ગર્ભાવસ્થા દરમિયાન લેવાયેલી દવાઓ બાળક સુધી ખરેખર પહોંચે છે? 'પ્લેસેન્ટા-ઑન-એ-ચિપ' આપશે જવાબ

ગર્ભધારણ, ગર્ભાવસ્થા અને બાળકના જન્મ જેવી અત્યંત નાજુક તથા વિશેષ કાળજી માગતી પ્રક્રિયાઓ પર છેલ્લાં ઘણાં વર્ષોથી દુનિયાભરમાં સતત સંશોધન થઈ રહ્યાં છે. ખાસ કરીને બાળક જન્મે ત્યાં સુધી તેનું રક્ષણ કેવી રીતે થાય છે, તે વૈજ્ઞાનિકો માટે પણ ખૂબ મહત્ત્વનો અને સંવેદનશીલ વિષય રહ્યો છે.

ગર્ભાવસ્થા દરમિયાન સગર્ભા મહિલાને ઘણા પ્રકારની દવાઓ આપવામાં આવે છે. પરંતુ આ દવાઓ તે સમયગાળા દરમિયાન સંપૂર્ણપણે સલામત છે કે નહીં, તે અંગે ડૉક્ટરો અને સંશોધકો પાસે હજુ પૂરતી માહિતી ઉપલબ્ધ નથી. તેનું મુખ્ય કારણ એ છે કે ગર્ભાવસ્થા દરમિયાન પ્લેસેન્ટા (ઓળ કે ગર્ભનાળ)નો સીધો અભ્યાસ કરવો અત્યંત મુશ્કેલ હોય છે.

આ સમસ્યાનો ઉકેલ લાવવા માટે, ICMR-નૅશનલ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ફૉર રિસર્ચ ઑન વિમૅન્સ હેલ્થ (ICMR-NIRWoH) અને IIT બૉમ્બેના સંશોધકોએ 'પ્લેસેન્ટા-ઑન-એ-ચિપ' ટૅક્નૉલૉજી સિસ્ટમ વિકસાવી છે જે પ્રયોગશાળામાં માનવ પ્લેસેન્ટાના મહત્ત્વપૂર્ણ કાર્યોનું પુનઃનિર્માણ કરે છે.

આ સંશોધનનાં તારણો આંતરરાષ્ટ્રીય સામયિક 'બાયૉફેબ્રિકેશન'માં પ્રકાશિત થયાં છે. આ સંશોધનમાં અંશુલ ભિડે, સૌરવ મુખરજી, ડૉ. કિંજલ્કા ઘોષ, પ્રોફેસર અભિજિત મજુમદાર અને પ્રોફેસર દીપક મોદીએ મહત્ત્વનો ફાળો આપ્યો હતો.

'પ્લેસેન્ટા-ઑન-એ-ચિપ' એક અતિસૂક્ષ્મ પ્રયોગશાળાકીય વ્યવસ્થા છે. તે માનવ પ્લેસેન્ટાના રક્ષણાત્મક અવરોધ (પ્લેસેન્ટલ બૅરિયર)નાં મુખ્ય કાર્યોનું સફળતાપૂર્વક પુનઃનિર્માણ કરે છે.

આ ચિપની મદદથી સંશોધકો એ જાણી શકશે કે માતા અને ગર્ભસ્થ બાળક વચ્ચે પોષક તત્ત્વો, હોર્મોન્સ, દવાઓ અને શરીરના કચરારૂપ પદાર્થોની આપ-લે અને નિકાલની પ્રક્રિયા કેવી રીતે થાય છે.

સંશોધકોએ માનવ ટ્રોફોબ્લાસ્ટ અને ઍન્ડોથેલિયલ કોષોનો ઉપયોગ કરીને બે અલગ-અલગ વિભાગો (ટૂ-ચેમ્બર) ધરાવતી સિસ્ટમ તૈયાર કરી છે. આ સસ્ટમે હોર્મોનનું ઉત્પાદન, પોષક તત્ત્વોનું પરિવહન, શરીરના કચરારૂપ પદાર્થોની આપ-લે તેમજ પસંદગીયુક્ત રક્ષણાત્મક અવરોધ (સિલેક્ટિવ બેરિયર) તરીકેનું કાર્ય સફળતાપૂર્વક દર્શાવ્યું છે.

આ સંશોધકોના મતે, "ભવિષ્યમાં, આ ટૅક્નૉલૉજીનો ઉપયોગ ગર્ભાવસ્થા દરમિયાન દવાઓની સલામતી ચકાસવા, ગર્ભાવસ્થા સંબંધિત વિકારોનો અભ્યાસ કરવા અને પ્રાણીઓ પરનાં પરીક્ષણની નિર્ભરતા ઘટાડવા માટે થઈ શકે છે."

પ્લેસેન્ટા એટલે કે ગર્ભનાળ શું છે?

સૌથી પહેલાં સમજીએ કે પ્લેસેન્ટા એટલે કે ઓળ કે ગર્ભનાળ શું છે અને તેનું કાર્ય શું હોય છે?

પ્લેસેન્ટા એ ગર્ભાવસ્થા દરમિયાન માતાના ગર્ભાશયમાં વિકસતું એક અસ્થાયી, પરંતુ અત્યંત મહત્ત્વનું અંગ છે. તે માતા અને ગર્ભસ્થ બાળક વચ્ચે કડી તરીકેનું કામ કરે છે.

ગર્ભસ્થ બાળકને જરૂરી ઑક્સિજન, પોષક તત્ત્વો અને અન્ય આવશ્યક ઘટકો માતાના શરીરમાંથી બાળક સુધી પહોંચાડવાનું મહત્ત્વનું કામ પ્લેસેન્ટા કરે છે.

આ ઉપરાંત, ગર્ભસ્થ બાળકના શરીરમાં બનતા કચરારૂપ પદાર્થોને ફરી માતાના રક્તપ્રવાહમાં મોકલવાનું કામ પણ પ્લેસેન્ટા જ કરે છે.

પ્લેસેન્ટા માત્ર પોષણ પૂરું પાડતું અંગ નથી, પરંતુ તે રક્ષણાત્મક અવરોધ (બૅરિયર) તરીકે પણ મહત્ત્વની ભૂમિકા ભજવે છે.

તે ગર્ભમાં કેટલાંક હાનિકારક તત્ત્વોને પહોંચતા અટકાવવામાં મદદ કરે છે અને ગર્ભાવસ્થા જાળવવા માટે જરૂરી મહત્ત્વપૂર્ણ હોર્મોન્સ પણ ઉત્પન્ન કરે છે.

સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, પ્લેસેન્ટા એ માતા અને બાળક વચ્ચેનો 'જીવંત પુલ' છે, જે ગર્ભના વિકાસ અને વિકાસ માટે જરૂરી તમામ વિનિમયનું નિયંત્રણ કરે છે.

ચિપ પર પ્લેસેન્ટા કેવી રીતે કામ કરે છે?

માતા અને બાળક વચ્ચે કડીરૂપ સેવા આપવા ઉપરાંત, પ્લેસેન્ટા ગર્ભનું રક્ષણ પણ કરે છે. જોકે, વાસ્તવિક ગર્ભાવસ્થા દરમિયાન પ્લેસેન્ટાનો અભ્યાસ કરવો નૈતિક અને તકનીકી મર્યાદાઓને કારણે અત્યંત મુશ્કેલ છે.

આ સમસ્યાને દૂર કરવા માટે સંશોધકોએ એક નાની સિસ્ટમ વિકસાવી છે, જે પ્રયોગશાળામાં પ્લેસેન્ટાના કાર્યોની નકલ કરે છે. આ સિસ્ટમ માતા અને ગર્ભ વચ્ચેના જૈવિક સંપર્કની પરિસ્થિતિઓને ફરીથી બનાવે છે.

સંશોધકોએ તૈયાર કરેલા આ ઉપકરણમાં બે અલગ-અલગ વિભાગો છે, જેને છિદ્રયુક્ત પડદા (પોરસ મેમ્બ્રેન) વડે અલગ કરવામાં આવ્યા છે. આ પડદાની એક બાજુ ટ્રોફોબ્લાસ્ટ કોષો અને બીજી બાજુ ઍન્ડોથેલિયલ કોષો વિકસાવવામાં આવે છે. તેના કારણે માનવ પ્લેસેન્ટાના રક્ષણાત્મક અવરોધનું કૃત્રિમ પુનઃનિર્માણ શક્ય બને છે.

ટ્રોફોબ્લાસ્ટ (Trophoblast) નામના વિશિષ્ટ કોષો ગર્ભાવસ્થાના પ્રારંભિક તબક્કામાં બને છે અને આગળ જતાં પ્લેસેન્ટાનો મહત્ત્વપૂર્ણ ભાગ બને છે. આ કોષો માતા અને ગર્ભસ્થ બાળક વચ્ચે સંપર્ક સ્થાપિત કરે છે. ગર્ભસ્થ બાળક સુધી પોષક તત્ત્વો અને ઑક્સિજન પહોંચાડવામાં તેમજ ગર્ભાવસ્થા જળવાઈ રહે તે માટે જરૂરી હોર્મોન્સનું ઉત્પાદન કરવામાં તેમની અત્યંત મહત્ત્વની ભૂમિકા હોય છે. સંશોધકોએ 'પ્લેસેન્ટા-ઑન-એ-ચિપ'માં આ કોષોનો ઉપયોગ કરીને પ્લેસેન્ટાના બાહ્ય સ્તરનું પુનઃનિર્માણ કર્યું છે.

બીજી તરફ, ઍન્ડોથેલિયલ (Endothelial) કોષો રક્તવાહિનીઓની અંદરની દીવાલ પર આવેલા કોષો છે. સમગ્ર શરીરમાં રક્તપ્રવાહનું નિયંત્રણ કરવું, લોહીમાં રહેલા વિવિધ પદાર્થોની આપ-લે થવા દેવી અને રક્તવાહિનીઓનું આરોગ્ય જાળવી રાખવું, એ તેમનાં મુખ્ય કાર્યો છે. પ્લેસેન્ટામાં આ કોષો ગર્ભસ્થ બાળકની રક્તવાહિનીઓનું આંતરિક આવરણ બનાવે છે. 'પ્લેસેન્ટા-ઑન-એ-ચિપ'માં સંશોધકોએ આ કોષોનો ઉપયોગ કરીને ગર્ભસ્થ બાળક તરફના ભાગનું નિર્માણ કર્યું છે.

પ્રયોગો દરમિયાન આ ચિપે ગર્ભાવસ્થા માટે જરૂરી મહત્ત્વના હોર્મોન્સનું ઉત્પાદન કર્યું, ગ્લુકોઝ જેવાં પોષક તત્ત્વોનું સફળતાપૂર્વક પરિવહન કર્યું, શરીરના કચરારૂપ પદાર્થોની આપ-લે કેવી રીતે થાય છે તે દર્શાવ્યું અને મોટા અણુઓને અટકાવીને માત્ર પસંદગીયુક્ત પદાર્થોને જ પસાર થવા દેવાની તેની ક્ષમતા પણ સાબિત કરી.

સંશોધકોએ ઉચ્ચ ગ્લુકોઝના સ્તરની વિવિધ પરિસ્થિતિઓ પણ બનાવી અને દર્શાવ્યું કે સિસ્ટમ તેનો પ્રતિસાદ પણ આપી શકે છે.

આપણને આ ટૅક્નૉલૉજીની કેમ જરૂર છે?

હાલમાં ગર્ભાવસ્થા દરમિયાન આપવામાં આવતી દવાઓની સલામતી ચકાસવા માટે મોટા પ્રમાણમાં પ્રાણીઓ પર કરવામાં આવતાં સંશોધનો પર આધાર રાખવો પડે છે.

જોકે પ્રાણીઓના પ્લેસેન્ટા અને માનવ પ્લેસેન્ટા વચ્ચે મહત્ત્વના જૈવિક તફાવતો હોય છે. તેથી પ્રાણીઓ પર થયેલા સંશોધનનાં પરિણામો માનવ પર પણ એ જ રીતે લાગુ પડશે, તેની ખાતરી આપી શકાતી નથી.

આ ઉપરાંત, ગર્ભાવસ્થા સંબંધિત વિકારો, માતા અને ગર્ભસ્થ બાળક વચ્ચે થતો જૈવિક સંવાદ, દવાઓ ગર્ભસ્થ બાળક સુધી કેવી રીતે પહોંચે છે અને પ્લેસેન્ટા સાથે જોડાયેલી વિવિધ સમસ્યાઓનો અભ્યાસ કરવા માટે વિશ્વસનીય માનવ-આધારિત મૉડલોની જરૂરિયાત વધી રહી છે.

સંશોધકોના જણાવ્યા મુજબ, 'પ્લેસેન્ટા-ઑન-એ-ચિપ' આ દિશામાં અત્યંત મહત્ત્વપૂર્ણ સાબિત થઈ શકે છે. આ સિસ્ટમ પ્રાણીઓ પર થતાં પરીક્ષણો માટે અસરકારક પૂરક વિકલ્પ પૂરો પાડી શકે છે. સાથે જ, ભવિષ્યમાં વધુ સુરક્ષિત દવાઓ વિકસાવવામાં અને માતા તથા ગર્ભસ્થ બાળકના આરોગ્ય વિશે ઊંડાણપૂર્વકની માહિતી મેળવવામાં પણ મહત્ત્વની ભૂમિકા ભજવી શકે છે.

આ ચિપના સંશોધકોમાંના એક પ્રો. દીપક મોદીએ બીબીસી મરાઠીને જણાવ્યું, "અત્યાર સુધી વિકસાવવામાં આવેલાં મૉડલ ખૂબ જટિલ હતાં. અમે પહેલાં પોતાને પૂછ્યું કે માનવ પ્લેસેન્ટા ખરેખર કેવી રીતે કાર્ય કરે છે."

ત્યારબાદ અમને સમજાયું કે માતાનું લોહી પ્લેસેન્ટાની રક્તવાહિનીઓમાંથી પસાર થતું નથી. તેના બદલે તે પ્લેસેન્ટાના પેશીઓની આસપાસ વહે છે અને ત્યાં પોષક તત્ત્વો તથા ઑક્સિજનની આપ-લે થાય છે.

આથી વધુ જટિલ સિસ્ટમ બનાવવાને બદલે સંશોધકોએ સરળ ડિઝાઇન તૈયાર કરી, જે પ્લેસેન્ટાની કુદરતી કાર્યપ્રણાલીની અસરકારક રીતે નકલ કરી શકે.

આ સરળ સિસ્ટમ પ્લેસેન્ટાનાં મુખ્ય કાર્યો સફળતાપૂર્વક કરી શકે છે, તે સાબિત કરવું અમારા માટે સૌથી મોટો પડકાર હતો. પરીક્ષણો દરમિયાન આ ચિપે હોર્મોન્સનું ઉત્પાદન, પોષક તત્ત્વોનું પરિવહન, કચરારૂપ પદાર્થોના નિકાલ અને રોગ જેવી પરિસ્થિતિઓમાં યોગ્ય પ્રતિભાવ આપવાની ક્ષમતા દર્શાવી હતી. આ સંશોધને સાબિત કર્યું કે સિસ્ટમને સરળ રાખીને પણ જૈવિક દૃષ્ટિએ ઉચ્ચ સ્તરની ચોકસાઈ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે."

આ ચિપ ડાયાબિટીસ, પ્રિ-ઍક્લેમ્પ્સિયા અને ગર્ભસ્થ બાળકના વિકાસમાં અવરોધ જેવી જટિલ પરિસ્થિતિઓને સમજવામાં કેવી રીતે મદદરૂપ થઈ શકે?

આ અંગે પ્રો. મોદીએ જણાવ્યું, "ગર્ભાવસ્થા સાથે સંબંધિત અનેક જટિલ સમસ્યાઓની શરૂઆત પ્લેસેન્ટામાંથી જ થાય છે. પરંતુ માનવશરીરનું આ એવું અવયવ છે, જેનો ગર્ભાવસ્થા દરમિયાન સીધો અભ્યાસ કરી શકાતો નથી. તેથી ગર્ભાવસ્થાનો ડાયાબિટીસ, પ્રિ-ઍક્લેમ્પ્સિયા અને ગર્ભસ્થ બાળકના વિકાસમાં અવરોધ જેવી પરિસ્થિતિઓ પ્લેસેન્ટા પર અને તેના પરિણામે બાળક પર ચોક્કસ કેવી અસર કરે છે, તે અંગે આપણું જ્ઞાન આજે પણ મર્યાદિત છે."

અંશુલ ભીડે જણાવે છે, "અમારી 'પ્લેસેન્ટા-ઑન-એ-ચિપ' ટૅક્નૉલૉજી આ અદૃશ્ય દુનિયામાં ડોકિયું કરવાની તક આપે છે. પ્રયોગશાળામાં અમે રોગ જેવી પરિસ્થિતિઓ કૃત્રિમ રીતે ઊભી કરી શકીએ છીએ અને તે સમયે પ્લેસેન્ટાનો રક્ષણાત્મક અવરોધ તેના પર કેવી પ્રતિક્રિયા આપે છે, તે વાસ્તવિક સમયે જોઈ શકીએ છીએ."

"ઉદાહરણ તરીકે, આ અભ્યાસમાં અમે સગર્ભાવસ્થાના ડાયાબિટીસમાં જોવા મળતી હાઈ બ્લડ શુગર જેવી પરિસ્થિતિઓ બનાવી છે. અમને જાણવા મળ્યું છે કે પ્લેસેન્ટા તેના અવરોધ કાર્યને જાળવી રાખીને સામાન્ય કરતાં વધારે ગ્લુકોઝ માતાના શરીરમાંથી ગર્ભસ્થ બાળક સુધી પહોંચાડે છે. આ એક સંભવિત પદ્ધતિ હોઈ શકે છે જેના દ્વારા ડાયાબિટીસ ધરાવતી માતાઓનાં બાળકોને વધારાનું ગ્લુકોઝ મળે છે અને તેઓ ઝડપથી વૃદ્ધિ પામે છે."

આ સંશોધનના આધારે ભવિષ્યમાં બીજી કઈ મહત્ત્વની માહિતી મેળવી શકાય, તે અંગે પૂછવામાં આવતાં પ્રોફેસર દીપક મોદીએ જણાવ્યું, "આ જ ટૅક્નૉલૉજીનો ઉપયોગ કરીને હવે ગર્ભાવસ્થા સાથે સંબંધિત અન્ય અનેક પરિસ્થિતિઓનો પણ અભ્યાસ કરી શકાશે. ચેપ, પોષણની ઊણપ અથવા પર્યાવરણીય પ્રદૂષકો પ્લેસેન્ટાના કાર્ય પર અને ગર્ભસ્થ બાળક સુધી પોષક તત્ત્વોના પરિવહન પર કેવી અસર કરે છે, તે પણ જાણી શકાશે."

અગત્યની વાત એ છે કે આ તમામ પ્રયોગો માનવકોષોનો ઉપયોગ કરીને અને સંપૂર્ણ નિયંત્રિત પ્રયોગશાળાકીય પરિસ્થિતિમાં કરવામાં આવે છે. તેથી એવી ઘણી માહિતી મળી શકે છે, જે પ્રાણીઓ પરના અભ્યાસમાંથી અથવા સીધી ગર્ભાવસ્થા દરમિયાન મેળવવી અત્યંત મુશ્કેલ હોય છે.

અમારું અંતિમ લક્ષ્ય એ સમજવાનું છે કે ગર્ભાવસ્થા દરમિયાન કોઈ જટિલ સમસ્યાનાં ક્લિનિકલ લક્ષણો દેખાતા પહેલાં પ્લેસેન્ટામાં ચોક્કસ શું ખોટું થાય છે. આવી સમજણના આધારે ભવિષ્યમાં નવી સારવાર પદ્ધતિઓ વિકસાવી શકાશે અને માતા તથા ગર્ભસ્થ બાળકના આરોગ્યને વધુ અસરકારક રીતે સુરક્ષિત રાખવાના ઉપાયો શોધી શકાશે.

અમે સંશોધકોને પૂછ્યું કે શું આ સંશોધન પ્રાણીઓનાં પરીક્ષણો અથવા સગર્ભા સ્ત્રીઓ પરના અભ્યાસો પર આધાર રાખ્યા વિના, ભવિષ્યમાં ગર્ભાવસ્થા દરમિયાન દવાઓની સલામતી ચકાસવામાં મદદ કરી શકે?

તેના જવાબમાં પ્રોફેસર દીપક મોદીએ જણાવ્યું, "ગર્ભાવસ્થા દરમિયાન ઉપયોગમાં લેવાતી દવાઓ અંગેની સૌથી મોટી સમસ્યા એ છે કે તે ગર્ભસ્થ બાળક માટે સંપૂર્ણપણે સુરક્ષિત છે કે નહીં, તેની ચોક્કસ માહિતી ઉપલબ્ધ હોતી નથી."

નૈતિક કારણોસર સગર્ભા સ્ત્રીઓને મોટાભાગના ક્લિનિકલ ડ્રગ ટ્રાયલમાંથી બાકાત રાખવામાં આવે છે, ગર્ભાવસ્થા દરમિયાન ઘણી દવાઓ શરીરમાં કેવી રીતે વર્તે છે, તે અંગે પૂરતા વૈજ્ઞાનિક પુરાવા ઉપલબ્ધ નથી.

દવા પ્લેસેન્ટાને પાર કરીને ગર્ભસ્થ બાળક સુધી પહોંચે છે કે નહીં, એ અત્યંત મહત્ત્વનો પ્રશ્ન છે. હાલમાં તેનો અભ્યાસ મુખ્યત્વે પ્રાણીઓ પર વિકસાવવામાં આવેલા મૉડલોના આધારે કરવામાં આવે છે. જોકે, માનવ અને પ્રાણીઓના પ્લેસેન્ટા વચ્ચે નોંધપાત્ર જૈવિક તફાવત હોવાથી પ્રાણીઓ પરનાં સંશોધનનાં તારણો હંમેશા માનવ ગર્ભાવસ્થા પર ચોક્કસ રીતે લાગુ પડતાં નથી.

માનવકોષો પર આધારિત 'પ્લેસેન્ટા-ઑન-એ-ચિપ' આ સમસ્યાને ઉકેલવા માટે એક નવી રીત પ્રદાન કરે છે. તેની મદદથી અમે નિયંત્રિત પ્રયોગશાળાકીય પરિસ્થિતિમાં માતાના શરીરમાંથી દવાઓ ગર્ભસ્થ બાળક સુધી કેવી રીતે પહોંચે છે તેનો અભ્યાસ કરી શકીએ છીએ.

તેઓ જણાવે છે કે આ ટૅક્નૉલૉજી દ્વારા દવાના વિકાસના શરૂઆતના તબક્કામાં જ માનવશરીર સંબંધિત મહત્ત્વની માહિતી મેળવી શકાય છે. સાથે જ, આગળનાં અભ્યાસ અને પરીક્ષણો માટે કઈ દવાઓ વધુ યોગ્ય છે, તે પસંદ કરવામાં પણ મદદ મળી શકે છે.

ICMR-NIRWoHનાં ડિરેક્ટર ડૉ. ગીતાંજલી સચદેવાએ જણાવ્યું કે, "અમે એવો દાવો નથી કરી રહ્યા કે આ ટૅક્નૉલૉજી સિસ્ટમ તાત્કાલિક પ્રાણીઓ પરના અભ્યાસ અથવા ક્લિનિકલ સંશોધનનું સ્થાન લેશે."

તેનાથી વિપરીત, તેનો ધ્યેય હાલની પદ્ધતિઓને પૂરક બનાવવા માટે માનવના વિશિષ્ટ પુરાવા પૂરા પાડવાનો છે. ભવિષ્યમાં, વ્યાપક સ્તરે ચકાસણી પછી, આ ટૅક્નૉલૉજીના કારણે કેટલાક પ્રાણીઓ પરનાં પરીક્ષણોની જરૂરિયાત ઘટી શકે છે અને સગર્ભા મહિલાઓ માટે વધુ સુરક્ષિત સારવાર પદ્ધતિઓના વિકાસને પણ વેગ મળી શકે છે.

બીબીસી માટે કલેક્ટિવ ન્યૂઝરૂમનું પ્રકાશન