ऑर्गन-ऑन-चिप (OOC) प्रौद्योगिकी {Organ-On-Chip (OOC) Technology}

सुर्ख़ियों में क्यों?

ऑर्गन-ऑन-चिप तकनीक BioE3 के पर्सनलाइज्ड मेडिसिन के दायरे को बढ़ावा दे सकती है। ऑर्गन-ऑन-चिप तकनीक का बाजार 2032 तक लगभग 1.4 बिलियन डॉलर के मूल्य तक पहुंचने की उम्मीद है।

ऑर्गन-ऑन-चिप (OoC) तकनीक

• यह मानव-अनुरूप 3D कल्चर मॉडल्स में से एक है, जिसे 'न्यू अप्रोच मेथड्स' (NAMs) भी कहा जाता है। 
  • 3D कल्चर प्रणाली शोधकर्ताओं को एक ही प्रयास में मानव अंगों और बीमारियों की संरचना को पुनः बनाने की सुविधा प्रदान करती है।
    • यह रीजेनरेटिव मेडिसिन, औषधि की खोज करने, प्रिसिजन मेडिसिन, कैंसर संबंधी अनुसंधान और जीन एक्सप्रेशन अध्ययन जैसे अनेक उपयोगों के लिए बहुत आशाजनक मानी जाती है। 
• OoC एक माइक्रो-स्केल सिस्टम है जिसका उपयोग मानव शरीर की स्थितियों की नकल करने के लिए किया जाता है। इसके तहत शरीर में अनुभव की जाने वाली शारीरिक और यांत्रिक स्थितियों की नकल करने के लिए कोशिकाओं के साथ-साथ माइक्रोफ्लुइडिक्स का उपयोग किया जाता है।
• इसमें चैनल्स, चैंबर्स और मेंब्रनेस आदि का उपयोग करके पदार्थों और कोशिकाओं की गति एवं व्यवहार को नियंत्रित किया जा सकता है। ऑर्गन-ऑन-ए-चिप का लक्ष्य डिज़ीज़ मॉडलिंग और दवा के परीक्षण के लिए मानव ऊतक मॉडल विकसित करना है। 
• शोधकर्ताओं ने पहली बार 2010 के एक अध्ययन में ऑर्गन-ऑन-चिप मॉडल की उपयोगिता का ज़िक्र किया था। 

ऑर्गन-ऑन-ए-चिप डिवाइस के चार प्रमुख घटक हैं: 

• माइक्रोफ्लुइडिक्स: यह छोटे चैनलों के माध्यम से कोशिकाओं को विशिष्ट स्थानों पर पहुंचाने और संवर्धन प्रक्रिया (कल्चर प्रोसेसेस) के दौरान द्रव प्रवाह को नियंत्रित या प्रबंधित करते हैं।
  • माइक्रोफ्लुइडिक्स की विशेषताएं:
    • छोटा आकार: यह अत्यंत छोटे पैमाने पर काम करता है।
    • एकीकृत: इसे अन्य प्रणालियों के साथ आसानी से जोड़ा जा सकता है।
    • स्वचालित: यह प्रक्रिया स्वतः नियंत्रित होती है, जिससे मानव हस्तक्षेप कम होता है और दक्षता बढ़ती है।
• जीवित कोशिका उत्तक या लिविंग सेल टिश्यूज़: इस भाग में विशेष प्रकार की कोशिकाओं को सही स्थानों पर व्यवस्थित किया जाता है, ताकि ऊतक के वास्तविक कार्यों की नकल की जा सके।
• सिम्युलेशन या ड्रग डिलीवरी:  कुछ ऊतकों को वास्तविक स्थितियों का निर्माण करने के लिए विद्युत या रासायनिक उद्दीपन जैसे संकेतकों की आवश्यकता होती है। 
  • इन संकेतों का उपयोग ड्रग डिलीवरी में भी किया जा सकता है।
• सेंसिंग: डिवाइस में लगे सेंसर्स डेटा को ट्रैक करते और मापते हैं। यह काम या तो डिवाइस में लगे सेंसर्स से होता है या फिर विज़ुअल मॉनिटरिंग सिस्टम से, ताकि चिप के कामकाज का मूल्यांकन किया जा सके।

ऑर्गन-ऑन-ए-चिप तकनीक कैसे काम करती है?

• कोशिकाओं को चिप पर रखा जाता है और उन्हें 3D संरचनाओं में विकसित होने दिया जाता है जो मानव शरीर के वास्तविक ऊतक जैसा ही होता है। 
• यह द्रव के प्रवाह के लिए सूक्ष्म चैनल्स का उपयोग करता है जो रक्त प्रवाह, ऑक्सीजन के परिवहन, पोषक तत्व के परिवहन आदि का अनुकरण करते हैं, ताकि चिप के आकार के डिवाइस पर जैविक अंगों (फेफड़े, हृदय आदि) के लघु मॉडल बनाए जा सकें। 
• अंगों के अधिक वास्तविक मॉडल बनाने के लिए, अलग-अलग प्रकार की कोशिकाओं को परतों में संयोजित करके एक 3D संरचना बनाई जा सकती है, जो वास्तविक अंगों की जटिलता को बेहतर ढंग से दर्शाती है।

OoC प्रौद्योगिकी के लाभ:

• प्रिसिजन मेडिसिन: रोगी के विशेष ऊतक की दशाओं का अनुकरण करके, शोधकर्ता यह परीक्षण कर सकते हैं कि कोई दवा उस व्यक्ति या समूह को कैसे प्रभावित करेगी। इससे उसका अधिक सटीक उपचार करने की योजनाएं बन सकती हैं। 
  • प्रिसिजन मेडिसिन में प्रत्येक व्यक्ति के जीन, वातावरण और जीवनशैली में होने वाली विविधताओं को ध्यान में रखकर इलाज किया जाता है। 
    • पहले इसे पर्सनलाइज्ड मेडिसिन कहा जाता था, लेकिन यह चिंता थी कि "पर्सनलाइज्ड" शब्द से यह गलतफहमी हो सकती है कि हर व्यक्ति के लिए अलग-अलग उपचार और रोकथाम विकसित की जा रही है।
• दवा के प्रभाव का परीक्षण: OoC जीवों पर परीक्षण या इन विट्रो सेल कल्चर जैसे पारंपरिक तरीकों की तुलना में अधिक सटीक पूर्वानुमान प्रदान करती है। उदाहरण के लिए, हेपेटाइटिस उपचार के लिए लिवर-ऑन-चिप।
• सटीक मानव फिजियोलॉजी सिमुलेशन: OoC मॉडल पारंपरिक 2D सेल कल्चर्स की तुलना में मानव अंगों की संरचना और कार्य की अधिक सटीकता से नकल कर सकते हैं।
• जीवों पर परीक्षण का एक नैतिक विकल्प: चूंकि OoC उपकरण मानव कोशिकाओं और ऊतकों का उपयोग करते हैं, इसलिए ये जीवों पर परीक्षण करने की आवश्यकता को कम कर सकते हैं। 
• जटिल अंग अंतःक्रिया: OoC प्रणालियां कई ऑर्गन मॉडल्स को एक साथ जोड़ सकती हैं तथा यह अनुकरण कर सकती हैं कि शरीर में अलग-अलग अंग किस प्रकार आपस में अंतःक्रिया करते हैं। 
• रोग की कार्यप्रणाली पर अनुसंधान: इसके तहत शोधकर्ता इन चिप्स पर मानव अंगों के कार्यों की नकल करके और रोग संबंधी मॉडल बनाकर रोग की प्रगति, कोशिकीय व्यवहार और संभावित चिकित्सीय लक्ष्यों की बेहतर समझ हासिल कर सकते हैं। 
  • कोविड-19 से संबंधित अनुसंधान में, लंग्स-ऑन-चिप प्रणाली का उपयोग यह अध्ययन करने के लिए किया गया है कि SARS-CoV-2 वायरस मानव फेफड़े के ऊतकों को कैसे संक्रमित करता है।

ऑर्गन ऑन चिप प्रौद्योगिकी से जुड़ी चुनौतियां:

• तकनीकी जटिलता और मानकीकरण: जटिल अंगों के कार्यों की नकल करना काफी मुश्किल होता है। साथ ही, OoC उपकरणों के निर्माण के लिए सार्वभौमिक रूप से स्वीकृत प्रोटोकॉल और सामग्रियों की कमी भी है।
• बहु-अंग प्रणालियों का एकीकरण: अलग-अलग अंग प्रणालियों का सटीक अनुकरण करना तथा उनके बीच वास्तविक अंतःक्रिया को सुनिश्चित करना तकनीकी रूप से काफी कठिन है। 
• नैतिक और कानूनी मुद्दे: इसमें विशेष रूप से डेटा की निजता, बौद्धिक संपदा और रोगी की कोशिकाओं के उपयोग से संबंधित नैतिक और कानूनी मुद्दे आदि शामिल हैं।
• अन्य चुनौतियां: इसमें विनियामकीय फ्रेमवर्क का अभाव, सीमित इम्यून सिस्टम मॉडलिंग, उच्च लागत आदि शामिल हैं। 

निष्कर्ष

ऑर्गन-ऑन-चिप तकनीक दवा की खोज, रोग अनुसंधान और पर्सनलाइज्ड मेडिसिन को आगे बढ़ाने के लिए बहुत आशाजनक है, लेकिन इसे व्यापक रूप से अपनाने से पहले कई चुनौतियों को दूर करना होगा। निरंतर निवेश और नवाचार के साथ, ऑर्गन-ऑन-चिप सिस्टम भविष्य के स्वास्थ्य देखभाल हेतु समाधानों में क्रांति ला सकते हैं।