उस पेन में भरी इंसुलिन उन जीवाणुओं ने बनाई है, जिन्हें एक मानव जीन थमा दिया गया था

साठ साल तक मधुमेह का इलाज बूचड़खानों पर टिका रहा। इंसुलिन सूअरों और गायों के अग्न्याशय से निकाली जाती थी, जो वध के बाद इकट्ठे किए जाते थे — क़रीब एक टन ग्रंथियों से कुछ दर्जन ग्राम काम की हार्मोन — यानी जीवन बचाने वाली दवा की आपूर्ति मांस के कारोबार से बँधी हुई थी, और उत्पाद कभी पूरी तरह ठीक भी नहीं था। सूअर की इंसुलिन मानव प्रोटीन से एक अमीनो अम्ल पर अलग होती है, गाय की तीन पर — और कुछ मरीज़ों में इतना ही काफ़ी था कि शरीर अपने ही इलाज के ख़िलाफ़ प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया कर बैठे।

1982 में यह सिलसिला ख़त्म हुआ। मानव इंसुलिन जीन का कृत्रिम रूप लिए हुए ई. कोलाई का एक बदला हुआ प्रकार इसका स्रोत बना, और इंसुलिन दुनिया की पहली ऐसी मंज़ूर दवा बन गई जो रीकॉम्बिनेंट डीएनए से बनी थी। समझने लायक़ बात सुर्ख़ी नहीं है — कि किसी सूक्ष्मजीव से मानव प्रोटीन बनवा लिया गया — बल्कि वह हिस्सा है जो पोस्टर पर नहीं छपता: कोशिकाएँ उगाना सीधा क़दम है, और मुश्किल तथा महँगा लगभग सब कुछ उसके बाद होता है।

जीन नक़ल नहीं होता, लिखा जाता है

सीधी योजना यही लगती है कि मानव डीएनए से इंसुलिन का जीन काटकर किसी जीवाणु में चिपका दिया जाए। ऐसा चलता नहीं, और वजह इन दोनों तरह के जीवों के अपने जीनोम पढ़ने के तरीक़े में असली फ़र्क़ है।

मानव जीन बीच-बीच में टूटे हुए होते हैं। कोडिंग क्रम के बीच इंट्रॉन नाम के हिस्से पड़े होते हैं, जो प्रतिलिपि में तो आते हैं पर प्रोटीन बनने से पहले काटकर हटा दिए जाते हैं। जीवाणुओं के पास काटने-जोड़ने की यह मशीनरी है ही नहीं। ई. कोलाई को कच्चा मानव जीन दीजिए और वह ईमानदारी से इंट्रॉन भी अनुवाद कर देगा, और निकलेगा बेमतलब।

इसलिए जीन नक़ल नहीं किया जाता — लिखा जाता है। इंसुलिन के अमीनो अम्लों का क्रम पता है, तो उसे कूटबद्ध करने वाला डीएनए क्रम डिज़ाइन करके रसायन से बनाया जाता है — बिना इंट्रॉन, और ऐसे कोडॉन चुनकर जो मेज़बान जीव को रास आएँ। यह कृत्रिम जीन एक प्लाज़्मिड में डाला जाता है — डीएनए का छोटा गोल वाहक — ऐसे प्रवर्तक के पीछे जिससे उत्पादन मनचाहे क्षण पर चालू किया जा सके, और साथ में एक चयन-चिह्न ताकि सिर्फ़ वही कोशिकाएँ बचें जिन्होंने प्लाज़्मिड लिया हो। प्लाज़्मिड मेज़बान में जाता है, और एक सफल कोशिका से वह मास्टर सेल बैंक तैयार होता है जिससे आगे का हर बैच शुरू होगा।

किण्वक, और कोशिकाओं के भीतर का बिखराव

उत्पादन उसी बैंक की एक जमी हुई शीशी से शुरू होता है, फिर बड़ी होती फ़्लास्कों और बीज-पात्रों से होते हुए कई हज़ार लीटर के किण्वक तक पहुँचता है, जहाँ ऑक्सीजन, तापमान, pH और भोजन की दर कसकर नियंत्रित रखी जाती है। जब कोशिकाओं का घनत्व सही हो जाता है, प्रवर्तक चालू किया जाता है और संवर्धन बढ़ना छोड़कर बनाना शुरू कर देता है।

आगे क्या होगा, यह मेज़बान पर निर्भर है — और दोनों आम विकल्प बहुत अलग बर्ताव करते हैं।

जीवाणु प्रोटीन तेज़ और सस्ता बनाते हैं, पर बड़ी मात्रा में बना कोई पराया प्रोटीन आम तौर पर कोशिका के भीतर ही इन्क्लूज़न बॉडी के रूप में जम जाता है — ग़लत मुड़ी हुई शृंखलाओं के घने, अघुलनशील ढेर। यह नाकामी जैसा दिखता है और असल में सुविधाजनक है: इन ढेरों को अलग करना आसान होता है। पर उनमें बैठा प्रोटीन निष्क्रिय है। उसे पहले घोलना पड़ता है, फिर बहुत सँभली हुई ऑक्सीकारक स्थितियों में दोबारा मोड़ना पड़ता है, ताकि सही डाइसल्फ़ाइड पुल बनें और वे तमाम ग़लत पुल न बनें जो बन सकते थे। यह दोबारा मुड़ने की उपज ही पूरी प्रक्रिया के अर्थशास्त्र का एक केंद्रीय आँकड़ा है।

यीस्ट धीमा और चलाने में महँगा है, पर वह प्रोटीन ठीक से मोड़ता है और उत्पाद को शोरबे में स्रावित कर सकता है — यानी पहला शुद्धिकरण क़दम बस कोशिकाओं को तरल से अलग करना रह जाता है। इंसुलिन के लिए व्यावसायिक रूप से दोनों रास्ते इस्तेमाल होते हैं।

इस ख़ास अणु की एक और दिक़्क़त है। इंसुलिन इकहरी शृंखला नहीं है — यह डाइसल्फ़ाइड बंधों से जुड़ी दो शृंखलाएँ हैं, और अलग-अलग बनवाने पर कोशिका उन्हें भरोसे के साथ जोड़ नहीं पाती। हल मानव जीवविज्ञान की ही नक़ल है: पहले प्रोइंसुलिन बनवाइए, एक लगातार शृंखला जो ठीक से मुड़ती है और अपने डाइसल्फ़ाइड पुल ख़ुद बना लेती है, और बाद में बीच का सी-पेप्टाइड एंज़ाइम से काटकर निकाल दीजिए। ट्रिप्सिन और कार्बोक्सीपेप्टिडेज़ बी टंकी में वही करते हैं जो अग्न्याशय अपनी स्रावी थैली में करता है।

कोशिकाएँ लगभग हर वह प्रोटीन बना देंगी जो आप कहेंगे। उसे साबुत, सही मुड़ा हुआ, और कोशिका की बनाई बाक़ी हर चीज़ से अलग करके बाहर निकालना — असली अनुशासन यही है, और लागत का ज़्यादातर हिस्सा तथा नाकामियाँ लगभग सारी यहीं बसती हैं।

महँगा आधा हिस्सा: डाउनस्ट्रीम

फ़सल काटने के बाद क्रोमैटोग्राफ़ी के कई चरण आते हैं, हर चरण अलग गुण पर छाँटता है — आवेश, आकार, जल-विरोध — जब तक उत्पाद इंजेक्शन लायक़ शुद्ध न हो जाए। यहाँ शुद्धता कोई मोटा-मोटी बात नहीं है: मानक में हर संबंधित अशुद्धि, हर ग़लत मुड़ा रूप और मेज़बान कोशिका के बचे प्रोटीन अलग-अलग नापे और सीमित किए जाते हैं।

जीवाणु मेज़बान एक ख़ास बोझ और जोड़ते हैं। ग्राम-नेगेटिव जीवाणुओं की बाहरी झिल्ली में एंडोटॉक्सिन होता है, जो नाममात्र की मात्रा में भी बुख़ार और सदमा पैदा करता है — इसलिए उसे हटाना और नापना अपने आप में एक पूरा काम है। उसके बाद ज़िंक और स्थिरकों के साथ क्रिस्टलीकरण या फ़ॉर्मुलेशन, शीशियों या पेन कार्ट्रिज में बाँझ भराई, और वह कोल्ड चेन जो कारख़ाने से लेकर मरीज़ के फ़्रिज तक टूटनी नहीं चाहिए।

इसीलिए बायोलॉजिक्स आम रसायन की तरह बर्ताव नहीं करते। छोटे अणु वाली दवा के तैयार उत्पाद को पूरी तरह जाँचकर साबित किया जा सकता है कि वह वही है जो आप कह रहे हैं। प्रोटीन के साथ ऐसा नहीं: अणु बड़ा है, उसका मुड़ना और उस पर चढ़ी शर्करा-सज्जा कोशिका-वंश तथा ठीक उन्हीं परिस्थितियों पर निर्भर है जिनमें वह उगा, और कोई भी जाँच-श्रृंखला उसे पूरी तरह नहीं पकड़ती। इस उद्योग की कहावत है कि उत्पाद ही प्रक्रिया है — कोशिका-वंश, भोजन या दोबारा मोड़ने का क़दम बदलिए, और हो सकता है आपने दवा ही बदल दी हो।

अणु दोबारा लिखकर घड़ी बदलना

जब आप कोई प्रोटीन फ़रमाइश पर बना सकते हैं, तो उसे दोबारा गढ़ भी सकते हैं — और आज की इंसुलिनें फ़ार्माकोलॉजी से ज़्यादा प्रोटीन इंजीनियरिंग हैं।

स्वाभाविक इंसुलिन शीशी में छह-इकाई वाले गुच्छों में बैठ जाती है, और अवशोषण से पहले उन गुच्छों का टूटना ज़रूरी है — इसी से असर शुरू होने में देर लगती है। तेज़ी से असर करने वाले एनालॉग में दो-एक अवशेष बदल दिए जाते हैं ताकि अणु उतनी आसानी से एक-दूसरे पर चढ़ें ही नहीं — जैविक क्रिया वही, अवशोषण कहीं तेज़, इसलिए इंजेक्शन आधा घंटा पहले नहीं, खाने के साथ लिया जा सके।

लंबे समय तक चलने वाले एनालॉग उलटी दिशा में जाते हैं, और उनमें से एक तो छोटी-सी उत्कृष्ट कृति है। बी शृंखला के सिरे पर दो आर्जिनीन जोड़ दीजिए और प्रोटीन का आइसोइलेक्ट्रिक बिंदु खिसककर लगभग उदासीन पर आ जाता है — यानी वह पेन के अम्लीय घोल में घुला रहता है और त्वचा के नीचे धीरे-धीरे जमकर बैठ जाता है, फिर कई घंटों में घुलता रहता है। कुछ में वसा अम्ल जोड़ा जाता है ताकि अणु ख़ून के एल्ब्यूमिन से बँधकर धीरे-धीरे छूटे। हर मामले में बदलाव मुट्ठी भर परमाणुओं का है, और सोच-समझकर क्रिया नहीं, समय बदलने के लिए किया गया है।

बायोसिमिलर जेनेरिक क्यों नहीं है

जेनेरिक गोली मूल दवा के रासायनिक रूप से समरूप होती है, और उसे साबित करने के लिए जाँच तथा जैव-समतुल्यता अध्ययन ही काफ़ी हैं। पर अलग कोशिका-वंश में अलग प्रक्रिया से बना प्रोटीन कभी बिल्कुल एक जैसा नहीं होता, इसलिए उसकी नक़लें बायोसिमिलर के रूप में अपने अलग नियामक रास्ते से मंज़ूर होती हैं: विस्तृत विश्लेषणात्मक तुलना, और साथ में यह दिखाने के लिए क्लीनिकल काम कि असर या प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया में कोई सार्थक अंतर नहीं है।

भारतीय बायोटेक्नोलॉजी का बड़ा हिस्सा इसी रास्ते पर खड़ा है। भारत रीकॉम्बिनेंट इंसुलिन के बड़े उत्पादकों में है और बायोसिमिलर विकसित करने वाले सबसे सक्रिय देशों में, और उसने इन उत्पादों के लिए अपना नियामक ढाँचा कई अमीर बाज़ारों से पहले बना लिया था। यह कारोबार के लिहाज़ से भी मायने रखता है और व्यवहार में भी: इंसुलिन को इस्तेमाल में आए सौ साल से ज़्यादा हो चुके हैं, और कई जगह वह आज भी महँगी है तो इसकी वजह विज्ञान नहीं — उत्पादन का पैमाना, गुणवत्ता व्यवस्थाएँ और आपूर्ति शृंखलाएँ हैं, यानी ठीक वही चीज़ें जिन पर प्रतिस्पर्धी बायोसिमिलर उद्योग दबाव डालता है।

विद्यार्थियों और शोधकर्ताओं के लिए क्यों मायने रखता है

इंसुलिन पूरे उद्योग की आदर्श मिसाल है। मोनोक्लोनल एंटीबॉडी, टीके, थक्का बनाने वाले कारक, एंज़ाइम प्रतिस्थापन और इंजीनियर की गई कोशिका-थेरेपी — सब उसी फ़ैसलों की शृंखला पर चलते हैं: मेज़बान चुनो, अभिव्यक्ति का ढाँचा डिज़ाइन करो, किण्वन नियंत्रित करो, निकालो और दोबारा मोड़ो, शुद्ध करो, फ़ॉर्मुलेट करो, और नियामक के सामने साबित करो कि हर बैच एक जैसा है।

सिखाने लायक़ बात यह है कि मुश्किल बैठी कहाँ है। आणविक जीवविज्ञान आपको ऐसी कोशिका दे देता है जो प्रोटीन बना दे — यह हिस्सा अब स्नातक स्तर की प्रयोगशाला के लिए भी रोज़मर्रा का है। उसे हज़ारों एक-जैसी ख़ुराकों में बदलना बायोप्रोसेस इंजीनियरिंग है: दोबारा मोड़ने का रसायन, क्रोमैटोग्राफ़ी का डिज़ाइन, एंडोटॉक्सिन नियंत्रण, विश्लेषण, वैलिडेशन। भारत के पास किण्वन की क्षमता भी है और बाज़ार भी; कमी उन लोगों की है जो डाउनस्ट्रीम प्रोसेसिंग और गुणवत्ता व्यवस्थाएँ समझते हों, उनकी नहीं जो जीन क्लोन कर सकें। बायोटेक्नोलॉजी या बायोइंजीनियरिंग में किसी के लिए भी असली, दुर्लभ और बेरौनक़ विशेषज्ञता वहीं पड़ी है।

अक्सर पूछे जाने वाले सवाल

आज इंसुलिन कैसे बनती है?

मानव इंसुलिन का कृत्रिम जीन बैक्टीरिया या यीस्ट में डाला जाता है, जिन्हें बड़े किण्वकों में उगाकर प्रोटीन बनाने के लिए प्रेरित किया जाता है। फिर उसे निकालकर, ज़रूरत हो तो दोबारा मोड़कर, एंज़ाइम से अंतिम रूप में काटकर, कई क्रोमैटोग्राफ़ी चरणों से शुद्ध करके इंजेक्शन के लिए तैयार किया जाता है।

मानव इंसुलिन जीन सीधे जीवाणु में क्यों नहीं डाला जा सकता?

क्योंकि मानव जीनों में इंट्रॉन होते हैं जिन्हें अनुवाद से पहले काटना पड़ता है, और जीवाणु यह नहीं कर सकते। इसलिए कोडिंग क्रम का इंट्रॉन-रहित रूप डिज़ाइन करके रसायन से बनाया जाता है, अक्सर मेज़बान के हिसाब से कोडॉन चुनकर।

इंसुलिन पहले प्रोइंसुलिन के रूप में क्यों बनाई जाती है?

इंसुलिन डाइसल्फ़ाइड बंधों से जुड़ी दो शृंखलाओं की बनी है, और शृंखलाएँ अलग-अलग बनाने पर वे भरोसे के साथ नहीं जुड़तीं। इकहरी पूर्ववर्ती शृंखला बनवाने से वह ठीक से मुड़ती और बँधती है, जिसके बाद एंज़ाइम बीच का सी-पेप्टाइड हटाकर परिपक्व इंसुलिन दे देते हैं।

इंसुलिन और इंसुलिन एनालॉग में क्या फ़र्क़ है?

एनालॉग वही मानव इंसुलिन है जिसके अमीनो अम्ल क्रम में कुछ जानबूझकर बदलाव किए गए हों या जिस पर वसा अम्ल जोड़ा गया हो, ताकि अवशोषण की रफ़्तार बदल जाए। तेज़ असर वाले रूप गुच्छे बनने से बचते हैं, जबकि लंबे असर वाले त्वचा के नीचे जमकर बैठते हैं या ख़ून के एल्ब्यूमिन से बँध जाते हैं।

बायोसिमिलर को जेनेरिक क्यों नहीं कहते?

क्योंकि अलग कोशिका-वंश और अलग प्रक्रिया से बना प्रोटीन मूल उत्पाद के बिल्कुल समरूप बनाया ही नहीं जा सकता — उसका मुड़ना और उस पर होने वाले बदलाव उत्पादन के रास्ते पर निर्भर हैं। इसलिए बायोसिमिलर के लिए विस्तृत विश्लेषणात्मक तुलना और क्लीनिकल प्रमाण चाहिए, न कि जेनेरिक गोलियों वाली सादा समतुल्यता जाँच।