अप्टोजेनेटिक्स : मस्तिष्कको रिमोट कन्ट्रोलदेखि नोबेल पुरस्कारसम्मको रोमाञ्चक यात्रा

यस वर्षको चिकित्सा तथा जीवविज्ञान (फिजियोलोजी अर मेडिसिन) तर्फको प्रतिष्ठित नोबेल पुरस्कार न्युरोसाइन्सको क्षेत्रमा क्रान्ति ल्याउने प्रविधि अप्टोजेनेटिक्सको विकास गर्ने वैज्ञानिकहरू डा. कार्ल डाइसेरोथ, डा. एड बोयडेन र डा. जोर्ज नागेललाई प्रदान गरिएको छ।

यो घोषणाले विश्वभरका वैज्ञानिक समुदायमा ठूलो उत्साह छाएको छ। अप्टोजेनेटिक्स एउटा यस्तो युगान्तकारी प्रविधि हो, जसले वैज्ञानिकहरूको मस्तिष्क र न्युरोसाइन्सलाई हेर्ने दृष्टिकोण नै पूर्ण रूपमा बदलिदिएको छ।

तर यो प्रविधि के हो? २००५ को त्यो कुन प्रयोग थियो जसले संसारलाई चकित पार्‍यो? र, सर्वसाधारणको जीवनमा यसले कस्तो जादुगरी आशा बोकेको छ? आउनुहोस्, यसबारे विस्तृतमा चर्चा गरौं।

समुद्री लेउदेखि मुसाको दिमागसम्म : २००५ को त्यो ऐतिहासिक प्रयोग

हाम्रो मस्तिष्क अर्बौं न्युरोनहरू मिलेर बनेको एउटा अत्यन्तै जटिल सञ्जाल हो। कुन न्युरोनले के काम गर्छ भनेर बुझ्न वैज्ञानिकहरूले पहिले विद्युतीय तरंग वा रसायनहरूको प्रयोग गर्थे। तर दिमागको एउटा सानो भागमा विद्युतीय झट्का दिँदा त्यसले वरपरका अन्य लाखौं न्युरोनहरूलाई पनि असर गर्थ्यो।

यो भनेको एउटा बिग्रेको रेडियो बनाउन पूरै रेडियोलाई घनले हानेजस्तै जथाभावी हुन्थ्यो।

तर अप्टोजेनेटिक्सले यो असम्भव कामलाई सम्भव बनाइदियो। यसको सुरुआत समुद्री लेउबाट भएको हो। जर्मनीका वैज्ञानिक जोर्ज नागेलले ती लेउमा च्यानलरहोडोप्सिन नामक प्रकाशप्रति संवेदनशील प्रोटिन पत्ता लगाए।

न्युरोसाइन्सको वास्तविक जादु सन् २००५ मा सुरु भयो। स्ट्यानफोर्ड विश्वविद्यालयका वैज्ञानिक कार्ल डाइसेरोथ र उनका तत्कालीन विद्यार्थी एड बोयडेनले एउटा साहसिक सोच बनाए- यदि यो प्रोटिनलाई स्तनधारी प्राणीको दिमागमा हाल्ने हो भने के होला? उनीहरूले भाइरसको मद्दतले उक्त प्रोटिनलाई मुसाको दिमागका निश्चित न्युरोनहरूमा प्रत्यारोपण गरे। त्यसपछि मुसाको टाउकोमा कपालजत्तिकै मसिनो ‘फाइबर अप्टिक’ तार जडान गरियो।

जब उनीहरूले मुसाको दिमागमा नीलो प्रकाश पठाए, अचम्म भयो! प्रकाश पर्नासाथ मुसा अचानक दौडिन थाल्यो। प्रकाश निभाउनासाथ मुसा टक्क रोकियो।

वैज्ञानिकहरूले एउटा टिभीको रिमोटले च्यानल फेरेजस्तै, प्रकाशको मद्दतले मुसाको चाल र व्यवहारलाई अन र अफ गरेर देखाइदिए।

यो प्रयोगले न्युरोसाइन्सको दुनियामा भूकम्प नै ल्याइदियो। विज्ञानले पहिलोपटक मस्तिष्कको रिमोट कन्ट्रोल फेला पारेको थियो।

सन् २०१० : एउटा हाई रिस्क, हाई रिवार्ड निर्णय र मेरो यात्रा

आज अप्टोजेनेटिक्स न्युरोसाइन्सको सबैभन्दा चर्चित विषय भए पनि सुरुआत त्यस्तो थिएन। सन् २०१० मा जब मैले युनिभर्सिटी अफ टेक्सास, आर्लिंगटनबाट आफ्नो विद्यावारिधि (पीएचडी) सुरु गरें, यो प्रविधि भर्खरै बामे सर्दै थियो।

त्यो समयमा संसारभर औंलामा गन्न सकिने केही ल्याबहरूले मात्र यसमा काम गरिरहेका थिए। परम्परागत न्युरोसाइएन्टिस्टहरू यस प्रविधिलाई शंकाको दृष्टिले हेर्थे। किनकि यसमा जीवविज्ञान मात्र नभएर प्रकाश, जेनेटिक्स र बायो-इन्जिनियरिङको जटिल ज्ञान आवश्यक पर्थ्यो।

यो एउटा यस्तो नयाँ क्षेत्र थियो, जहाँ करियर सुरु गर्नु भनेको ‘हाई रिस्क, हाई रिवार्ड’ अर्थात् अत्यधिक जोखिम तर त्यत्तिकै ठूलो प्रतिफलको बाटो रोज्नु थियो।

मेरा तत्कालीन प्रोफेसर डा. समर महान्तीको पहलमा हामीले त्यो जोखिम मोल्ने निर्णय गर्‍यौं। हामीले नोबेल विजेता वैज्ञानिकहरू कार्ल डाइसेरोथ र जोर्ज नागेलसँग सिधै सम्पर्क गरेर उक्त प्रोटिन बनाउन चाहिने कच्चा पदार्थ (प्लाज्मिड भेक्टर) माग्यौं। उहाँहरूले सहजै त्यो प्लाज्मिड पठाइदिनुभयो।

त्यसैलाई प्रयोगशालामा कल्चर सेलमा प्रत्यारोपण गरेर मैले मेरो अनुसन्धानको जग हालेको थिएँ। मेरो पीएचडीको थेसिसको शीर्षक नै ‘टु–फोटोन अप्टोजेनेटिक्स स्टिमुलेसन अफ ब्रेन’ रहन गयो। त्यसपछिका धेरै वर्ष मैले यही प्रविधिको अनुसन्धानमा बिताएँ।

युनिभर्सिटी अफ रोचेस्टरमा काम गर्दा मैले अप्टोजेनेटिक्सकै प्रयोग गरेर बाँदरहरूमा गुमेको दृष्टि फर्काउने (भिजन रेस्टोरिएसन) प्रोजेक्टमा काम गरें। पछि म आई केयर इन्डस्ट्रीतर्फ लागें।

तर मेरा प्रोफेसर डा. महान्तीले ‘नानोस्कोप’ नामक कम्पनी स्थापना गरेर हामीले प्रयोगशालामा सँगै सुरु गरेको त्यो कामलाई अझै माथि पुर्‍याउनुभयो। आज उनको कम्पनी दृष्टिविहीन गराउने रोग (रेटिनाइटिस पिग्मेन्टोसा) को उपचारमा अप्टोजेनेटिक्समा आधारित जीन थेरापीको क्लिनिकल ट्रायलमा सफलता हासिल गरेर बायोलोजिकल लाइसेन्स पाउने चरणमा पुगेको छ।

नष्ट भइसकेका आँखाका कोषहरूको सट्टा बचेका अन्य न्युरोनलाई प्रकाशप्रति संवेदनशील बनाएर दृष्टिविहीनलाई उज्यालो दिने यो प्रविधि मानव जातिकै लागि ठूलो वरदान साबित हुँदैछ।

अब सम्झना मेटाउने सकिन्छ, मानसिक रोगको अचूक उपचार पनि

हालसालैका वर्षहरूमा अप्टोजेनेटिक्सको क्षेत्रमा भएका नयाँ आविष्कारहरू विज्ञान कथा (साइन्स फिक्सन) चलचित्रका दृश्यभन्दा कम छैनन्:

सम्झनाको नियन्त्रण (मेमोरी मनिपुलेसन) : अनुसन्धानकर्ताहरूले अप्टोजेनेटिक्सको मद्दतले मुसाको दिमागमा कुन न्युरोनमा ‘डर’ वा ‘खुसी’ को सम्झना भण्डारण भएको छ भनेर सटिक रूपमा पत्ता लगाएका छन्। अचम्मको कुरा त के छ भने, उनीहरूले प्रकाशको प्रयोग गरेर मुसाको दिमागबाट नराम्रो सम्झनालाई ‘डिलिट’ गर्ने र कहिल्यै नघटेको घटनाको ‘झुटो सम्झना’ (फल्स मेमोरी) दिमागमा हालिदिने प्रयोगसमेत सफल गरेका छन्।

कडा मानसिक रोगहरूको उपचार : हाल गम्भीर डिप्रेसन वा छारे रोगको उपचारमा पूरै दिमागलाई विद्युतीय झट्का (डिप ब्रेन स्टिमुलेसन) दिइन्छ, जसले स्वस्थ न्युरोनलाई पनि हानि गर्छ। तर अब अप्टोजेनेटिक्सबाट डिप्रेसन वा कुलत निम्त्याउने एउटा निश्चित न्युरोन सर्किटलाई मात्र छानेर प्रकाशले ‘अफ’ गर्न सकिने सम्भावना बढेको छ। यो विद्युतीय झट्काभन्दा हजारौं गुणा सुरक्षित र सटिक छ।

बिनाशल्यक्रिया उपचार (नन्–इन्भेसिभ अप्टोजेनेटिक्स) : पहिले-पहिले दिमागमा फाइबर अप्टिक तार छिराउन शल्यक्रिया गर्नुपर्थ्यो। तर आजभोलि वैज्ञानिकहरू गहिरो रातो प्रकाश (डिप रेड लाइट) र नानो-पार्टिकल (अपकन्भर्जन नानोपार्टिकल्स) को विकास गर्दैछन्, जसले खप्पर नखोलीकन बाहिरबाटै उज्यालो पठाएर दिमागका न्युरोनहरूलाई नियन्त्रण गर्न सक्छ।

सन् २०१० ताका जब यो प्रविधिमा निकै कम मानिसको विश्वास थियो, त्यतिबेला एउटा ठूलो जोखिम मोलेर यसैमा अनुसन्धान सुरु गर्दा मेरा १० भन्दा बढी शोधपत्र (पब्लिकेशन) प्रकाशित भए।

आज यो क्षेत्रले विज्ञानको सर्वोच्च सम्मान नोबेल पुरस्कार पाउँदा मलाई व्यक्तिगत रूपमा अद्भुत शान्ति र सन्तोष मिलेको छ। विज्ञानको यति विशाल र क्रान्तिकारी महल निर्माण हुँदै गर्दा, त्यसको जगमा मैले पनि एउटा सानो इँटा थप्न पाएको रहेछु भन्ने सम्झँदा म आफूलाई निकै भाग्यमानी ठान्छु।

यो नोबेल पुरस्कार केवल ती वैज्ञानिकहरूको मात्र जित होइन, दृष्टिविहीन र असाध्य मस्तिष्क रोगहरूसँग लडिरहेको सम्पूर्ण मानव जातिको उज्ज्वल भविष्यको सुरुआती शंखघोष हो।