Protein nanoparticles
প্রোটিন ন্যানোপ্রযুক্তি গবেষণার একটি ক্রমবর্ধমান ক্ষেত্র যা প্রোটিনের বিভিন্ন ভৌত রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যকে ন্যানোস্কেল প্রযুক্তির সাথে একীভূত করে। এই ক্ষেত্রটি ফার্মাসিউটিক্যাল গবেষণার সাথে একীভূত হয়ে প্রোটিন (বা প্রোটিন-ভিত্তিক) ন্যানো পার্টিকেলস (পিএনপি) নামে ন্যানো পার্টিকেলের একটি নতুন শ্রেণিবিন্যাসের জন্ম দেয়। পিএনপিগুলি তাদের অনুকূল ফার্মাকোকাইনেটিক বৈশিষ্ট্য যেমন উচ্চ জৈব সামঞ্জস্যতা, জৈব অবক্ষয় এবং কম বিষাক্ততার কারণে উল্লেখযোগ্য আগ্রহ অর্জন করেছে, এই বৈশিষ্ট্যগুলির একসাথে সিন্থেটিক এনপি-র ওষুধ সরবরাহ কৌশলগুলির সম্মুখীন হওয়া চ্যালেঞ্জগুলি কাটিয়ে ওঠার সম্ভাবনা রয়েছে। কম জৈব প্রাপ্যতা, ধীরগতির নিঃসরণ হার, উচ্চ বিষাক্ততা এবং ব্যয়বহুল উৎপাদন প্রক্রিয়া সহ এই বিদ্যমান চ্যালেঞ্জগুলি অনকোলজি, থেরানোস্টিক্স এবং ক্লিনিকাল ট্রান্সলেশনাল গবেষণার মধ্যে যথেষ্ট থেরাপিউটিক অগ্রগতির দরজা খুলে দেবে। পিএনপি-র ক্লিনিকাল অনুবাদের জন্য এই ক্ষেত্রে ক্রমাগত অগ্রগতি প্রয়োজন। 2022 সালের হিসাবে, শুধুমাত্র একটি পিএনপি গঠন (অ্যাব্রাক্সেন) এবং পাঁচটি ভিএলপি (গার্ডাসিল, সেরাভিক্স, মস্কুরিক্স, সাই-বি-ভ্যাক, গার্ডাসিল 9) এফডিএ দ্বারা ক্লিনিকাল ব্যবহারের জন্য অনুমোদিত। পিএনপি সূত্রগুলির এফডিএ অনুমোদন পিএনপি এবং জৈবিক পরিবেশের মধ্যে ইন-ভিভো মিথস্ক্রিয়া থেকে উদ্ভূত জটিলতার দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয় যা তাদের নিরাপত্তা বা কার্যকারিতা বিপন্ন করে। উদাহরণস্বরূপ, পিএনপিগুলি প্রোটিন গঠনের পরিবর্তনের মধ্য দিয়ে যেতে পারে, প্রোটিন কোরোনা গঠন করতে পারে বা প্রদাহ সৃষ্টি করতে পারে এবং রোগীর সুস্থতার ঝুঁকি নিতে পারে। সংশ্লেষণ পদ্ধতি পি. এন. পি-র অনুকূল বৈশিষ্ট্যগুলিকে পুঁজি করার জন্য পি. এন. পি সংশ্লেষণ পদ্ধতির মধ্যে উন্নতিগুলি ব্যাপকভাবে অন্বেষণ করা হচ্ছে। উন্নয়ন বা নতুন সংশ্লেষণ পদ্ধতির বিকাশ কাম্য কারণ বিদ্যমান পদ্ধতিগুলি (সোনোকেমিস্ট্রি, তাপীয় পচন, এবং কলয়েডাল/হাইড্রোথার্মাল/মাইক্রো-ইমালশন পদ্ধতি) সিস্টেমিক বিষাক্ততায় অবদান রাখে এবং হাইড্রোফিলিক ওষুধের মধ্যে সীমাবদ্ধ। ফলস্বরূপ, সাম্প্রতিক অগ্রগতিগুলি এই চ্যালেঞ্জগুলি অতিক্রম করতে এবং বাণিজ্যিক আকারের উৎপাদন অর্জন করতে চায়। উপরন্তু, নতুন উন্নত পিএনপি সংশ্লেষণ পদ্ধতি যেমন ইলেক্ট্রোস্প্রে বা ডিসলভেশন ঐতিহ্যবাহী ন্যানো পার্টিকেল পদ্ধতির তুলনায় আরও টেকসই পদ্ধতি প্রদান করে। সিন্থেটিক ন্যানো পার্টিকেলের বিপরীতে, পিএনপিগুলি হালকা পরিস্থিতিতে এবং বিষাক্ত রাসায়নিক বা জৈব দ্রাবক ছাড়াই সংশ্লেষিত করা যেতে পারে। পিএনপিগুলি প্রাকৃতিকভাবে উদ্ভূত এবং সহজেই অবক্ষয়যোগ্য। তবুও, এই সুবিধাগুলি এবং নতুন সংশ্লেষণ পদ্ধতির সংযোজন সত্ত্বেও, পদ্ধতিগুলি তুলনামূলকভাবে ব্যয়বহুল থেকে যায় এবং পিএনপি আকারের উপর সম্পূর্ণ নিয়ন্ত্রণ প্রদান করে না, যা বায়োমেডিসিন ধরনের প্রোটিনে তাদের প্রয়োগকে ব্যাপকভাবে সীমাবদ্ধ করে। পিএনপি সংশ্লেষণে অসংখ্য প্রোটিন ব্যবহার করা হয়। এগুলি প্রায়শই প্রাকৃতিকভাবে প্রাণী ও উদ্ভিদ উৎস থেকে পাওয়া যায়। তদনুসারে, প্রাণী প্রোটিনের সাধারণভাবে ভাগ করা সুবিধার মধ্যে রয়েছে উচ্চ জৈব সামঞ্জস্যতা, জৈব অবক্ষয়, অ-ইমিউনোজেনেসিটি, ড্রাগ লোডিং দক্ষতা, কোষ গ্রহণ এবং সহজ এবং সাশ্রয়ী উৎপাদন। নীচের 2-4 নং সারণিতে পিএনপি সংশ্লেষণে ব্যবহৃত সাধারণ প্রোটিনগুলি সংকলিত করা হয়েছে। পিএনপি-র প্রকারগুলি উচ্চ জৈব সামঞ্জস্যতা, অ-ইমিউনোজেনেসিটি, উচ্চ ওষুধ দক্ষতা, উচ্চ জৈব অবক্ষয় এবং উচ্চ কোষ গ্রহণের মতো অনুরূপ শারীরিক বৈশিষ্ট্যগুলি ভাগ করে নেয়। সঠিক শারীরিক ক্রিয়াকলাপের জন্য প্রয়োজনীয় প্রোটিনের প্রাচুর্যের কারণে, শরীর প্রোটিনকে টিস্যু এবং কোষে আপডেট করার প্রক্রিয়া তৈরি করেছে। পিএনপিগুলি তাদের কোষীয় শোষণ বাড়ানোর জন্য এই প্রাকৃতিক প্রক্রিয়াগুলির সুবিধা নেয়। এই প্রাচুর্য এবং প্রোটিনের প্রাকৃতিক উৎস পরবর্তী পরিশোধন ইমিউনোজেনিক প্রতিক্রিয়া হ্রাস করে এবং শরীরে কম বিষাক্ততার মাত্রা তৈরি করে। পিএনপিগুলি অবনমিত হওয়ার সাথে সাথে টিস্যুগুলি অ্যামিনো অ্যাসিডগুলিকে শক্তি বা প্রোটিন উৎপাদনে একীভূত করে। কণার স্থায়িত্ব বৃদ্ধি, অবক্ষয় হ্রাস এবং অনুকূল বৈশিষ্ট্য বাড়ানোর জন্য প্রোটিন ন্যানোপার্টিকাল পরিবর্তন পিএনপি রাসায়নিকভাবে সংশোধন করা যেতে পারে। ক্রসলিংকিং একটি সাধারণ পরিবর্তন যা সিন্থেটিক বা প্রাকৃতিক ক্রস-লিঙ্কার ব্যবহার করতে পারে। প্রাকৃতিক ক্রস-লিঙ্কারগুলি সিন্থেটিক ক্রস-লিঙ্কারগুলির তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে কম বিষাক্ত। পিএনপি-র পরিবর্তনের মূল কারণগুলি তাদের পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্যগুলি (পৃষ্ঠ চার্জ, হাইড্রোফোবিসিটি, কার্যকরী গোষ্ঠী ইত্যাদি) থেকে উদ্ভূত হয়। কার্যকরী গোষ্ঠীগুলি লক্ষ্যযুক্ত ওষুধ সরবরাহের জন্য টিস্যু-নির্দিষ্ট লিগ্যান্ডগুলির সাথে আবদ্ধ হতে পারে। কার্যকরী লিগ্যান্ডগুলির মধ্যে প্রোটিন রিসেপ্টর, অ্যান্টিবডি এবং ছোট পেপটাইড থাকতে পারে। লিগ্যান্ড বাঁধাইয়ের উদ্দেশ্য হল পিএনপিকে লক্ষ্য কোষে পরিচালিত করা, যার ফলে সিস্টেমিক বিষাক্ততা হ্রাস করা এবং টিস্যুগুলির মধ্যে পিএনপি ধরে রাখা এবং নিঃসরণের উন্নতি করা। পিএনপি পরিবর্তনের জন্য সর্বোত্তম লিগ্যান্ড লক্ষ্য কোষের উপর নির্ভরশীল। লিগ্যান্ড সহ একটি পিএনপি পৃষ্ঠের পরিবর্তন রাসায়নিক সংযোগের মাধ্যমে অর্জন করা যেতে পারে, যদিও ইমেজিংয়ের জন্য রাসায়নিক রঞ্জক এবং ইমিউন অ্যাক্টিভেশনের জন্য পেপটাইডও সংযুক্ত করা যেতে পারে [11,33,34]। একটি উদাহরণ হল লিগ্যান্ড অ্যান্টি-হিউম্যান এপিডার্মাল গ্রোথ ফ্যাক্টর রিসেপ্টর 2 যা স্তন ক্যান্সার কোষগুলিকে লক্ষ্য করে। নিম্নলিখিত লিগ্যান্ড পরিবর্তন এবং তাদের থেরাপিউটিক প্রয়োগের অতিরিক্ত প্রয়োগ প্রদান করে [12]। রাসায়নিক সংমিশ্রণ ছাড়াও, জিনগত পরিবর্তন পিএনপি পৃষ্ঠের সাথে পরিবর্তিত প্রোটিন মনোমারগুলির সরাসরি সংযুক্তিকে সহজতর করতে পারে। এর ফলে একটি সহ-সমাবেশ এবং সরাসরি সংযুক্তি বা বড় প্রোটিনের সাথে বিদ্যমান চ্যালেঞ্জগুলির সমাধান হয়। পিএনপি-তে বড় প্রোটিন সংযুক্ত করা স্ব-সমাবেশ প্রক্রিয়াতে হস্তক্ষেপ করে এবং স্টেরিক মিথস্ক্রিয়াকে প্ররোচিত করে। যদিও, ছোট প্রোটিন সংযুক্তি সাধারণত প্রোটিন এনপি দ্বারা সহ্য করা হয়। প্রোটিন মনোমারের জেনেটিক পরিবর্তনের মাধ্যমে সরাসরি সংযুক্তির একটি উল্লেখযোগ্য সীমাবদ্ধতা হল যে এটি একাধিক উপাদানের সংযুক্তিকে সামঞ্জস্য করতে পারে না। এনজাইম্যাটিক লাইগেশন পিএনপি সমাবেশের পরে পিএনপি পৃষ্ঠে একটি সাইট-নির্দিষ্ট সমযোজী লিঙ্ক সরবরাহ করে এই সীমাবদ্ধতা কাটিয়ে উঠতে সহায়তা করে। এই কৌশলটি সংযুক্ত প্রোটিনের ঘনত্ব এবং অনুপাতের উপর আরও বেশি নিয়ন্ত্রণ প্রদান করতে পারে। ন্যানোকাজ স্থাপত্যের কারণে ভিএলপি-র পরিবর্তন অনন্য। খাঁচার কাঠামো সহ পিএনপিগুলি তাদের অভ্যন্তরে কার্যকরী উপাদানগুলিকে সম্পূর্ণরূপে আবদ্ধ করতে পারে, যাকে কো-এনক্যাপসুলেশন বলা হয়। ভিএলপি খাঁচার মধ্যে ড্রাগ ক্যাপসুলেশন দুটি প্রক্রিয়ার মাধ্যমে ঘটতে পারে। এই প্রথম প্রক্রিয়াটি ইন-ভিট্রোতে ঘটে এবং এর জন্য খাঁচার বিচ্ছিন্নকরণ এবং ওষুধের উপাদানগুলির উপস্থিতির সাথে এটি পুনরায় একত্রিত করা প্রয়োজন [8]। যেহেতু লোডিং দক্ষতা ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক মিথস্ক্রিয়ার মাধ্যমে প্রভাবিত হয়, তাই ওষুধের যৌগগুলি ভিএলপি খাঁচার স্ব-সমাবেশে হস্তক্ষেপ না করে সম্পূর্ণরূপে আবদ্ধ করা যায় না। আরেকটি প্রক্রিয়া হল ইন-ভিভো ওষুধের উপাদানগুলির ক্যাপসুলেশন। এর সঙ্গে ভিএলপি খাঁচার অভ্যন্তরে ওষুধের উপাদানগুলির সরাসরি জেনেটিক সংযুক্তি জড়িত। এই প্রক্রিয়াটি সরাসরি খাঁচার অভ্যন্তরে আবদ্ধ করার জন্য ওষুধগুলিকে গাইড করে। থেরাপিউটিক ড্রাগ ডেলিভারি অ্যাপ্লিকেশন পিএনপি-র অনুকূল ফার্মাকোকাইনেটিক বৈশিষ্ট্য যেমন উচ্চ জৈব সামঞ্জস্যতা, উচ্চ জৈব অবক্ষয়, উচ্চ পরিবর্তনশীলতা, কম বিষাক্ততা, উচ্চ কোষ গ্রহণ এবং দ্রুত নিঃসরণ হারের কারণে, পিএনপিগুলি ক্যান্সার বিরোধী থেরাপির প্রধান প্রার্থী। পূর্ববর্তী অ্যান্টিক্যান্সার থেরাপিগুলি টিউমারের মধ্যে নিষ্ক্রিয়ভাবে জমা হওয়ার জন্য বর্ধিত ব্যাপ্তিযোগ্যতার প্রভাবের উপর নির্ভর করত। এর ফলে ওষুধের কার্যকারিতার মাত্রা অর্জনের জন্য প্রয়োজনীয় উচ্চ ঘনত্বের কারণে বিষাক্ততা বৃদ্ধি পায়। নতুন কৌশলগুলি পিএনপিগুলিকে লিগ্যান্ড এবং সাইট-নির্দিষ্ট প্রোটিন রিসেপ্টরগুলির সংযুক্তির মাধ্যমে টিউমার মাইক্রোএনভায়রনমেন্টকে সক্রিয়ভাবে লক্ষ্য করার অনুমতি দেয়। সক্রিয় লক্ষ্যমাত্রা কার্যকর ডোজ প্রদানের জন্য প্রয়োজনীয় ওষুধের মোট ঘনত্ব হ্রাস করে, যার ফলে পদ্ধতিগত পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া হ্রাস পায়। সক্রিয় টিউমার লক্ষ্যমাত্রা ছাড়াও, পিএনপিগুলি পিএইচ, তাপমাত্রা বা এনজাইম ঘনত্বের মতো পরিবর্তিত বাহ্যিক পরিবেশে সাড়া দেওয়ার জন্যও ইঞ্জিনিয়ার করা যেতে পারে। টিউমার মাইক্রোএনভায়রনমেন্ট সামান্য অম্লীয়, তাই পিএনপিগুলি শুধুমাত্র নির্দিষ্ট টিউমার শারীরবৃত্তীয় অবস্থার অধীনে তাদের ওষুধের পণ্যসম্ভার ছেড়ে দেওয়ার জন্য ইঞ্জিনিয়ার করা যেতে পারে। আরেকটি প্রয়োগ হল ফটোথার্মাল বা ফটোডায়নামিক থেরাপি। পিএনপিগুলি নির্বাচিতভাবে টিউমার মাইক্রোএনভায়রনমেন্টে জমা হয় যেখানে পরবর্তীকালে 1064 এনএম তরঙ্গদৈর্ঘ্যের লেজার ব্যবহার করে বিকিরণ করা হয়। আলোর শক্তি তাপ শক্তিতে স্থানান্তরিত হয়, টিউমারের মাইক্রোএনভায়রনমেন্টের তাপমাত্রা বাড়িয়ে টিউমারের বৃদ্ধি রোধ করে। উচ্চ তাপীয় স্থায়িত্বের কারণে ফেরিটিন এই প্রয়োগের জন্য একটি অনুকূল প্রোটিন। ইন-ভিভো ইমেজিং হল পিএনপি-র আরেকটি প্রয়োগ। পিএনপিগুলি ফ্লুরোসেন্ট রঞ্জক বহন করতে পারে যা টিউমার মাইক্রোএনভায়রনমেন্টে নির্বাচিতভাবে জমা হয়। এটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ টিউমার ইমেজিংয়ের জন্য স্ট্যান্ডার্ড প্রোটিন গ্রিন ফ্লুরোসেন্ট প্রোটিনের একটি উল্লেখযোগ্য সীমাবদ্ধতা হল এর অপর্যাপ্ত গভীর টিস্যু অনুপ্রবেশ। তাদের ছোট আকারের কারণে, পিএনপিগুলি এই চ্যালেঞ্জটি কাটিয়ে টিস্যুর গভীরে ফ্লুরোসেন্ট রঞ্জক সরবরাহ করতে পারে এবং টিউমারের আরও সঠিক চিত্র প্রদান করতে পারে। এই কৌশলটি পরবর্তী স্ক্যানিংয়ের জন্য টিউমার মাইক্রোএনভায়রনমেন্টে চৌম্বকীয় উপাদান বহনকারী পিএনপি ব্যবহার করে এমআরআই ইমেজিংয়েও প্রয়োগ করা যেতে পারে। অন্যান্য প্রয়োগের মধ্যে রয়েছে ইমিউনোজেনিক উপাদান বহনকারী ভিএলপি-র মাধ্যমে টিকা তৈরি করা। যেহেতু ভিএলপিগুলি কোনও ক্ষয়প্রাপ্ত জেনেটিক উপাদান বহন করে না, তাই এই টিকাগুলি বিশেষত ইমিউনোকম্প্রোমাইজড বা বয়স্কদের জন্য একটি নিরাপদ বিকল্প হিসাবে কাজ করে। পিএনপিগুলি স্নায়বিক রোগেরও চিকিৎসা করতে পারে কারণ তারা রক্ত-মস্তিষ্কের বাধা অতিক্রম করতে পারে [28]। সবশেষে। পিএনপিগুলি চোখের ওষুধ সরবরাহের মধ্যে প্রয়োগ খুঁজে পেতে পারে কারণ পিএনপিগুলির চোখের ড্রপের তুলনায় চোখে উল্লেখযোগ্যভাবে দীর্ঘ সঞ্চালনের সময় থাকে। ওষুধ সরবরাহের চ্যালেঞ্জ এবং নিয়মকানুন পিএনপি-র অসংখ্য ফার্মাকোকাইনেটিক সুবিধা থাকা সত্ত্বেও, তাদের ক্লিনিকাল অনুবাদের জন্য বেশ কয়েকটি গুরুত্বপূর্ণ চ্যালেঞ্জ রয়ে গেছে। আজ অবধি (2022) 50 টিরও বেশি পিএনপি ফর্মুলেশন সত্ত্বেও মাত্র দুটি পিএনপি এফডিএ-অনুমোদিত হয়েছে। দুটি এফডিএ-অনুমোদিত ওষুধের মধ্যে রয়েছে অ্যাব্রাক্সেন, একটি অ্যালবুমিন ন্যানো পার্টিকল যা স্তন ক্যান্সার, নন-স্মল সেল ফুসফুসের ক্যান্সার এবং অগ্ন্যাশয়ের ক্যান্সারের চিকিত্সার জন্য ব্যবহৃত প্যাক্লিট্যাক্সেল বহন করে। দ্বিতীয় এফ. ডি. এ-অনুমোদিত পি. এন. পি হল ওণ্টাক, একটি প্রোটিন কনজুগেট যা এল-2 এবং ডিপথেরিয়া টক্সিন বহন করে যা ত্বকের টি-সেল লিম্ফোমার জন্য ব্যবহৃত হয়। দুটি অনুমোদিত সূত্র নীচে টেবিল 5-এ সংক্ষিপ্ত করা হয়েছে। পিএনপি-র কম অনুমোদনের হার ওষুধের ক্যাপসুলেশনের উপর সীমিত নিয়ন্ত্রণ এবং পিএনপি ব্যাচের মধ্যে ফার্মাকোকাইনেটিক পরিবর্তনশীলতার কারণে। এই দুটি বৈশিষ্ট্যের পুনরাবৃত্তিযোগ্যতা এবং তাদের আপেক্ষিক মিথস্ক্রিয়া উভয়ের মধ্যে ভারসাম্য বজায় রাখা গুরুত্বপূর্ণ কারণ এটি তাদের ক্লিনিকাল ফলাফলের পূর্বাভাসযোগ্যতা, বৃহত্তর রোগীর নিরাপত্তা এবং প্রোটিন লোডিং পিএনপির বৈশিষ্ট্যগুলিতে হস্তক্ষেপ করে না তা নিশ্চিত করে। আরেকটি সীমাবদ্ধতা বড় আকারের উৎপাদনের খরচ এবং ক্ষমতাকে ঘিরে রয়েছে। অনেক সংশ্লেষণ পদ্ধতি যা উৎপাদিত ন্যানো কণাগুলির মধ্যে বৃহত্তর সমরূপতা প্রদান করতে পারে সেগুলিও বেশি ব্যয়বহুল বিকল্প বা ব্যাপক উৎপাদন অর্জন করতে পারে না। পিএনপি উৎপাদনের কম উৎপাদনের কারণে এই সীমাবদ্ধতা আরও বৃদ্ধি পেয়েছে। এটি পিএনপিগুলির প্রাপ্যতা বিস্তৃত ক্লিনিকাল গ্রহণের মধ্যে সীমাবদ্ধ করে [20,29]। তথ্যসূত্র প্রোটিন কমপ্লেক্স ন্যানোপ্রযুক্তি