा करने का एक तरीका, निश्चित रूप से, जंगली में जानवरों पर नज़र रखना शुरू करना है।”

“बदलती जलवायु के साथ, झुंडों को बड़े और अधिक अप्रत्याशित होने की उम्मीद है, जिससे प्रबंधन अधिक कठिन हो जाता है,” उन्होंने कहा। “वास्तव में भविष्य कहनेवाला मॉडल बनाने या इसे बेहतर ढंग से समझने में सक्षम होने के लिए, हमें बहुत अधिक शोध की आवश्यकता है। हमें जलवायु वैज्ञानिकों और वनस्पति विशेषज्ञों को भी शामिल करने की आवश्यकता है।”

मोनिका मोंडल एक स्वतंत्र विज्ञान और पर्यावरण पत्रकार हैं।

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Small study hints that revving up immune cells might help fight HIV

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Small study hints that revving up immune cells might help fight HIV

यूएस एनआईएच द्वारा प्रदान की गई यह रंगीन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप छवि एचआईवी (पीला) के हमले के तहत एक मानव टी सेल (नीला) दिखाती है। | फोटो साभार: एपी

वैज्ञानिक इस उम्मीद में एक शक्तिशाली कैंसर थेरेपी में बदलाव कर रहे हैं कि यह मरीजों की अपनी प्रतिरक्षा कोशिकाओं को सुपरचार्ज करके एचआईवी से लड़ सकती है।

12 मई को, शोधकर्ताओं ने कहा कि उन पुनर्जीवित कोशिकाओं की एक खुराक ने दो लोगों में एचआईवी को दृढ़ता से दबा दिया – एक को लगभग एक वर्ष के लिए और दूसरे को लगभग दो वर्षों तक – उनकी सामान्य दवाओं की आवश्यकता के बिना।

यह साबित करने के लिए बड़े और लंबे अध्ययन की आवश्यकता है कि जिसे सीएआर-टी सेल थेरेपी कहा जाता है वह वास्तव में एचआईवी के लिए लंबे समय तक चलने वाली मदद प्रदान कर सकती है, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सैन फ्रांसिस्को के डॉ. स्टीवन डीक्स, जिन्होंने शोध का नेतृत्व किया, ने आगाह किया।

उन्होंने कहा, “हमें यह तथ्य पता चला है कि दो लोगों की ऐसी निरंतर प्रतिक्रिया वास्तव में उत्तेजक रही है।” “एक पूर्ण, सुरक्षित और स्केलेबल इलाज की वास्तविक आवश्यकता है… और यह उन रणनीतियों में से एक है जिसका हम अनुसरण कर रहे हैं।” यह डेटा बोस्टन में अमेरिकन सोसाइटी ऑफ जीन एंड सेल थेरेपी की एक बैठक में प्रस्तुत किया जा रहा है।

दुनिया भर में लगभग 40 मिलियन लोग एचआईवी से पीड़ित हैं। आज की दवाओं ने एड्स फैलाने वाले वायरस को तेजी से मारने वाले से एक प्रबंधनीय दीर्घकालिक बीमारी में बदल दिया है, अक्सर वायरस को अज्ञात स्तर पर बनाए रखा जाता है, लेकिन केवल तभी जब लोग दवाएं खरीद सकें और उनका उपयोग कर सकें। वायरस शरीर के भंडारों में छिप जाता है और अगर लोग इलाज बंद कर देते हैं तो तेजी से दोबारा फैलता है।

शोधकर्ताओं ने लंबे समय से एक मायावी इलाज की खोज की है, जिसमें एक दुर्लभ जीन उत्परिवर्तन जैसे सुरागों का पता लगाया गया है जो कुछ लोगों को प्राकृतिक रूप से एचआईवी के प्रति प्रतिरोधी बनाता है या कैसे मुट्ठी भर एचआईवी रोगियों को, जिन्हें कुछ कैंसर भी थे, स्टेम सेल प्रत्यारोपण प्राप्त करने के बाद ठीक हो गए या दीर्घकालिक छूट में घोषित कर दिए गए, जो ज्यादातर लोगों के लिए बहुत जोखिम भरा है।

सीएआर-टी थेरेपी में किसी व्यक्ति के रक्त से टी कोशिकाओं नामक प्रतिरक्षा सैनिकों को लेना, आनुवंशिक रूप से उन्हें “जीवित दवाओं” में इंजीनियरिंग करना और उन्हें रोगी में वापस डालना शामिल है। कुछ प्रकार के कैंसर को ठीक करने के लिए इनका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है और अन्य बीमारियों के लिए भी इनका अध्ययन किया जा रहा है।

एचआईवी के लिए, गैर-लाभकारी दवा डेवलपर केयरिंग क्रॉस के वैज्ञानिकों ने दोहरी विशेषताओं वाली सीएआर-टी कोशिकाएं बनाईं। उन्हें एचआईवी-संक्रमित कोशिकाओं को बेहतर ढंग से ढूंढने और मारने के लिए प्रोग्राम किया गया है – और जिस वायरस से उन्हें लड़ना है, उसके संक्रमण से सुरक्षा प्रदान करने के लिए उन्हें इंजीनियर किया गया है।

कैरिंग क्रॉस के कार्यकारी निदेशक बोरो ड्रॉपुलिक ने कहा, उस अतिरिक्त कवच के साथ, उन्हें एचआईवी को नियंत्रित रखने के लिए पर्याप्त प्रजनन करने में सक्षम होना चाहिए।

डीक्स के प्रारंभिक चरण के प्रयोग ने उन लोगों में विभिन्न खुराक रणनीतियों का परीक्षण किया, जिन्होंने अपनी सीएआर-टी कोशिकाएं प्राप्त करने के दिन ही अपनी एचआईवी दवा बंद कर दी थी। कोई गंभीर दुष्प्रभाव नहीं थे. पहले तीन प्राप्तकर्ताओं ने कोई प्रतिक्रिया नहीं दिखाई और अपनी सामान्य दवाएँ फिर से शुरू कर दीं।

छह अन्य लोगों को नई टी कोशिकाओं के लिए जगह बनाने के लिए थोड़ी मात्रा में कीमोथेरेपी दी गई। उन दो मजबूत उत्तरदाताओं ने अपने एचआईवी को अनिर्धारित स्तर तक गिरते देखा, कभी-कभार ही इसमें वृद्धि हुई जब सीएआर-टी कोशिकाएं संभवतः फिर से काम करने लगीं। तीसरे रोगी को अस्थायी प्रतिक्रिया मिली और उसने नियमित एचआईवी उपचार फिर से शुरू कर दिया।

डीक्स ने कहा, उन तीनों मरीजों ने संक्रमित होने के तुरंत बाद अपना मूल एचआईवी उपचार शुरू कर दिया था। यह समझ में आता है क्योंकि जिन लोगों का जल्दी इलाज किया जाता है उनके शरीर में एचआईवी कम छिपा होता है और प्रतिरक्षा प्रणाली स्वस्थ होती है।

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IMD unveils weather model to provide ‘block level’ forecast of monsoon journey

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IMD unveils weather model to provide ‘block level’ forecast of monsoon journey

नई प्रणाली के मूल में दो पूर्वानुमान मॉडल हैं जिनकी भविष्यवाणियां सटीकता को तेज करने के लिए “मिश्रित” हैं। फ़ाइल | फोटो साभार: द हिंदू

इस साल मानसून से पहले, भारत मौसम विज्ञान विभाग (आईएमडी) ने मंगलवार को एक नई पूर्वानुमान प्रणाली का अनावरण किया, जो पहली बार, 15 राज्यों में मानसून के आगमन के ‘ब्लॉक’ स्तर के पूर्वानुमान उत्पन्न करेगी और इसमें भारत के लगभग 7,200 ब्लॉकों में से लगभग आधे शामिल होंगे।

ऐतिहासिक रूप से ऐसे अनुमान अधिक से अधिक राज्यों या जिलों के स्तर पर उपलब्ध हैं। उदाहरण के लिए, यह ज्ञात है कि मानसून मुंबई में 10 जून और दिल्ली में 29 जून के आसपास आता है। हालाँकि, मानसून की अंतर्निहित भिन्नता ऐसी है कि एक ही जिले के भीतर भी, जिले की सीमाओं पर आधिकारिक तौर पर ‘आगमन’ करने के बावजूद, उनके कई ब्लॉक और गाँव वर्षा रहित होंगे।

इस कमी को दूर करने के लिए हाइपर स्थानीय पूर्वानुमान प्रदान करना आईएमडी का लंबे समय से लक्ष्य रहा है ताकि किसानों को उनकी बुआई का सही समय पता चल सके।

नई प्रणाली के मूल में दो पूर्वानुमान मॉडल हैं जिनकी भविष्यवाणियां सटीकता को तेज करने के लिए “मिश्रित” हैं। विज्ञान मंत्री जितेंद्र सिंह ने एक प्रेस ब्रीफिंग में कहा कि केरल में मानसून की शुरुआत की तारीख से, यह एआई-आधारित विश्लेषण, आईएमडी के लगभग एक सदी के विस्तृत मौसम संबंधी डेटा और वैश्विक मौसम मॉडल का उपयोग करके मानसून की यात्रा कार्यक्रम को अभूतपूर्व विवरण दे सकता है।

4 सप्ताह के लिए पूर्वानुमान

यह विशेष रूप से कृषि और किसान कल्याण मंत्रालय के अनुरोध पर विकसित की गई एक प्रणाली थी, जिसकी मौजूदा सलाहकार प्रणाली मोटे तौर पर साप्ताहिक प्रारूप में पूर्वानुमान देने के लिए बनाई गई है। पृथ्वी विज्ञान मंत्रालय के अनुसंधान संस्थान, भारतीय उष्णकटिबंधीय मौसम विज्ञान संस्थान द्वारा विकसित सम्मिश्रण ढांचा, सीधे मंत्रालय की पाइपलाइन में फीड करने और अगले चार हफ्तों के लिए संभावित पूर्वानुमान जारी करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

वर्तमान में, इस प्रणाली का उपयोग 15 राज्यों और एक केंद्र शासित प्रदेश के 3,196 ब्लॉकों को पूर्वानुमान प्रदान करने के लिए किया जा सकता है। एक प्रेस बयान के अनुसार, दो ट्रायल रन पहले ही सफलतापूर्वक पूरे किए जा चुके हैं। एमओईएस के सचिव एम. रविचंद्रन ने एक प्रेस वार्ता में कहा, “ये राज्य मानसून कोर जोन का हिस्सा हैं, जो बड़े पैमाने पर वर्षा आधारित क्षेत्र हैं और दक्षिण-पश्चिम मानसून की गतिशीलता के प्रति सबसे संवेदनशील हैं।” “बेशक, आगे बढ़ते हुए हमारा लक्ष्य इसे पूरे भारत में विस्तारित करना है लेकिन इसके लिए अधिक अवलोकन संबंधी डेटा की आवश्यकता है।”

श्री रविचंद्रन ने बताया द हिंदू यह देखते हुए कि इस प्रणाली को इस वर्ष एक कठिन परीक्षा का सामना करना पड़ेगा, आईएमडी के साथ-साथ वैश्विक मॉडल जुलाई के महीने से विकासशील अल नीनो – जो अक्सर भारत में कमजोर मानसूनी बारिश का कारण बनता है – के आलोक में “सामान्य से कम” वर्षा की उम्मीद कर रहे थे।

मंगलवार को, आईएमडी ने विशेष रूप से उत्तर प्रदेश के लिए 1-किमी रिज़ॉल्यूशन (ग्रैन्युलरिटी का संकेत) के साथ एक मानसून पूर्वानुमान मॉडल भी लॉन्च किया, जो 10 दिनों के लिए वैध है। श्री सिंह ने कहा, ऐसा राज्य में स्वचालित मौसम स्टेशनों के बहुत व्यापक कवरेज के कारण था, जिसने मिथुन नामक मौसम मॉडल (जो 12.5 किमी रिज़ॉल्यूशन पर काम करता है) को 1 किमी तक “डाउनस्केल” करने की अनुमति दी थी। श्री रविचंद्रन ने कहा, “हम अन्य राज्यों को अपने डेटा हमारे साथ साझा करने के लिए प्रोत्साहित कर रहे हैं, जिससे उनके पूर्वानुमान उच्च रिज़ॉल्यूशन के साथ तैयार किए जा सकेंगे।”

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Cancer immunotherapy may reshape brain’s barrier to metastasis

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Cancer immunotherapy may reshape brain’s barrier to metastasis

दवाएं जो कैंसर के खिलाफ शरीर की प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को बढ़ाती हैं, वे इसकी सबसे कड़ी सुरक्षा वाली सीमाओं में से एक को भी बदल सकती हैं: रक्त-मस्तिष्क बाधा (बीबीबी)।

टेक्नियन-इज़राइल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी और उनकी टीम में युवल शेक्ड द्वारा हाल ही में प्रकाशित एक अध्ययन कैंसर की खोजने पाया कि पीडी-1 अवरोधक, कैंसर इम्यूनोथेरेपी का एक व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला वर्ग, प्रतिरक्षा कोशिकाओं को एक प्रोटीन का उत्पादन करने के लिए प्रेरित कर सकता है जो बाधा को अधिक पारगम्य बनाता है। यह संभावित रूप से बदल सकता है कि कैंसर और उसके उपचार मस्तिष्क को कैसे प्रभावित करते हैं।

कई पारंपरिक कैंसर-विरोधी दवाएं बीबीबी को पार नहीं कर सकती हैं, जो कोशिकाओं की एक कसकर भरी हुई परत है जो रक्तप्रवाह से मस्तिष्क के ऊतकों में जाने वाली चीज़ों को नियंत्रित करती है, जिससे मस्तिष्क ट्यूमर के खिलाफ उनकी प्रभावशीलता सीमित हो जाती है। इसलिए लंबे समय से यह माना जाता था कि मस्तिष्क काफी हद तक प्रतिरक्षा प्रणाली से अछूता रहता है, लेकिन बढ़ते सबूत से पता चलता है कि यह सार्थक प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया उत्पन्न कर सकता है। इस संदर्भ में, इम्यूनोथेरेपी परिसंचारी प्रतिरक्षा कोशिकाओं को सक्रिय करके काम करती है जो बीबीबी को पार कर सकती हैं और मस्तिष्क के भीतर ट्यूमर कोशिकाओं को लक्षित कर सकती हैं।

एक प्रकार की इम्यूनोथेरेपी जिसे इम्यून चेकपॉइंट इनहिबिटर (आईसीआई) कहा जाता है, संकेतों को अवरुद्ध करता है जो प्रतिरक्षा कोशिकाओं को ट्यूमर पर हमला करने से रोकता है, जिससे शरीर की प्राकृतिक सुरक्षा अधिक मजबूती से प्रतिक्रिया करने की अनुमति देती है। जबकि आईसीआई को मस्तिष्क के भीतर ट्यूमर के बोझ को कम करने के लिए दिखाया गया है, मस्तिष्क मेटास्टेस वाले रोगियों में प्रतिक्रियाएं अलग-अलग होती हैं और कारण अस्पष्ट रहते हैं।

शेक्ड लैब में पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता और अध्ययन के मुख्य लेखक अभिलाष देव ने कहा, “हमारा काम यह समझने पर केंद्रित है कि कैंसर का इलाज सिर्फ ट्यूमर पर नहीं, बल्कि शरीर पर कैसे प्रभाव डालता है। कुछ मामलों में, उपचार सामान्य मेजबान कोशिकाओं, जैसे कि प्रतिरक्षा कोशिकाओं में प्रतिक्रियाओं को ट्रिगर कर सकते हैं, जो अनजाने में पर्यावरण को कैंसर के विकास के लिए अधिक अनुकूल बनाते हैं।”

मस्तिष्क का वातावरण

यह समझने के लिए कि इम्यूनोथेरेपी मस्तिष्क के प्रतिरक्षा वातावरण को कैसे प्रभावित करती है, शोधकर्ताओं ने एंटी-पीडी-1 थेरेपी से इलाज किए गए स्तन ट्यूमर वाले चूहों के मस्तिष्क के ऊतकों की जांच की। उन्होंने रक्त वाहिका स्थिरता बनाए रखने वाली कोशिकाओं की हानि, कमजोर अवरोधक प्रोटीन और मस्तिष्क में उच्च प्रतिरक्षा कोशिका प्रवेश को देखा, जिससे पता चलता है कि बीबीबी लीक हो रहा था।

एंटी-पीडी-1 से उपचारित चूहों में भी मस्तिष्क मेटास्टेस में वृद्धि देखी गई, संभवतः समझौता बाधा के कारण। विशेष रूप से, ये प्रभाव केवल एंटी-पीडी-1 के साथ देखे गए थे, अन्य आईसीआई के साथ नहीं, जो उपचार से प्रेरित एक अद्वितीय मेजबान प्रतिक्रिया को उजागर करता है।

डॉ. देव ने कहा, “हमारा डेटा दिखाता है कि एंटी-पीडी-1 थेरेपी मस्तिष्क में ट्यूमर-विरोधी प्रतिरक्षा को बढ़ावा दे सकती है, लेकिन प्रतिरोधी कैंसर में, यह मेजबान प्रतिरक्षा वातावरण को बदलकर मेटास्टेसिस भी बढ़ा सकती है।” “इससे यह समझाने में मदद मिल सकती है कि मस्तिष्क मेटास्टेसिस वाले मरीज़ इम्यूनोथेरेपी के प्रति विभिन्न प्रतिक्रियाएं क्यों दिखाते हैं।”

ठाणे में भक्तिवेदांत हॉस्पिटल एंड रिसर्च इंस्टीट्यूट के मेडिकल ऑन्कोलॉजिस्ट निर्मल राऊत के अनुसार, मस्तिष्क मेटास्टेसिस वाले रोगियों में आईसीआई के उपचार की प्रतिक्रियाएं व्यापक रूप से भिन्न होती हैं, जिसमें पूर्ण छूट से लेकर तेजी से रोग बढ़ने तक (उपचार शुरू होने के बाद लगभग 20% मामलों में देखा जाता है)।

उन्होंने कहा, “हम अक्सर असंगत प्रतिक्रियाएं देखते हैं, जहां मस्तिष्क के बाहर की बीमारी को नियंत्रित किया जाता है, लेकिन मस्तिष्क में नए घाव दिखाई देते हैं, या इसके विपरीत, यह सुझाव देता है कि मस्तिष्क-प्रतिरक्षा पारिस्थितिकी तंत्र शरीर के बाकी हिस्सों से अलग है।”

डॉ. राउत ने कहा कि जब ट्यूमर फेफड़े या यकृत जैसे अंगों में उपचार के प्रति प्रतिक्रिया करता है, तब भी बीबीबी एक अभयारण्य के रूप में कार्य कर सकता है जहां उप-चिकित्सीय दवा का स्तर कैंसर कोशिकाओं को जीवित रहने और विकसित होने की अनुमति देता है।

प्रमुख मध्यस्थ

जब अनुपचारित जानवरों को एंटी-पीडी-1 से उपचारित चूहों से प्लाज्मा इंजेक्ट किया गया, तो शोधकर्ताओं ने बीबीबी लीक देखा, जिससे पता चला कि उपचार-प्रेरित आईसीआई बाधा को बाधित कर रहे थे। उपचारित और अनुपचारित जानवरों के प्लाज्मा प्रोटीन प्रोफाइल की तुलना करते हुए, टीम ने बीबीबी व्यवधान से जुड़े कई प्रोटीनों की पहचान की। इनमें से DKK1 नामक प्रोटीन को हटाने से BBB का रिसाव कम हो गया।

महत्वपूर्ण बात यह है कि ये निष्कर्ष रोगी डेटा में परिलक्षित हुए। फेफड़ों के कैंसर से पीड़ित जिन रोगियों को एंटी-पीडी-1 थेरेपी मिली थी, उनके एमआरआई स्कैन में मस्तिष्क के भीतर कैंसर के प्रसार में वृद्धि देखी गई। प्लाज्मा DKK1 का उच्च स्तर मस्तिष्क मेटास्टेस की अधिक घटना और बीमारी के बिगड़ने से पहले की छोटी अवधि से भी जुड़ा था, खासकर उन रोगियों में जिन्होंने उपचार के लिए खराब प्रतिक्रिया दी थी।

“यह इस विचार के अनुरूप है कि ऊंचा DKK1 मेटास्टेसिस के लिए अधिक अनुमेय मस्तिष्क वातावरण की ओर इशारा कर सकता है,” डॉ. राऊत ने कहा

उन्होंने कहा कि इम्यूनोथेरेपी शुरू करने के बाद कुछ एमआरआई स्कैन पर देखा गया बढ़ा हुआ कंट्रास्ट हमेशा “छद्म प्रगति” या सूजन का संकेत नहीं दे सकता है, बल्कि सक्रिय प्रतिरक्षा कोशिकाओं के कारण होने वाले वास्तविक बीबीबी रिसाव को प्रतिबिंबित कर सकता है।

दोधारी भूमिका

रेनाटस कैंसर सेंटर, पुणे के मेडिकल ऑन्कोलॉजिस्ट चकोर वोरा ने बताया कि अधिकांश कीमोथेराप्यूटिक दवाएं बीबीबी को पार नहीं कर सकती हैं, जो मस्तिष्क मेटास्टेस के इलाज में एक बड़ी चुनौती है।

इसलिए एंटी-पीडी-1 थेरेपी के बाद बीबीबी को खोलने से मस्तिष्क तक उनकी डिलीवरी में सुधार हो सकता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि सिस्प्लैटिन कीमोथेरेपी के बाद एंटी-पीडी-1 थेरेपी ने मस्तिष्क मेटास्टेसिस वाले चूहों में जीवित रहने में सुधार किया और साथ ही मस्तिष्क में दवा संचय में वृद्धि की, जो दोहरी भूमिका को उजागर करता है।

डॉ. राऊत ने कहा कि जिन मरीजों पर इलाज का असर नहीं होता है, उनमें एंटी-पीडी-1 थेरेपी का उपयोग करके बीबीबी खोलने से अनजाने में परिसंचारी कैंसर कोशिकाएं भी मस्तिष्क में प्रवेश कर सकती हैं, जिससे संभावित रूप से नए मेटास्टेस का खतरा बढ़ सकता है।

“हालांकि, प्रतिरोधी रोग वाले रोगियों के लिए, मस्तिष्क तक दवा वितरण में सुधार के लिए इसी भेद्यता का फायदा उठाया जा सकता है,” उन्होंने कहा।

मेडिकल ऑन्कोलॉजिस्ट और ऑस्ट्रेलिया में एडिलेड में परमाणु चिकित्सा के चिकित्सक राहुल सोलंकी ने कहा कि एक बार कैंसर मस्तिष्क में फैल गया है, बीबीबी पहले से ही बाधित हो सकता है, और ऐसे रोगियों को अक्सर नैदानिक ​​​​परीक्षणों से बाहर रखा जाता है। चूंकि चिकित्सा कर्मचारी मस्तिष्क में दवा के स्तर को माप नहीं सकते हैं, इसलिए DKK1 एक आशाजनक बायोमार्कर हो सकता है जो उपचार के दौरान मस्तिष्क मेटास्टेसिस विकसित होने के उच्च जोखिम वाले रोगियों की पहचान करने में मदद कर सकता है।

डॉ. सोलंकी ने कहा, “उन्नत कैंसर वाले लेकिन सक्रिय मस्तिष्क मेटास्टेस के बिना मरीज यह समझने के लिए बेहतर उम्मीदवार होंगे कि एंटी-पीडी -1 थेरेपी उपचार प्रतिक्रिया और मेटास्टेसिस के जोखिम को कैसे प्रभावित करती है।”

डॉ. वोरा ने जोर देकर कहा, “हम आम तौर पर मस्तिष्क मेटास्टेसिस वाले उच्च जोखिम वाले मरीजों में कीमोथेरेपी और इम्यूनोथेरेपी के संयोजन का उपयोग करते हैं, जो प्रतिरक्षा बायोमार्कर के लिए सकारात्मक परीक्षण करते हैं। हालांकि, इन निष्कर्षों को मानव रोगियों से जुड़े बड़े अध्ययनों में मान्य करने की आवश्यकता है।”

डॉ. राउत ने कहा, “अगर बड़े मानव परीक्षणों में इन निष्कर्षों की पुष्टि हो जाती है, तो वे हमारे उपचार के अनुक्रम को बदल सकते हैं।”

श्वेता योगी एक स्वतंत्र विज्ञान लेखिका हैं।

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