लस तयार करण्यासाठी विचित्र घटक पदार्थ का वापरले जातात?

शास्त्रज्ञ लशींमध्ये अनेक विचित्र पदार्थ वापरतात, कधी अ‍ॅल्युमिनियम, कधी शार्कच्या यकृताचे भाग. अनेक लशी त्याशिवाय कामच करू शकत नाहीत. पण का? हे कोणालाच ठाऊक नाही.

1925मध्ये गॅस्टन रॅमन यांनी एक प्रयोगही सुरू केला ज्याचं वर्णन त्यांनी केलं 'Interesting' म्हणजे मनोरंजक.

त्या आधी काही वर्षे, एक फ्रेंच पशूवैद्य घटसर्पाच्या लशीची घोड्यांवर चाचणी घेत होते. अचानक त्याच्या लक्षात आलं की काही प्राण्यांना लस टोचल्याच्या ठिकाणी गळू येतं आणि याच प्राण्यांत उत्तम रोगप्रतिकारकशक्ती निर्माण होते. तेव्हा त्याच्या मनात विचार आला, लशीत आणखी काय मिसळावं जेणेकरून हे घडेल?

पुढे वर्षभर रॅमन यांनी, त्यांना माहिती होतं त्यानुसार, स्वयंपाकघरातील तऱ्हेतऱ्हेचे घटक वापरून प्रयोग केले. घटसर्पाच्या लशीसोबतच त्यांनी रूग्णांना टॅपिओका, स्टार्च, लॅसिथिन (हे तेलाचं विशिष्ट मिश्रण बरेचदा चॉकलेटमध्ये वापरतात), अगदी ब्रेडचा चुराही टोचला.

हे प्रयोग यशस्वी ठरले. ज्या प्राण्यांना लशीसोबत रॅमनने दिलेले मिश्रण टोचले त्यांच्यात लक्षणीय रितीने अधिक प्रतिपिंडे (अँटीबॉडीज) निर्माण झाली, यातून असं निष्पन्न झालं की त्याचं घटसर्पापासून अधिक उत्तम रितीने रक्षण होईल.

आणि यातूनच 'adjuvants (अ‍ॅडज्यूव्हंटस् - सहयोगी)' हे क्षेत्र उदयास आलं. 'Adjuvare' या लॅटीन शब्दाचा अर्थ आहे मदत करणे किंवा सहकार्य करणे. ज्यावरून या शाखेला नाव देण्यात आलं आहे. लस अधिक प्रभावी करण्यासाठी हे सहयोगी घटक (adjuvants) लशीत मिसळले जातात. अजूनही त्यांचा वापर सार्वत्रिकरित्या होतो आणि अजूनही हे घटक तितकेच विचित्र आहेत.

अ‍ॅल्यूमिनियम एक सहयोगी घटक म्हणून सर्रास वापरलं जातं. घटसर्प, धनुर्वात आणि डांग्या खोकल्यासह इतर बऱ्याच लशी तसंच हेपिटायटीस ए, हेपिटायटीस बी प्रतिबंधक लशी, एच.आय.व्ही. जपानी मस्तिष्कशोथ (Japanese encephalitis), मेंदूज्वर (मेनिन्जायटीस), अँथ्रेक्स, न्यूमोकॉकस आणि हिमोफिलस इन्फ्लुएंझा बी प्रतिबंधक लशींमधे अ‍ॅल्युमिनियम आढळते.

इतर प्रसिद्ध सहयोगी घटक म्हणजे 'squalene (स्क्वालिन)', शार्कच्या यकृतापासून हा तेलकट पदार्थ तयार करतात आणि क्विलजा झाडाच्या फांद्यांचा रस. याच्या फांद्यांची पावडर करून पाण्यात मिसळल्यास फेस तयार होतो. त्यामुळे पारंपरिकरित्या हा रस अँडीज पर्वतरांगांतील मापूचा लोक साबण बनवण्यासाठी वापरतात. यात सर्वांत नवीन आहेत आणि जे अधिकच विचित्र आहेत जसे की जीवाणूंचे गळलेले अवशेष किंवा bacterial ghosts जे पेशींच्या मृत कवचापासून बनतं, यांच्या वापरासाठी अजून परवाना मिळालेला नाही.

असा अंदाज आहे की दर वर्षी या लशी दोन ते तीन दशलक्ष लोकांचा जीव तर वाचवतातच पण त्यांचा आयुष्यभराच्या अपंगत्वापासून बचावही करतात. या विजयात सहयोगी घटकांचा वाटा किती याचं कोणी मोजमाप आतापर्यंत केलेलं नाहीये. पण लशीला आणखी जोमाने प्रतिसाद देण्यास शरीराला उद्युक्त करून ते लस अधिक प्रभावशाली बनवून, लोकांचा बचाव दीर्घकाळ करू शकतात.

काही वयोगटांसाठी जसं की वृद्ध व्यक्तींमध्ये, सहयोगी घटक नसलेल्या लशीचा बिलकूल उपयोग होत नाही. बिंगबिंग सन म्हणतात, " सहयोगी घटक नसतील तर प्रतिपिंडं (अँटीबॉडीज) काही आठवड्यांनी नाहीशा होतील. पण सहयोगी घटकांमुळे त्या काही वर्षं टिकून राहू शकतील". ते डलियन युनिव्हर्सिटी ऑफ टेक्नॉलॉजीमध्ये केमिकल इंजिनिअर आहेत. ते एका प्रकारच्या हेपिटायटीस बीच्या लशीचं उदाहरण देतात. "जर त्यात सहयोगी घटक नसतील तर अँटीबॉडीज खूप धीम्या गतीने तयार होतील. त्यांच्यात जलद उत्पादन क्षमता नसते." असं ते म्हणतात.

अनेक शतके हे अगदी वेगवेगळे घटक लशींच्या निर्मितीत एवढे गरजेचे का हे अजूनही एक रहस्यच आहे. आता शास्त्रज्ञ यामागचं गुपित शोधण्यामागे लागले आहेत.

गैरसमजातला घोटाळा

लशीमध्ये काहीतरी मिसळायचं ही कल्पनाच भयानक घेण्याजोगी वाटू शकते, पण याचं लशीतलं प्रमाण अगदी कमी आहे. 0.2mg एवढंच अ‍ॅल्युमिनियम लशीच्या एका डोसमध्ये असतं. हे वजन अफूच्या एका बीपेक्षाही कमी आहे. या वजनावरून हे लक्षात येतं की सहयोगी घटकांचे काहीही गंभीर दुष्परिणाम होणार नाहीत.

खरं तर सुरक्षितता हेच सहयोगी घटक प्रसिद्ध होण्यामागचं मुख्य कारण आहे.

या प्रकरणाने शास्त्रज्ञांना नव्या प्रकारे लस बनवण्यास प्रेरणा दिली .

1970मध्ये एका बाल-चेतासंस्थातज्ज्ञांनी रॉयल सोसायटी ऑफ मेडिसिन येथे दिलेल्या एका भाषणावरून वाद उत्पन्न झाला जो जवळजवळ दशकभर चालला. जॉन विल्सन यांनी दावा केला की 36 बालकांच्या मेंदूचे नुकसान झाले आहे आणि अनाहूतपणे याचे खापर डांग्या खोकल्याच्या लशीवर फोडले.

पत्रकारांनी हा विषय लावून धरला आणि ते एक मोठं प्रकरण झालं. त्याला प्राइम टाइम स्पेशल आणि पहिल्या पानावरच्या मथळ्याची जागा मिळाली. यामुळे नंतरच्या वर्षांत इंग्लंडमध्ये डांग्या खोकल्याचं लसीकरण अर्ध्यावर आलं, तर काही देशांत पूर्णपणे थांबलं.

सुरुवातीला पुढे आलेल्या काही अभ्यासांत याचा संबंध दिसत होता परंतु त्यांच्या सत्यतेवर प्रश्नचिन्हं उपस्थित झाली. आणि इतर अनेक अभ्यासातून काही फारसं निष्पन्न झालं नाही, पुढे पुरेसे पुरावे देण्यास ते असमर्थ ठरले. पण या लशीचे काही किरकोळ साईड इफेक्टस् नक्कीच होते जसं की ताप, आणि हे काहीतरी गंभीर आहे असा गैरसमज सहज होऊ शकतो. पण याचे फार गंभीर साईड इफेक्टस् दुर्मिळ होते.

या डांग्या खोकल्याच्या प्रकरणाने काय मिळवलं? तर या प्रकरणाने शास्त्रज्ञांना लशी बनवण्यासाठी नव्या पद्धती शोधण्यास प्रेरणा दिली.

आधी लशी जिवंत पण अशक्त, कमी त्रासदायक किंवा हानिकारक ठरतील पण ज्यांची शरीराला ओळख होऊन पुढे मदत होईल असे किंवा मृत सूक्ष्मजंतू वापरुन तयार केल्या जात. डांग्या खोकल्याची लस शेवटच्या प्रकारात मोडणारी होती. ही धनुर्वात आणि घटसर्पाच्या लशीसोबत दिली जात असे.

या लशी दिल्यानंतर तात्पुरते दुष्परिणाम होत कारण तो हलक्या प्रमाणातला नैसर्गिक संसर्ग असे. आणि नैसर्गिक संसर्गासारखच ते प्रभावी ठरत असे. यातून निर्माण होणारा प्रभाव अनेक दशके टिकत असे. अनेक लशी ज्यांच्यात जिवंत सूक्ष्मजीव असत ते अपघाताने इतरही अनेक संबंध नसलेल्या संसर्गापासूनही संरक्षण प्रदान करीत. याचा फायदा आजही लोकांना होतोय.

नवी पद्धत वेगळी होती. घटसर्पाच्या भीतीमुळे नंतर शास्त्रज्ञानी सूक्ष्मजीवांचे काही भाग जसं की त्यांच्यातलं विष किंवा बाह्यावरणातले तुकडे वापरणे पसंत केले. ही नवी लस सुरक्षित होती आणि घेण्यासही सोपी होती. पण त्यात एक त्रुटी होती, अशा प्रकारे लस तयार करणं म्हणजे लोकांमध्ये कमी रोगप्रतिकारक क्षमता निर्माण होणार, रोगविरुद्ध जेवढं मजबूत संरक्षण मिळणं अपेक्षित आहे तेवढं मिळणार नाही आणि ते दीर्घकाळ टिकणार नाही. यातून मार्ग काढण्यासाठी शास्त्रज्ञ 'सहयोगी घटकांकडे' वळले.

अ‍ॅल्युमिनियम विरोधाभास

अ‍ॅल्युमिनियम हा सर्वांत जुना आणि सर्रास वापरला जाणार सहयोगी घटक आहे. स्वयंपाकघरातील घटक असलेल्या लसीला घोड्यांचा उत्तम प्रतिसाद मिळतो या रॅमनच्या संशोधनानंतर थोड्याच अवधीत, रोगप्रतिकारशास्त्रज्ञ अलेक्झांडर ग्लेनी यांनाही अपघातानेच एक शोध लागला.

1926 मध्ये त्यांची टीम घटसर्पाच्या विषाणूंनी तयार केलेली विषद्रव्ये शरिरात मंदगतीने विरघळावी, यासाठी ती शुद्ध करण्याचा प्रयत्न करत होती. हेतू हा की त्यामुळे हे विष टोचलेल्या ठिकाणी जास्त वेळ रेंगाळेल आणि त्यामुळे रोगप्रतिकारक पेशी जोमाने प्रतिसाद देतील.

यासाठी ग्लेनी यांनी अ‍ॅल्युमिनियमचे क्षार वापरले. यामगाची कथा अशी की इंग्रजी अक्षरांच्या क्रमाने मांडणी असल्याने त्याच्या कपाटात अ‍ॅल्युमिनियम सुरुवातीलाच ठेवलेलं होतं. त्यामुळे अ‍ॅल्युमिनियम वापरलं. जेव्हा गिनीपिगला ही नवी घटसर्पाची लस टोचली, तेव्हा मिळालेला प्रतिसाद अनपेक्षित होता. अ‍ॅल्युमिनियम क्षारयुक्त लस टोचलेल्या गिनीपिग्जमध्ये साधी लस टोचलेल्या गिनीपिग्जपेक्षा जास्त बळकट प्रतिकारक्षमता निर्माण झाली. तो प्रतिसाद शुद्ध विषद्रव्याला नाही तर अ‍ॅल्युमिनियमसाठी होता.

ग्लेनी यांचा विश्वास होता की अ‍ॅल्युमिनियमचे क्षार लशीचे मुख्य घटक पंचकोनासारखे बांधून ठेवण्यास मदत करतात.

आजपर्यंत लशीमध्ये अ‍ॅल्युमिनियम नेहमी क्षारांच्या स्वरूपातच वापरले गेले आहे. यात अ‍ॅल्युमिनियम हायड्रॉक्साईड (याचा वापर अँटासिड, अपचन आणि छातीतल्या जळजळीवर उपाय म्हणून होतो), अ‍ॅल्युमिनियम सल्फेट (जे दातात सिमेंट म्हणून वापरले जाते) आणि पोटॅशियम अ‍ॅल्युमिनियम सल्फेट (जे काही वेळा बेकींग पावडरमध्ये वापरतात) यांचा समावेश होतो.

गिनी यांचा विश्वास होता की अ‍ॅल्युमिनियमचे क्षार लसीचे पंचकोनासारखे मुख्य घटक बांधून ठेवण्यास मदत करतात. यामुळे प्रतिकारसंस्थेशी संपर्क धीम्या गतीने होऊन तिचा प्रतिसाद देण्याचा कालावधी वाढतो आणि आणखी बळकट रोगप्रतिकारक शक्ती निर्माण होण्यास मदत होते.

पण आता ही कल्पना कालबाह्य झाली आहे. तसंच जे सत्य समोर आलंय ते अतिशय गुंतागुंतीचं आहे.

एक सिद्धांत असं सांगतो की खरं तर अ‍ॅल्युमिनियमच्या क्षारांतील विष हे त्याच्या लागू पडण्याचे मूळ कारण आहे. त्यामूळे गोंधळलेल्या पेशींतून युरीक आम्ल स्त्रवते. शरीराला नुकसान झाल्यावर रोगप्रतिकार संस्था जी प्रतिक्रिया देते ती प्रतिक्रिया यातूनही निर्माण होते. रोगप्रतिकारक पेशी तिथे जमा होतात आणि प्रतिपिंडे तयार करू लागतात. अशा रितीने लस काम करते.

आणखी एक कल्पना अशी की 'Nalp3' नावाचे ग्राहक(रिसेप्टर्स) यात मध्यवर्ती भूमिका बजावतात. 2008 मध्ये रिचर्ड फ्लावेल यांनी येल युनिव्हर्सिटी, कनेक्टिकटमध्ये केलेल्या अभ्यासात उंदरांत जनुकीय बदल करून अ‍ॅल्युमिनियम असलेली लस टोचली. त्यांच्या रोगप्रतिकारक शक्तीत काहीच बदल जाणवला नाही. पण जेव्हा त्यांना खनिज तेलयुक्त सहयोगी घटक असलेली लस टोचली तेव्हा त्यांच्यात नेहमीप्रमाणे प्रतिपिंडांची निर्मिती झाली. .

पुढची पिढी

"लशीच्या उद्योगात लोक खूप जुन्या विचारांचे आहेत." सन म्हणतात. "त्यामुळे जेव्हा ते नव्या लशीसाठी सहयोगी घटक शोधायचा प्रयत्न करतात, त्यात बरेचसे पारंपरिक घटकच वापरतात जे आम्हाला महितीये की सुरक्षित आणि प्रभावी आहेत. या 1920 आणि 1950मध्ये सहयोगी घटकांचा शोध चुकून लागला. तेव्हा ना डीएनएचा शोध लागलेला, ना मानव चंद्रावर पोचलेला. तेव्हा कॉम्प्युटरही नव्हते आणि होते ते घराएवढे मोठाले. आता परिस्थिती खूप बदलली आहे. त्यामुळे आता शास्त्रज्ञ, या अपघाताने शोध लागलेल्या सहयोगी घटकांपेक्षा चांगले घटक शोधता येऊ शकतील का याच्या विचारात आहेत.

जे सहज संसर्गाला बळी पडू शकतात त्यांचा लशीला मिळणारा प्रतिसादही कमी असतो. उदा. 65 वर्षांवरील नाजूक लोकांमध्ये 58% लोकांसाठी तापाची लस प्रभावी ठरते, त्यांना रुग्णालयात दाखल करावं लागत नाही. पण जे सशक्त आहेत अशांमध्ये लस प्रभावी ठरण्याचा दर 77.6% आहे.

अशी भीती आहे की हे कोव्हिड-19च्या लशीबद्दलही घडेल. कोव्हिड-19च्या लशीमुळे 80 वर्षांच्या वरील व्यक्ती मृत्यू पावण्याची शक्यता पन्नास वर्षांखालील व्यक्तीपेक्षा शेकडोपट अधिक आहे.

जसजशी जगभरात सत्तरी ते शंभरीतली लोकसंख्या वाढत जाईल, ही समस्या आणखी जटील होईल. आपल्याला नवे सहयोगी घटक हवेत जे आधुनिक लस आणखी प्रभावी करतील.

सध्या नवा उमेदवार आहे प्रोटीन फ्लेगलिन. हे सॅल्मोनेलासारख्या जिवाणूमध्ये सापडतं. हे प्रोटीन सॅल्मोनेलाच्या शेपटी किंवा फ्लेजेला(शेपटीसारखा भाग)मध्ये असतं ज्याचा वापर करून सॅल्मोनेला पुढे सरकतो. ही शेपटी वेगळी करून हे प्रथिन मिळवतात पण हल्ली जनुकीय बदल केलेल्या पेशीतून हे प्रथिन मिळवलं जातं.

सहयोगी घटकांची निर्मिती अतिशय कंटाळवाणं काम आहे- बिंगबिंग सन

मानवी लसीसाठी फ्लॅगेलिनच्या वापराला अजून परवाना मिळालेला नाही पण चाचण्यांचे निकाल आशादायी आहेत.

नैसर्गिकरीत्या विषाणूचा संसर्ग झाल्यास त्यातील प्रथिन पेशीच्या आवरणावरील ग्राहकांवर (receptors) चिकटतात. हे इतर पेशींसाठी धोक्याच्या घंटेचं काम करते. त्यातून इतर प्रतिकारक पेशींना त्या ठिकाणी येऊन हल्ला करण्याचा संदेश जातो. सैद्धांतिकदृष्ट्‍या लशीमध्ये विषाणू मिसळल्यासही हेच घडते. जसं इतर सहयोगी घटकांना प्रतिकारक पेशी प्रतिसाद देतात, लस तिचं काम करते.

कथित बॅक्टेरियल घोस्ट (विषाणूचे भूत) ही आणखी एक शक्यता आहे. हे तयार करण्यासाठी इ कोलीसारख्या पेशी कापून, त्यातील जैवपदार्थ नष्ट करून फक्त कवच शिल्लक ठेवले जाते. स्क्वेलिन असलेल्या सहयोगी घटकांप्रमाणेच, ते रासायनिक संदेश निर्माण करतात जे रोगप्रतिकारक पेशींना मदतीसाठी बोलावतात. यामुळे पेशीची लस शोधण्याची शक्यता वाढते.

'सहयोगी घटकांची निर्मिती अतिशय कंटाळवाण काम आहे', असं बिंगबिंग सन म्हणतात. 'तुम्हाला सुरक्षितता आणि कार्यक्षमता दोन्हीचा विचार करावा लागतो आणि त्याला वेळ लागतो. पारंपरिक लसीचा परवाना मिळायला 10 ते 12 वर्षे लागतात.'

कोणास ठाऊक गॅट्सन रॅमच्या ब्रेडच्या चुऱ्याच्या प्रयोगाच्या जवळपास शतकभरानंतर, आता सहयोगी घटकांच्या जगाचा चेहरामोहरा कदाचित बदलतोय, कदाचित त्याला नवी आधुनिक ओळख मिळेल. आणि पुढची पिढीही तेवढीच विलक्षण असेल जशी याची सुरुवात झाली.