कोविड-19 विरुद्धच्या लढ्यात भारताला आत्मनिर्भर करण्यासाठी नाविन्यपूर्ण संशोधने
वरील चित्रातील “मंडला” ची डावी बाजू कोविड-19 मुळे झालेले मृत्यू आणि अंध:कार दर्शविते, तर उजवी बाजू या महामारीच्या काळातही निसर्ग कसा बहरला, हे दाखविते (एनबीआरसी, मानेसर येथील गुनीत कौर या विद्यार्थिनीने काढलेले चित्र).
हा लेख सर्वप्रथम इंडिया बायोसायन्स या संकेतस्थळावर प्रकाशित झालेला आहे.
गरज ही शोधाची जननी आहे, अशी एक म्हण आहे. कोविड-19 सारख्या महामारीच्या काळात जेव्हा जग युद्धपातळीवर एकत्र येत आहे, आणि याच वेळी जगातील वैज्ञानिक आणि वैद्यकक्षेत्रातील तंत्रज्ञ नवीन कोरोनाविषाणूला निष्प्रभ करण्यासाठी वैज्ञानिक कसब पणाला लावून नवनवीन संशोधन करीत आहेत.
या महामारीमुळे देशादेशांतील व्यापारावर मर्यादा पडल्या आहेत. त्यामुळे भारतातील रसायनांची तसेच वैद्यकीय उपकरणांच्या सुट्या भागांची आयात जवळजवळ थांबली आहे. याकरिता भारत सरकार स्वदेशातच वैज्ञानिक शोध लागावेत अशा प्रयत्नांना प्राधान्य देत आहे. त्यामुळे भारतातील प्रयोगशाळा स्वयंपूर्ण होतील आणि त्यांच्यात जैवउद्योजकता वाढीला लागेल, अशी आशा आहे.
कोविड-19 ने वैज्ञानिक संशोधनात महत्त्वाचे बदल घडवून येतील अशी अभूतपूर्व ‘तातडीची’भावना निर्माण केली आहे. एखाद्या नवकल्पनेचे बीज रुजविण्यापासून ते मूळ लहान प्रतिकृतीचे बहुल उत्पादन करून नाविन्यपूर्ण कल्पनेचा प्रत्यक्ष वापर करण्यापर्यंत ही ‘तातडी’ दिसून येते. कोविड-19 ला मिळून लढा देण्यासाठी सरकार, उद्योग आणि बुद्धिजीवी यांनी सर्व नाविन्यपूर्ण प्रयत्नांचे एकीकरण करणे, ही काळाची गरज आहे.
संरक्षणाकरिता पहिला स्तर: तपासणी आणि रोगनिदान चाचण्या
कोविड-19 च्या परीक्षणासाठी, रक्ताचा नमुना घेऊन केल्या जाणाऱ्या जलद प्रतिद्रव्य चाचणीपासून ते नवीन कोरोनाविषाणूचे खासकरून जनुकीय घटक शोधणाऱ्या आरटी-पीसीआर चाचणीपर्यंत विविध तपासणी पद्धती आणि रोगनिदान चाचण्या आता प्रचलित झाल्या आहेत. यांपैकी काही नाविन्यपूर्ण संशोधनांमुळे कोविड-19 चे जलद परीक्षण आणि अचूकता यांच्यात एक छान संतुलन साधले गेले आहे.
भारतीय वैद्यकीय संशोधन परिषदेने (आयसीएमआर) कोविड-19 चे परीक्षण करणाऱ्या अधिकृत प्रयोगशाळांना रोगनिदानासाठी आरटी-पीसीआर हीच विश्वसनीय चाचणी असून तिचा प्रामुख्याने वापर करावा, अशी सूचना केलेली आहे. मेलॅब डिस्कव्हरी सोल्युशन्स, पुणे या संस्थेने भारतातील पहिली स्वदेशी आरटी-पीसीआर रेणवीय रोगनिदान चाचणी विकसित केली असून तिला ‘सेंट्रल ड्रग स्टॅण्डर्ड कंट्रोल ऑर्गनायझेशन’ (सीडीएससीओ) या संस्थेने मान्यता दिली आहे. या चाचणीमुळे कोविड-19 संसर्गाचे निदान अडीच तासांत होते, तर पूर्वीच्या पारंपरिक चाचणीला यासाठी सात तास लागत असत. या नवीन चाचणीतील चुकीच्या सकारात्मक निदानांचे प्रमाण (ही एक त्रुटी असून तिच्याद्वारे संसर्ग झालेला नसताना लक्षणे आढळल्याचे निदान केले जाते) मूळ चाचणीएवढेच कमी आहे. या कंपनीने चाचणीच्या किटचे उत्पादन वाढवले असून पूर्वी विदेशी किट आयात करण्यासाठी आपण जेवढी किंमत मोजत असू, तिच्या पावपट किंमतीत नवीन स्वदेशी किट मोठ्या प्रमाणात उपलब्ध होणार आहे.
राष्ट्रीय विषाणूविज्ञान संस्था (एनआयव्ही, पुणे) यांसारख्या काही संस्थांनी आरटी-पीसीआर चाचण्यांखेरीज रक्तातील प्रतिद्रव्ये शोधणाऱ्या चाचण्याही विकसित केल्या आहेत. परंतु आरटी-पीसीआर चाचणीशी तुलना केल्यास, या चाचण्या अचूक निदान करण्यात कमी पडतात.
अनुपॅथ – इंडियन इन्स्टिट्यूट ऑफ सायन्स, बंगळुरू येथील सेंटर फॉर नॅनोसायन्स अँड इंजिनीअरिंग विभागाने विनय कुमार आणि नवकांता भट यांच्या नेतृत्वाखाली ‘पॅथशोध हेल्थकेअर’ नावाचे, तळहातात पकडता येईल, असे पट्टीवर आधारित जैवसंवेदक उपकरण विकसित केले आहे. सुरुवातीला हे उपकरण मधुमेह, वृक्कांचे (किडनीचे) दीर्घकालीन आजार, पांडुरोग आणि कुपोषण इत्यादी आजारांमुळे रक्तातील महत्त्वाच्या घटकांमध्ये होणारे बदल त्वरित तपासण्यासाठी बनविले गेले होते. यासाठी बोटातून घेतलेला थेंबभर रक्ताचा नमुना पुरेसा असतो. आता हेच उपकरण कोविड-19 च्या प्रतिद्रव्यांच्या संवेदनक्षम चाचणीसाठी पुनर्रचित आणि प्रमाणित केले जात आहे.
आरटी-पीसीआर चाचणीद्वारे प्रत्यक्ष विषाणूतील घटकांचा शोध घेतला जाऊन कोविड-19 च्या संसर्गाचे परीक्षण केले जाते, तर प्रतिद्रव्य चाचणी ही संसर्गाचा इतिहास शोधण्यावर भर देते; यामागील तत्त्व असे की संसर्गानंतर काही आठवड्यांत शरीरात प्रतिद्रव्ये (प्रतिपिंड) तयार होतात आणि ती खुद्द विषाणूपेक्षाही अधिक काळ रक्तामध्ये टिकून राहतात. रक्ताच्या नमुन्यावर आधारित या प्रतिद्रव्य चाचण्या एकदा प्रमाणित झाल्या की एखाद्या व्यक्तीला नवीन कोरोनाविषाणूचा संसर्ग होऊन गेला आहे का, हे शोधून काढायला उपयोग होईल. सार्वजनिक आरोग्याच्या धोरणातून, जेव्हा एकूण लोकसंख्येपैकी बहुतांशी लोक कोविड-19 रोगाला रोगप्रतिक्षम झालेले असतील (म्हणजे त्यांच्या शरीरात प्रतिद्रव्ये तयार झालेली असतील), तेव्हा माग काढण्यासाठी आणि साथीसंबंधीचा डेटा (विदा) जमा करण्यासाठी जलद प्रतिद्रव्य चाचण्या सोयीच्या ठरतील. भारतात बाधित व्यक्तींना शोधून काढायला, त्यांचा माग घ्यायला आणि त्यांचे विलगीकरण करायला आरटी-पीसीआर चाचणी अजूनही सुवर्णमानक चाचणी आहे, तर प्राथमिक तपासणीकरिता आणि आरटी-पीसीआर चाचणी करावी किंवा नाही, हे निश्चित करण्यासाठी एक निकष म्हणून जलद प्रतिद्रव्य चाचण्या वापरल्या जात आहेत.
नाविन्यपूर्ण प्रतिबंध: बचावाची आणखी एक फळी
कोविड-19 बाधित रुग्णांना शोधून त्यांचे विलगीकरण करण्यासाठी अधिकाधिक व अचूक रोगनिदान करणे, महत्त्वाचे आहे. तसेच आरोग्यसेवेतील आघाडीवर काम करणाऱ्या कर्मचाऱ्यांसाठी योग्य अशा पीपीई किट (वैयक्तिक सुरक्षा कवच) आणि प्रभावी निर्जंतुकीकरणाचे उपाय उपलब्ध करून देणेही आवश्यक आहे.
भारत सरकारच्या विज्ञान आणि तंत्रज्ञान विभागाने नॅनोविज्ञानाला चालना देण्यासाठी नॅनो मिशन कार्यक्रम सुरू केलेला आहे. याचा एक भाग म्हणून इंडियन इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजी (आयआयटी), दिल्ली येथील अश्विनी कुमार यांच्या प्रयोगशाळेने ‘एन9 ब्ल्यू नॅनोसिल्वर’ हा नवीन पदार्थ बनविला आहे. हा पदार्थ मास्क (मुखपट्टी) आणि पीपीई किट यांवर सूक्ष्मजीवरोधी लेपन देण्यासाठी वापरला जातो. आता या नॅनोकणांच्या लेपनात विषाणूरोधी वापर करण्यासाठी बदल केले गेले असून या लेपनामुळे विषाणूवाहक तुषारांद्वारे होणाऱ्या प्रादुर्भावापासून अधिक संरक्षण मिळेल. याचा तत्काळ वापर आरोग्यसेवेतील जे कर्मचारी धोकादायक परिस्थितीत कोविड-19 बाधित रुग्णांची सेवा करीत आहेत, त्यांच्यासाठी करता येऊ शकतो.
या लेपनाचा टिकाऊपणा प्रमाणित करण्यासाठी साठवणुकीच्या विविध पद्धती, आर्द्रता आणि तापमान इ. घटकांचा लेपनाच्या कार्यक्षमतेवर कसा परिणाम होतो, याबाबत संशोधक परीक्षण करीत आहेत. तसेच त्याचे उत्पादन वाढवण्यासाठी रेसिल केमिकल प्रायव्हेट लिमिटेड, बंगळुरू आणि नॅनोक्लीन ग्लोबल प्रायव्हेट लिमिटेड, दिल्ली या उद्योगांची मदत घेतली जात आहे. अशा औद्योगिक सहजीवनामुळे सार्वजनिक-अनुदानित क्षेत्रातील नाविन्यपूर्ण संशोधनाला मोठी बाजारपेठ उपलब्ध होऊ शकते आणि अशा संस्था भविष्यात दीर्घकाळ स्वयंपूर्ण राहू शकतात.
सायटेक एअरॉन हे असेच आणखी एक उदयाला आलेले प्रतिबंध तंत्रज्ञान आहे. पुण्याच्या विज्ञान आणि तंत्रज्ञान पार्कमधील जेक्लीन वेदर टेक्नॉलॉजी या कंपनीने हे आयनकारी उपकरण बनविले आहे. भारत सरकारच्या विज्ञान आणि तंत्रज्ञान विभागाच्या पुढाकाराने सुरू झालेल्या “निधी प्रयास” कार्यक्रमांतर्गत हे तंत्रज्ञान विकसित केले गेले असून या उपकरणाद्वारे ऋण-विद्युतभारित आयन निर्माण केले जातात. या ऋण आयनांमुळे विषाणूच्या बाह्यावरणातील प्रथिने नष्ट होतात आणि त्या-त्या खोलीतील विषाणूंची संख्या ९९.७% ने कमी होते. अनेक आंतरराष्ट्रीय प्रयोगशाळांनी बंद जागांमध्ये याची चाचणी घेतली असून रुग्णांचे अतिदक्षता विभाग, विलगीकरण केंद्रे इत्यादींच्या निर्जंतुकीकरणासाठी हे उपकरण लवकरच वापरले जाऊ शकते.
कोविड-19 करिता वैद्यकीय तंत्रज्ञानातील नाविन्यपूर्ण संशोधनाचा फेरविचार
भारतात नवीन उद्योजकांना तसेच खाजगी उपक्रमांनाही संधी दिली जात आहे. त्यांपैकी अनेक उपक्रम भारत सरकारच्या बायरॅक (Biotechnology Industry Research Assistance Council) च्या जैवतंत्रज्ञान प्रोत्साहन निधी योजनेच्या पाठबळावर नावारूपाला आले आहेत. सद्यपरिस्थितीत, मर्यादित कालावधीत क्रांतिकारी शोध लावणे कठीण असल्याने बाजारात उपलब्ध असलेल्या उत्पादनांमध्ये थोडेफार बदल करून कोविड-19 विरुद्ध त्यांचा वापर करून पाहणे, असेही एक धोरण आहे. म्हणून अनेक वैद्यकीय तंत्रज्ञ आपापल्या संशोधनामध्ये योग्य ते फेरबदल करून आणि सुधारणा घडवून कोविड-19 विरुद्धच्या आपल्या शस्त्रसाठ्यात भर टाकत आहेत.
स्टॅनफर्ड-इंडिया बायोडिझाईन-प्रशिक्षित इनॅक्सेल (बंगळुरू) या वैद्यकीय उपकरणे बनविणाऱ्या कंपनीने सांस-प्रो (SAANS PRO) हे उपकरण बनविले आहे. जेथे साधनसामुग्रीची कमतरता आहे, अशा जागी संवातकाला (जीवनरक्षक प्रणाली/व्हेंटिलेटर) पर्याय म्हणून श्वसनक्रियेला बाहेरून मदत करणारी ही यंत्रणा आहे. जेथे ऑक्सिजनचा पुरवठा मर्यादित आहे किंवा उपलब्ध नाही, अशा दोन्ही परिस्थितीत हे उपकरण काम करेल अशा रीतीने त्याची संरचना केलेली आहे. तसेच हे उपकरण हातवाहीदेखील आहे. रुग्णवाहिकेतून रुग्णांची वाहतूक करताना, तसेच ग्रामीण भागात जेथे लहानलहान आरोग्य केंद्रामध्ये संवातकांचा तुटवडा आहे, तेथेदेखील हे उपकरण वापरता येईल.
बायोडिझाईन इनोव्हेशन लॅब्सने देशाच्या रुग्णालयांतील तसेच जगातील संवातकांचा (जीवनरक्षक प्रणालींचा) तुटवडा भरून काढण्याच्या उद्देशाने रेस्पीर-एड ही श्वसनक्रियेला आधार देणारी हातवाही यंत्रणा विकसित केली आहे. ज्या रुग्णाची श्वसनक्रिया मंदावते किंवा तिच्यात अडथळा निर्माण होतो, तेव्हा श्वसनक्रिया चालू ठेवण्यासाठी हे यांत्रिक उपकरण वापरता येते. ज्या रुग्णांमध्ये फुप्फुसे निकामी होण्याचा धोका अधिक असतो, अशा रुग्णांसाठी हे उपकरण उपयुक्त ठरते.
रेस्पीर-एड या उपक्रमाला बायरॅक (जैवतंत्रज्ञान विभाग), तसेच विज्ञान आणि तंत्रज्ञान विभागाच्या निधी प्रयास कार्यक्रमाकडून आर्थिक साहाय्य लाभले आहे. स्टार्टअप इंडिया, निती आयोग आणि इन्व्हेस्ट इंडिया या संस्थादेखील या उपक्रमाला पुरवठेदारांशी संपर्क आणि सीमाशुल्क विभागाची मंजूरी याबाबतीत मदत करीत आहेत. सध्या बाजारात उपलब्ध असलेल्या संवातकांशी तुलना करता हे उपकरण परवडण्याजोगे आहे.
येनेपोया इस्पितळ, मंगळूर येथे रेस्पीर-एडचे अद्ययावत उपकरण प्रमाणित करण्याचे काम प्राथमिक स्तरावर चालू आहे. “या वर्षाच्या अखेरीपर्यंत कोविड-19 शी लढा देण्यासाठी ५०,००० पेक्षा जास्त संवातके बनवून त्यांचा सर्वत्र पुरवठा करण्याचे आमचे उद्दिष्ट आहे”, असे बायोडिझाईन इनोव्हेशन्स लॅब्सचे मुख्य कार्यकारी अधिकारी आणि व्यवस्थापकीय संचालक गौतम पासूपुलेती यांचे म्हणणे आहे.
आदि-प्रतिकृती (प्रोटोटाइप्स) आणि पुढील शक्यता
देशातील अशा नवनवीन कल्पना आणि उपाय यांना एकाच मंचावर आणण्यासाठी सी-कँप (सेंटर फॉर सेल्युलर अँड मॉलेक्युलर प्लॅटफॉर्म) सारख्या संस्था ‘कोविड-19 इनोव्हेशन डिप्लॉयमेंट ॲक्सलरेटर’ सारख्या कार्यक्रमातून तंत्रज्ञांना आवाहन करीत आहेत. सी-कॅम्प संस्थेच्या डिप्लॉयमेंट ॲक्सलरेटर प्रकल्पांतर्गत दाखल केलेल्या सुमारे ११०० नाविन्यपूर्ण संशोधनांपैकी १८ तंत्रे सध्या वापरली जात आहेत. यांपैकीच एक ‘एम्व्होलिओ’ आहे; हे बॅटरीवर चालणारे हातवाही शीतन उपकरण असून याद्वारे लसीसाठी, चाचणीसाठी गोळा केलेले नमुने तसेच विषाणूंची संवर्धे यांची सुरक्षितपणे ने-आण करता येते. ब्लॅकफ्रॉग टेक्नॉलॉजी या कंपनीने हे विकसित केले असून यात प्रत्यक्ष कामाच्या ठिकाणी गोळा केलेले नमुने १२ तासांपर्यंत २-८० सें. तापमानाला साठवता येतात. त्यामुळे हे नमुने चाचणी होईपर्यंत टिकून राहतात आणि लसींचा प्रभावदेखील कमी होत नाही.
इंटरनेटद्वारे होणाऱ्या अनेक चर्चासत्रांमधून तंत्रज्ञांना एक आंतरराष्ट्रीय मंच उपलब्ध झाला असून त्याद्वारे कोविड-19 मुळे निर्माण झालेल्या सामाजिक, आर्थिक, आरोग्यसेवा यांच्याशी निगडित समस्यांवर कल्पक तसेच चपखल उपाय शोधणे, शक्य झाले आहे. एमआयटी (अमेरिका) ने आयोजित केलेल्या कोविड-19 वरील ‘महामारीवर मात’ (बीट द पँडेमिक) या ऑनलाइन स्पर्धेमध्ये टाटा इन्स्टिट्यूट फॉर जेनेटिक्स ॲन्ड सोसायटी मधील साहाय्यक संशोधक दिवीज किंगर एका गटाचे सदस्य म्हणून सहभागी झाले होते. त्यांच्या विजेत्या “टीम नफिसा” ने सुचविले आहे की तात्पुरत्या बांधलेल्या कोविड-19 रुग्णालयांमधील रुग्ण, डॉक्टर आणि त्यांना मदत करणारा कर्मचारीवर्ग यांच्या पायात आरएफआयडी-युक्त (रेडिओ लहरींवर चालणारे ओळखपत्र) उपकरण बांधावे म्हणजे त्यांचा माग काढणे, देखरेख ठेवणे आणि माहिती गोळा करणे या गोष्टी सुलभ होतील.
भारतात अशी साधने कशी विकसित केली जाऊ शकतात, असे विचारले असता दिवीज यांनी सांगितले की “भारतात कोविड-19 रोगावर उपचारांकरिता तात्पुरती रुग्णालये जरी प्रथमच उभारण्यात आलेली असली, तरी अशा रुग्णालयांकरिता, उपलब्ध असलेले आरएफआयडी तंत्र वापरणे नक्कीच शक्य आहे.”
वंशिका सिंह या न्यूरोसायन्स विषयामध्ये संशोधन करीत असून आपल्या मुक्त वैज्ञानिक लेखांमधून अधिकाधिक वाचकांपर्यंत विज्ञानाचा प्रसार करण्याची कला त्यांनी साधली आहे.