मरीजों को नई दवाएं दिए जाने से पहले सुरक्षा अनिवार्य है - यही वजह है कि संभावित जोखिमों और दुष्प्रभावों का पता लगाने के लिए हर साल दुनिया भर में लाखों जानवरों पर दवाओं का परीक्षण किया जाता है। लेकिन अनुसंधान से पता चलता है कि दिल के कंप्यूटर सिमुलेशन में रोगियों के लिए दवा के विकास में सुधार करने और पशु परीक्षण की आवश्यकता को कम करने की क्षमता है।
पशु परीक्षण, आज तक, नई दवाओं की जांच के लिए सबसे सटीक और विश्वसनीय रणनीति है, लेकिन यह महंगा है, समय लेने वाली और कुछ के लिए - अत्यधिक विवादास्पद है।
पशुओं और मनुष्यों के बीच मतभेद के कारण कुछ दुष्प्रभाव होने की संभावना है। ड्रग ट्रायल विशेष रूप से इस कारण से समस्याग्रस्त हैं और यह स्पष्ट है कि बेहतर और सुरक्षित दवाओं के विकास को सक्षम करने के लिए नए परीक्षण तरीकों की आवश्यकता है।
इंसान और दूसरे जानवर
जानवरों की विभिन्न प्रकार की प्रजातियाँ - जिनमें चूहों, चूहे, खरगोश, गिनी सूअर, कुत्ते और सूअर शामिल हैं - का उपयोग हर साल ड्रग डेवलपमेंट में किया जाता है ताकि मनुष्यों में दिल के लिए संभावित दुष्प्रभावों का अनुमान लगाया जा सके।
लेकिन जब अंतर्निहित जीवविज्ञान समान होता है, तो पशु और मानव कोशिकाओं के बीच छोटे अंतर तब बढ़ जाते हैं जब कोई मरीज दवा लेता है। इसका मतलब है कि रोगियों के लिए जोखिम का अनुमान लगाना लगभग 75 (75 से 85 प्रतिशत) की सटीकता दर, अनुसंधान से पता चलता है, और यह हृदय सुरक्षा संबंधी मुद्दों के कारण बाजार से दवा की वापसी की ओर भी जाता है।
हालांकि, "आभासी मानव" में एक नई दिल की दवा का परीक्षण करना अब संभव है। ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय के कंप्यूटर विज्ञान विभाग के हमारे हालिया शोध से पता चलता है कि मानव हृदय कोशिकाओं का प्रतिनिधित्व करने वाले कम्प्यूटेशनल मॉडल पशु मॉडल की तुलना में अधिक सटीकता (89-96 प्रतिशत) दिखाते हैं। एक प्रतिकूल दवा प्रभाव की भविष्यवाणी करने में, जैसे कि खतरनाक अतालता - जहां दिल की धड़कन अनियमित हो जाती है और रुक सकती है।
यह दिखाता है कि मानव कम्प्यूटेशनल मॉडल दवा परीक्षण के शुरुआती चरणों में पशु प्रयोगों के उपयोग को कम करके अतिरिक्त लाभ लाएगा; दवा सुरक्षा में सुधार, जिससे नैदानिक परीक्षणों के दौरान रोगियों के लिए जोखिम कम हो; और स्वास्थ्य देखभाल की तत्काल आवश्यकता में रोगियों के लिए दवाओं के विकास को गति देना।
दिल के कंप्यूटर मॉडल
ब्रिटिश जीवविज्ञानी डेनिस नोबल ने पहली बार 1960 में ऑक्सफोर्ड में दिल के कंप्यूटर मॉडल के साथ प्रयोग करना शुरू किया था। तब से, तकनीक विकसित हुई है और यह औद्योगिक और नैदानिक सेटिंग्स में एकीकृत होने के लिए तैयार है।
मानव प्रयोगात्मक डेटा के लिए धन्यवाद, मानव कंप्यूटर मॉडल अब विभिन्न तराजूओं पर उपलब्ध हैं, एकल कोशिकाओं से पूरे दिलों तक, और उनका उपयोग स्वस्थ या रोगग्रस्त परिस्थितियों में और दवा कार्रवाई के तहत मानव हृदय के व्यवहार का पता लगाने के लिए किया जा सकता है।
एक-मॉडल-फिट-सभी पद्धति के बजाय, नए जनसंख्या-आधारित दृष्टिकोण भी हैं। हर कोई अलग होता है, और कुछ दवाएं आबादी के कुछ हिस्सों के लिए हानिकारक दुष्प्रभाव हो सकती हैं, जैसे कि एक विशिष्ट आनुवंशिक उत्परिवर्तन या बीमारी वाले लोग।
कम्प्यूटेशनल कार्डियोवास्कुलर साइंस टीम के अध्ययन से पता चला है कि हृदय कोशिकाओं के मानव कंप्यूटर मॉडल मनुष्यों में हृदय के लिए दवा-प्रेरित दुष्प्रभावों की भविष्यवाणी करने में पशु प्रयोगों की तुलना में अधिक सटीक हैं। इस शोध ने प्रयोगशालाओं में पशु परीक्षण को बदलने की अपनी क्षमता के कारण एक अंतर्राष्ट्रीय पुरस्कार जीता।
हमने सॉफ्टवेयर में तकनीक को शामिल किया, जिसे वर्चुअल परख कहा जाता है, जो गैर-विशेषज्ञों के लिए मॉडलिंग और सिमुलेशन में उपयोग करना आसान है।
सॉफ्टवेयर Microsoft विंडोज के लिए एक सरल उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस प्रदान करता है जिसमें मानव डेटा के आधार पर विशिष्ट गुणों के साथ स्वस्थ हृदय कोशिकाओं की एक आबादी का निर्माण किया जा सकता है। इसके बाद कंप्यूटर-सिम्युलेटेड - जिसे सिलिको - ड्रग ट्रायल के रूप में जाना जाता है, के परिणामों का विश्लेषण करने से पहले चलाया जा सकता है। पूरी प्रक्रिया बहुत तेज है: 100 मानव हृदय कोशिका मॉडल की आबादी में एक दवा का परीक्षण करने के लिए एक आधुनिक लैपटॉप का उपयोग करते हुए पांच मिनट लगते हैं।
कई फार्मास्युटिकल कंपनियाँ पहले से ही वर्चुअल असे का उपयोग और मूल्यांकन कर रही हैं, जो एक मुफ्त शैक्षणिक लाइसेंस के साथ उपलब्ध है और इसका उपयोग चिकित्सक और दवा कंपनियां कर सकती हैं।
यह अनुसंधान ड्रग सुरक्षा परीक्षण के लिए कंप्यूटर मॉडल के एकीकरण की दिशा में एक व्यापक कदम का हिस्सा है जिसमें अमेरिकी खाद्य एवं औषधि प्रशासन और अन्य संगठनों द्वारा प्रवर्तित इन विट्रो प्रोजेरिया अस्सई पहल शामिल है।
कंप्यूटर विज्ञान की सीमाओं को धक्का
जबकि हृदय कोशिकाओं के सिमुलेशन कुछ मिनटों में चल सकते हैं, पूरे दिल के 3 डी कंप्यूटर मॉडल को अभी भी बड़ी मात्रा में कम्प्यूटेशनल शक्ति की आवश्यकता होती है। एक दिल की धड़कन, उदाहरण के लिए, सुपरकंप्यूटर में लगभग 1, 000 प्रोसेसर के साथ तीन घंटे लग सकते हैं।
अब हम बड़े पैमाने पर दवा हृदय सुरक्षा और प्रभावकारिता का पता लगाने के लिए दिल के 3 डी सिमुलेशन पर काम कर रहे हैं। इसमें रोगग्रस्त स्थितियों की खोज शामिल है, जैसे कि तीव्र इस्किमिया - जहां हृदय के आसपास की धमनियों में से एक में रक्त प्रवाह बाधित होता है। यह शोध पूरे मानव शरीर के लिए कंप्यूटर मॉडल बनाने के लिए यूरोपियन कॉम्पबायमेड परियोजना का भी हिस्सा है: एक आभासी मानव।
एकेडमिया, फार्मास्युटिकल उद्योग और नियामक एजेंसियों को एक साथ लाकर हम कार्डियक ड्रग सुरक्षा और प्रभावकारिता के मूल्यांकन के लिए मानव-आधारित सिलिको पद्धति में तेजी लाने की उम्मीद करते हैं।
कंप्यूटर सिमुलेशन पशु प्रयोगों के लिए एक तेज, सस्ता और प्रभावी विकल्प हैं - और वे जल्द ही दवा विकास के शुरुआती चरणों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाएंगे।
यह आलेख मूल रूप से वार्तालाप पर प्रकाशित हुआ था।
एलिसा पासिनी, सीनियर रिसर्च एसोसिएट, ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय
ब्लैंका रोड्रिग्ज, वेलकम बायोमेडिकल साइंसेज में वेलकम ट्रस्ट सीनियर रिसर्च फेलो, कम्प्यूटेशनल मेडिसिन के प्रोफेसर, BHF CRE के भीतर प्रमुख अन्वेषक, ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय
पेट्रीसिया बेनिटो, ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय
