अल्ट्रासाउंड में आई क्रांतिकारी तरक्की! अब कैंसर और अल्ज़ाइमर के इलाज में बनेगा नया हथियार

इंसान के सुनने की क्षमता से ज़्यादा फ़्रीक्वेंसी वाली साउंड वेव्ज़ का इस्तेमाल मेडिकल केयर में रेगुलर तौर पर किया जाता है। इसे अल्ट्रासाउंड भी कहा जाता है, ये साउंड वेव्ज़ डॉक्टरों को बीमारी का पता लगाने और उसे मॉनिटर करने में मदद कर सकती हैं, और आपके परिवार के नए सदस्यों की पहली झलक भी दिखा सकती हैं। और अब, कैंसर से लेकर अल्ज़ाइमर जैसी न्यूरोडीजेनेरेटिव बीमारियों वाले मरीज़ों को जल्द ही इस टेक्नोलॉजी में हुई नई तरक्की से फ़ायदा हो सकता है। मैं एक बायोमेडिकल इंजीनियर हूँ जो स्टडी करता हूँ कि फ़ोकस्ड अल्ट्रासाउंड – साउंड एनर्जी का एक खास वॉल्यूम में कंसंट्रेशन – को अलग-अलग बीमारियों के इलाज के लिए कैसे ठीक किया जा सकता है। पिछले कुछ सालों में, इस टेक्नोलॉजी में क्लिनिक में काफ़ी बढ़ोतरी और इस्तेमाल हुआ है। और रिसर्चर बीमारी के इलाज के लिए फ़ोकस्ड अल्ट्रासाउंड का इस्तेमाल करने के नए तरीके खोजते रहते हैं।

फ़ोकस्ड अल्ट्रासाउंड का एक छोटा इतिहास
अल्ट्रासाउंड एक प्रोब से बनाया जाता है जिसमें एक ऐसा मटीरियल होता है जो इलेक्ट्रिकल करंट को वाइब्रेशन में बदलता है, और इसका उल्टा भी। जैसे ही अल्ट्रासाउंड वेव्ज़ शरीर से गुज़रती हैं, वे अलग-अलग तरह के टिशू की सीमाओं से रिफ्लेक्ट होती हैं। प्रोब इन रिफ्लेक्शन को डिटेक्ट करता है और उन्हें वापस इलेक्ट्रिकल सिग्नल में बदल देता है जिसका इस्तेमाल कंप्यूटर उन टिशू की इमेज बनाने के लिए कर सकते हैं। 80 साल से भी पहले, साइंटिस्ट्स ने पाया कि इन अल्ट्रासोनिक वेव्स को चावल के दाने के बराबर वॉल्यूम में फोकस करने से ब्रेन टिशू गर्म होकर खराब हो सकते हैं। यह असर एक सूखे पत्ते को जलाने के लिए मैग्निफाइंग ग्लास से सूरज की रोशनी को कंसंट्रेट करने जैसा है।

शुरुआती इन्वेस्टिगेटर्स ने यह टेस्ट करना शुरू किया कि फोकस्ड अल्ट्रासाउंड न्यूरोलॉजिकल डिसऑर्डर, दर्द और यहां तक ​​कि कैंसर का इलाज कैसे कर सकता है। फिर भी, इन शुरुआती फाइंडिंग्स के बावजूद, क्लिनिक में फोकस्ड अल्ट्रासाउंड लगाने में टेक्निकल रुकावटें आईं। उदाहरण के लिए, क्योंकि खोपड़ी अल्ट्रासाउंड एनर्जी सोख लेती है, इसलिए डैमेज्ड ब्रेन टिशू तक पहुंचने के लिए काफी ज़्यादा एनर्जी वाली फोकसिंग बीम भेजना मुश्किल साबित हुआ। रिसर्चर्स ने आखिरकार अल्ट्रासाउंड ट्रांसड्यूसर – जो इलेक्ट्रिकल सिग्नल और वाइब्रेशन के बीच कन्वर्ट करने वाले प्रोब होते हैं – के बड़े एरे को खोपड़ी के आकार और डेंसिटी के बारे में इमेज-बेस्ड जानकारी के साथ इंटीग्रेट करके इस प्रॉब्लम को दूर कर लिया। इस बदलाव से रिसर्चर्स को अपने टारगेट के लिए बीम को बेहतर ढंग से फाइन-ट्यून करने में मदद मिली।

हाल के सालों में साइंटिस्ट्स द्वारा इमेजिंग टेक्नोलॉजी और अकूस्टिक फिजिक्स में बड़ी तरक्की करने के बाद ही क्लिनिक में अल्ट्रासाउंड का वादा पूरा हो रहा है। दर्जनों कंडीशन के इलाज के लिए सैकड़ों क्लिनिकल ट्रायल पूरे हो चुके हैं या चल रहे हैं। रिसर्चर्स को एसेंशियल ट्रेमर नाम की एक कंडीशन में काफी सफलता मिली है, जिससे आमतौर पर हाथों का अनियंत्रित कंपन होता है। एसेंशियल ट्रेमर के लिए फोकस्ड अल्ट्रासाउंड ट्रीटमेंट अब दुनिया भर में कई जगहों पर रेगुलर तौर पर किए जाते हैं। मेरा मानना ​​है कि फोकस्ड अल्ट्रासाउंड के कुछ सबसे रोमांचक एप्लीकेशन में ब्रेन तक दवा की डिलीवरी में सुधार, कैंसर के खिलाफ इम्यून रिस्पॉन्स को स्टिम्युलेट करना और सेंट्रल नर्वस सिस्टम की दुर्लभ बीमारियों का इलाज करना शामिल है।

ब्रेन तक दवा पहुंचाना
ब्लड-ब्रेन बैरियर इस सबसे ज़रूरी अंग से नुकसानदायक चीज़ों को दूर रखने के लिए इवोल्यूशन का शानदार सॉल्यूशन है। ब्लड-ब्रेन बैरियर में ब्लड वेसल के अंदर की लाइनिंग में बहुत कसकर जुड़े सेल्स होते हैं। यह सिर्फ़ कुछ खास तरह के मॉलिक्यूल्स को ही ब्रेन में जाने देता है, जो पैथोजन्स और टॉक्सिन्स से बचाते हैं। हालाँकि, जब बीमारी के इलाज की बात आती है तो ब्लड-ब्रेन बैरियर प्रॉब्लम वाला होता है क्योंकि यह थेरेपी को उनके तय टारगेट तक पहुँचने से रोकता है। 20 साल से भी ज़्यादा पहले, नई स्टडीज़ से पता चला कि फोकस्ड अल्ट्रासाउंड के कम-इंटेंसिटी वाले पल्स भेजने से ब्लड वेसल में माइक्रोबबल्स को ऑसिलेट करके ब्लड-ब्रेन बैरियर को कुछ समय के लिए खोला जा सकता है।

यह ऑसिलेशन आस-पास की वेसल की दीवारों पर धक्का और खिंचाव डालता है, जिससे कुछ देर के लिए छोटे-छोटे पोर्स खुल जाते हैं जो ब्लडस्ट्रीम में दवाओं को ब्रेन में जाने देते हैं। खास बात यह है कि ब्लड-ब्रेन बैरियर सिर्फ़ वहीं खुलता है जहाँ फोकस्ड अल्ट्रासाउंड लगाया जाता है। इस टेक्नीक की सेफ्टी को कई सालों तक टेस्ट करने और अल्ट्रासाउंड एनर्जी के कंट्रोल को बेहतर बनाने के बाद, रिसर्चर्स ने इलाज के लिए ब्लड-ब्रेन बैरियर को खोलने के लिए फोकस्ड अल्ट्रासाउंड का इस्तेमाल करने वाले कई डिवाइस डेवलप किए हैं। ग्लियोब्लास्टोमा, ब्रेन मेटास्टेसिस और अल्जाइमर जैसी बीमारियों के इलाज के लिए दिमाग तक दवा पहुंचाने की इन डिवाइस की क्षमता को टेस्ट करने के लिए क्लिनिकल ट्रायल चल रहे हैं।

इसके साथ ही, दिमाग की कई बीमारियों के लिए जीन थेरेपी बनाने में भी काफी तरक्की हुई है। जीन थेरेपी में किसी खास बीमारी के इलाज के लिए खराब जेनेटिक मटीरियल को ठीक करना या बदलना शामिल है। दिमाग पर जीन थेरेपी लगाना खास तौर पर मुश्किल है क्योंकि ऐसी थेरेपी आमतौर पर ब्लड-ब्रेन बैरियर को पार नहीं करती हैं। जानवरों पर हुई स्टडी से पता चला है कि ब्लड-ब्रेन बैरियर को खोलने के लिए फोकस्ड अल्ट्रासाउंड का इस्तेमाल करने से जीन थेरेपी को दिमाग में उनके तय टारगेट तक पहुंचाने में आसानी हो सकती है, जिससे लोगों में इस तकनीक को टेस्ट करने के रास्ते खुलते हैं।

कैंसर के खिलाफ इम्यून रिस्पॉन्स को बढ़ाना
कैंसर इम्यूनोथेरेपी मरीज़ के अपने इम्यून सिस्टम को बीमारी से लड़ने का निर्देश देती है। हालांकि, कई मरीज़ों – खासकर ब्रेस्ट कैंसर, पैंक्रियाटिक कैंसर और ग्लियोब्लास्टोमा से पीड़ित लोगों – में ऐसे ट्यूमर होते हैं जो इम्यूनोलॉजिकली “कोल्ड” होते हैं, जिसका मतलब है कि वे पारंपरिक इम्यूनोथेरेपी पर रिस्पॉन्स नहीं देते हैं। रिसर्चर्स ने पाया है कि फोकस्ड अल्ट्रासाउंड ठोस ट्यूमर को इस तरह से खत्म कर सकता है जिससे इम्यून सिस्टम कैंसर सेल्स को बेहतर ढंग से पहचानकर उन्हें खत्म कर सके। फोकस्ड अल्ट्रासाउंड ऐसा करने का एक तरीका है ट्यूमर को कचरे में बदलना जो फिर सचमुच लिम्फ नोड्स में बहता है। जब लिम्फ नोड्स में इम्यून सेल्स इस कचरे का सामना करते हैं, तो वे खास तौर पर कैंसर के खिलाफ इम्यून रिस्पॉन्स शुरू कर सकते हैं। इन सफलताओं से प्रेरित होकर, यूनिवर्सिटी ऑफ़ वर्जीनिया ने 2022 में इस एरिया में रिसर्च को सपोर्ट करने और क्लिनिक में सबसे अच्छे तरीकों को आगे बढ़ाने के लिए दुनिया का पहला फोकस्ड अल्ट्रासाउंड इम्यूनो-ऑन्कोलॉजी सेंटर शुरू किया।उदाहरण के लिए, मेरे साथी एडवांस्ड मेलेनोमा के मरीज़ों के इलाज के लिए फोकस्ड अल्ट्रासाउंड और इम्यूनोथेरेपी के इस्तेमाल को टेस्ट करने के लिए सेंटर में एक क्लिनिकल ट्रायल चला रहे हैं।

फोकस्ड अल्ट्रासाउंड से दुर्लभ बीमारियों का इलाज
फोकस्ड अल्ट्रासाउंड पर रिसर्च मुख्य रूप से कैंसर और अल्जाइमर जैसी सबसे खतरनाक और आम बीमारियों पर फोकस रही है। हालांकि, मेरा मानना ​​है कि क्लिनिक में फोकस्ड अल्ट्रासाउंड में और डेवलपमेंट और इसके बढ़ते इस्तेमाल से आखिरकार दुर्लभ बीमारियों वाले मरीज़ों को फायदा होगा। मेरी लैब के लिए खास दिलचस्पी वाली एक दुर्लभ बीमारी सेरेब्रल कैवर्नस मैलफॉर्मेशन, या CCM है। CCM दिमाग में घाव होते हैं जो तब होते हैं जब खून की नसें बनाने वाली सेल्स बिना कंट्रोल के बढ़ती हैं। हालांकि यह आम नहीं है, लेकिन जब ये घाव बढ़ते हैं और खून बहता है, तो ये कमज़ोर करने वाले न्यूरोलॉजिकल लक्षण पैदा कर सकते हैं। CCM का सबसे आम इलाज दिमाग के घावों को सर्जरी से हटाना है; हालांकि, कुछ CCM दिमाग के उन हिस्सों में होते हैं जहां पहुंचना मुश्किल होता है, जिससे साइड इफेक्ट्स का खतरा होता है। रेडिएशन एक और इलाज का ऑप्शन है, लेकिन इससे भी गंभीर साइड इफेक्ट्स हो सकते हैं।

हमने पाया कि ब्लड-ब्रेन बैरियर को खोलने के लिए फोकस्ड अल्ट्रासाउंड का इस्तेमाल करने से CCMs तक दवा की डिलीवरी बेहतर हो सकती है। इसके अलावा, हमने यह भी देखा कि फोकस्ड अल्ट्रासाउंड ट्रीटमेंट खुद चूहों में CCMs को बढ़ने से रोक सकता है, बिना दवा दिए भी। हालांकि हम अभी तक यह नहीं समझ पाए हैं कि फोकस्ड अल्ट्रासाउंड CCMs को कैसे स्टेबल कर रहा है, लेकिन दूसरी बीमारियों के इलाज वाले मरीजों में इस तकनीक के इस्तेमाल की सेफ्टी पर हुई बहुत सारी रिसर्च ने न्यूरोसर्जन को CCM वाले लोगों पर इस तकनीक के इस्तेमाल को टेस्ट करने के लिए क्लिनिकल ट्रायल डिजाइन करना शुरू करने में मदद की है। आगे की रिसर्च और तरक्की के साथ, मुझे उम्मीद है कि फोकस्ड अल्ट्रासाउंड कई खतरनाक रेयर बीमारियों के लिए एक सही इलाज का ऑप्शन बन सकता है। यह आर्टिकल द कन्वर्सेशन से क्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस के तहत दोबारा पब्लिश किया गया है।

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