Marine pharmacognosy
દરિયાઈ ફાર્માકોગ્નોસી એ દરિયાઈ વાતાવરણમાં તબીબી રીતે મહત્વપૂર્ણ છોડ અને પ્રાણીઓની તપાસ અને ઓળખ છે. તે ટેરેસ્ટ્રીયલ ફાર્માકોગ્નોસીની પેટા શાખા છે. સામાન્ય રીતે દવાઓ બેક્ટેરિયા, વાયરસ, શેવાળ, ફૂગ અને સ્પંજની દરિયાઈ પ્રજાતિઓમાંથી મેળવવામાં આવે છે. તે પશ્ચિમી ચિકિત્સામાં અભ્યાસનું પ્રમાણમાં નવું ક્ષેત્ર છે, જો કે ઘણા દરિયાઈ જીવોનો ઉપયોગ પરંપરાગત ચીની ચિકિત્સામાં થતો હતો. તે 2004 સુધી ન હતું કે દવાની પ્રથમ એફડીએ મંજૂરી સીધા સમુદ્રમાંથી આવી હતીઃ ઝિકોનોટાઇડ, જે દરિયાઈ શંકુ ગોકળગાયથી અલગ કરવામાં આવી હતી. પૃથ્વીની 79 ટકા સપાટી પાણીથી ઢંકાયેલી હોવાથી, દરિયાઈ સજીવોના રસાયણશાસ્ત્રમાં સંશોધન પ્રમાણમાં વણખેડાયેલું છે અને કેન્સર, એઇડ્સ અથવા મેલેરિયા જેવા મોટા રોગોનો સામનો કરવા માટે નવી દવાઓ માટે એક વિશાળ સંસાધનનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. રાસાયણિક સંરક્ષણની તેમની સહજ જરૂરિયાતને કારણે સંશોધન સામાન્ય રીતે સ્થિર સજીવો અથવા ધીમી ગતિએ ચાલતા પ્રાણીઓ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. પ્રમાણભૂત સંશોધનમાં યોગ્ય દ્રાવકમાં જીવતંત્રના નિષ્કર્ષણનો સમાવેશ થાય છે, ત્યારબાદ કોઈ ચોક્કસ રોગના લક્ષ્ય માટે આ કાચા અર્કનું પરીક્ષણ અથવા પ્રમાણભૂત ક્રોમેટોગ્રાફી તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને નવા રાસાયણિક સંયોજનોના તર્કસંગત રીતે માર્ગદર્શિત અલગતાનો સમાવેશ થાય છે. કુદરતી ઉત્પાદનોના સ્ત્રોત તરીકે દરિયાઈ સજીવો પૃથ્વીની સપાટીનો 70 ટકાથી વધુ હિસ્સો મહાસાગરોથી ઢંકાયેલો છે, જેમાં પૃથ્વીના 95 ટકા જીવમંડળનો સમાવેશ થાય છે. તે 3500 મિલિયન વર્ષો પહેલા હતું કે સજીવો સૌપ્રથમ સમુદ્રમાં દેખાયા હતા. સમય જતાં, તેઓએ વિવિધ કઠોર વાતાવરણમાં ટકી રહેવા માટે ઘણી જુદી જુદી પદ્ધતિઓ વિકસાવી છે જેમાં આત્યંતિક તાપમાન, ખારાશ, દબાણ, વાયુમિશ્રણ અને કિરણોત્સર્ગના વિવિધ સ્તરો, પરિવર્તનની અસરો પર કાબૂ મેળવવો અને ચેપનો સામનો કરવો, અન્ય સજીવો દ્વારા દૂષિત અને અતિશય વૃદ્ધિ સામેલ છે. વિવિધ વાતાવરણમાં ટકી રહેવા માટે અનુકૂલન ભૌતિક અથવા રાસાયણિક અનુકૂલન દ્વારા થઈ શકે છે. એવું માનવામાં આવે છે કે કોઈ દેખીતી શારીરિક સંરક્ષણ ન ધરાવતા સજીવો, જેમ કે સેસિલ સજીવો, પોતાને બચાવવા માટે રાસાયણિક સંરક્ષણ વિકસાવ્યા છે. એવું પણ માનવામાં આવે છે કે દરિયાઈ પાણીની મંદન અસરને કારણે સંયોજનો અત્યંત શક્તિશાળી હોવા જોઈએ. આને ફેરોમોન્સના એનાલોગ તરીકે વર્ણવવામાં આવ્યું છે પરંતુ તેને આકર્ષવાને બદલે પીછેહઠ કરવાના હેતુથી. તેમજ, શિકારીઓએ શિકારને લકવાગ્રસ્ત કરવા અથવા મારવા માટે રાસાયણિક શસ્ત્રો વિકસાવ્યા છે. કોનસ મેગસ એ શંકુ ગોકળગાયનું ઉદાહરણ છે જેમાં ઝેરી હાર્પૂન જેવા પ્રક્ષેપ્ય હોય છે જેનો ઉપયોગ તે નાની માછલીની જેમ શિકારને લકવાગ્રસ્ત કરવા માટે કરે છે. વાઇપરફિશ જેવા કેટલાક સજીવો, તેની ફોટોફોરનો ઉપયોગ કરીને નાની માછલી અથવા શિકારને આકર્ષે છે તેવું માનવામાં આવે છે. બાયોએક્ટિવ સંયોજનો માટે ઘણા જુદા જુદા દરિયાઈ સજીવોની શોધ કરવામાં આવી છે. કેટલાક કરોડઅસ્થિધારી પ્રાણીઓમાં માછલી, શાર્ક અને સાપનો સમાવેશ થાય છે. અપૃષ્ઠવંશી પ્રાણીઓના કેટલાક ઉદાહરણોમાં જળચરો, કોએલેન્ટેરેટ્સ, ટ્યુનિકેટ્સ, ઇચિનોડર્મ્સ, પરવાળા, શેવાળ, મોલસ્ક અને બ્રાયોઝોઆન છે. કેટલાક સુક્ષ્મસજીવોમાં બેક્ટેરિયા, ફૂગ અને સાયનોબેક્ટેરિયાનો સમાવેશ થાય છે. કેટલાક સંયોજનોના વાસ્તવિક સાચા ઉત્પાદકો કયા સજીવો છે તે અંગે સતત ચર્ચા ચાલી રહી છે. સ્પંજનો લગભગ 40 ટકા બાયોમાસ સુક્ષ્મસજીવોમાંથી હોઈ શકે છે. તે આશ્ચર્યજનક નથી કે કેટલાક સંયોજનો વાસ્તવમાં યજમાનને બદલે સહજીવી સુક્ષ્મસજીવો દ્વારા ઉત્પન્ન થઈ શકે છે. દરિયાઇ પર્યાવરણમાં જૈવિક વિવિધતા દરિયાઇ વાતાવરણને પાર્થિવ વાતાવરણ કરતાં વધુ જૈવિક રીતે વૈવિધ્યસભર માનવામાં આવે છે. 33 માન્યતા પ્રાપ્ત જાતિના મહાસાગરોમાં બત્રીસ જુદા જુદા પ્રાણી જાતિઓ રજૂ થાય છે. પંદર જુદા જુદા ફાયલા માત્ર દરિયાઈ વાતાવરણમાં જ રજૂ થાય છે, જ્યારે માત્ર 1 જ સંપૂર્ણપણે પાર્થિવ છે. દરિયાઈ ફાયલામાં કાર્યાત્મક રીતે અનન્ય સજીવો પણ હોય છે જેમ કે ફિલ્ટર ફીડર્સ અને સેસિલ સજીવો કે જેમની પાસે કોઈ પાર્થિવ પ્રતિરૂપ નથી. ઉપરાંત, દરિયાઈ ઓટોટ્રોફ તેમના પાર્થિવ સમકક્ષો કરતાં વધુ વૈવિધ્યસભર છે. એવું માનવામાં આવે છે કે દરિયાઈ ઓટોટ્રોફ્સ ઓછામાં ઓછા 8 પ્રાચીન ક્લેડમાંથી ઉદ્ભવે છે જ્યારે પાર્થિવ સજીવો મુખ્યત્વે એક ક્લેડ, એમ્બ્રોફાઇટાથી ઉદ્ભવે છે. દરિયાઈ વાતાવરણમાં વિશ્વની 80 ટકાથી વધુ વનસ્પતિ અને પ્રાણીઓની પ્રજાતિઓ હોઈ શકે છે. કોરલ રીફની વિવિધતા અસાધારણ હોઈ શકે છે જેમાં પ્રજાતિઓની વિવિધતા ચોરસ મીટર દીઠ 1000 પ્રજાતિઓ સુધી પહોંચે છે. સૌથી મોટી દરિયાઈ ઉષ્ણકટિબંધીય જૈવવિવિધતા ઇન્ડો-પેસિફિક મહાસાગરમાં હોવાનું નોંધાયું છે. નમૂનાનો સંગ્રહ તકનીકી જરૂરિયાતો દરિયાઈ નમૂનાઓનો સંગ્રહ ખૂબ જ સરળ અને સસ્તાથી લઈને ખૂબ જ જટિલ ખર્ચાળ હોઈ શકે છે. નજીકના અથવા કિનારા પરના નમૂનાઓ બીચ કોમ્બિંગ, વેડિંગ અથવા સ્નોર્કલિંગ દ્વારા સહેલાઈથી સુલભ છે. ઊંડા પાણીમાંથી નમૂના સંગ્રહ ડ્રેજિંગ દ્વારા પૂર્ણ કરી શકાય છે, જો કે, આ એક ખૂબ જ આક્રમક તકનીક છે જે સ્થાનિક નિવાસસ્થાનનો નાશ કરે છે, તે જ સ્થાનથી વારંવાર નમૂના લેવાની મંજૂરી આપતું નથી અને નમૂનાની અખંડિતતા સાથે સમાધાન કરે છે. કોરર્સનો ઉપયોગ ઝડપથી, સરળતાથી અને સસ્તી રીતે ઊંડા સ્થળોએથી કાંપના નમૂના સંગ્રહ માટે થઈ શકે છે. સ્કુબા ડાઇવિંગની શરૂઆત 1940ના દાયકામાં કરવામાં આવી હતી, જોકે 1970ના દાયકામાં તે લોકપ્રિય બન્યું ત્યાં સુધી તેનો વ્યાપક ઉપયોગ થતો ન હતો. સ્કુબા ડાઇવિંગ એ સમયગાળામાં મર્યાદિત છે કે જ્યારે ડાઇવર્સ સપાટી પરથી હાથ ધરવામાં આવે ત્યારે પાણીની અંદર વિતાવી શકે છે. જો લાંબા સમય સુધી ડાઇવ જરૂરી હોય, તો પાણીની અંદર પ્રયોગશાળાનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. કુંભ એ દરિયાઇ વિજ્ઞાનને સમર્પિત એકમાત્ર પાણીની અંદરની પ્રયોગશાળા છે. ઊંડાણમાંથી નમૂના સંગ્રહ માટે કે જે સ્કુબા ડાઇવિંગ દ્વારા પ્રાપ્ત કરી શકાતું નથી, સબમરસિબલ્સનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. સબમર્સિબલ દ્વારા નમૂના સંગ્રહ અત્યંત ખર્ચાળ હોઈ શકે છે, જેમાં સબમર્સિબલ, સહાયક જહાજ, ટેકનિશિયન અને સહાયક કર્મચારીઓની કિંમત દરરોજ 10,000 ડોલરથી 45,000 ડોલરની વચ્ચે હોય છે. રાસાયણિક સંયોજન અલગતા સજીવોમાંથી જૈવિક રીતે સક્રિય સંયોજનોને અલગ કરવા માટે, વિવિધ પગલાંઓ પૂર્ણ કરવાની જરૂર છે. જૈવિક રીતે સક્રિય સંયોજન મેળવવા માટે જરૂરી વિવિધ પગલાંઓ છેઃ નિષ્કર્ષણ, ક્રોમેટોગ્રાફિક શુદ્ધિકરણ, પ્રતિકૃતિ, માળખું સ્પષ્ટિકરણ અને બાયોએસે પરીક્ષણ. પગલાંઓએ તે ચોક્કસ ક્રમને અનુસરવાની જરૂર નથી અને ઘણા પગલાંઓ એક સાથે પૂર્ણ થઈ શકે છે. પ્રથમ તબક્કામાં, નમૂનાને યોગ્ય દ્રાવક અથવા મેકરેટેડ સાથે ટ્રીચ્યુરેટેડ અને કાઢવામાં આવી શકે છે. ઉપયોગમાં લેવાતા કેટલાક દ્રાવકો મિથેનોલ છેઃ ક્લોરોફોર્મ, ઇથેનોલ, એસિટોનિટ્રાઇલ અથવા અન્ય. તેનો હેતુ મધ્યમ ધ્રુવીયતા ધરાવતા કાર્બનિક સંયોજનોને દૂર કરવાનો છે જેને વધુ "દવા જેવા" ગણવામાં આવે છે. આદર્શ રીતે, ક્ષાર, પેપ્ટાઇડ્સ, શર્કરા જેવા ધ્રુવીય સંયોજનો તેમજ લિપિડ્સ જેવા ખૂબ જ બિન-ધ્રુવીય સંયોજનો ક્રોમેટોગ્રાફીને સરળ બનાવવા માટે પાછળ છોડી દેવામાં આવે છે કારણ કે તેમને સામાન્ય રીતે "દવા જેવા" ગણવામાં આવતા નથી. કોઈપણ વધારાનું પાણી દૂર કરવા માટે લ્યોફિલાઇઝેશન દ્વારા નિષ્કર્ષણ પહેલાં નમૂનાનું સૂકવણી પૂર્ણ કરી શકાય છે અને તેથી કાઢવામાં આવેલા અત્યંત ધ્રુવીય સંયોજનોની માત્રાને મર્યાદિત કરી શકાય છે. આગળનું પગલું વ્યક્તિગત પ્રયોગશાળાઓની પદ્ધતિ પર આધારિત છે. જૈવિક રીતે સક્રિય સંયોજનો શોધવા માટે બાયોએસે-માર્ગદર્શિત અપૂર્ણાંક એ એક સામાન્ય પદ્ધતિ છે. આમાં પરીક્ષણ અથવા બહુવિધ પરીક્ષણોમાં ક્રોમેટોગ્રાફીમાંથી કાચા અર્ક અથવા પ્રારંભિક અપૂર્ણાંકોનું પરીક્ષણ કરવું, ચોક્કસ પરીક્ષણોમાં કયા અપૂર્ણાંકો અથવા કાચા અર્ક પ્રવૃત્તિ દર્શાવે છે તે નક્કી કરવું અને સક્રિય અપૂર્ણાંકો અથવા અર્કને વધુ અપૂર્ણાંક બનાવવાનો સમાવેશ થાય છે. આ પગલું પુનરાવર્તિત કરતાં વધુ છે જ્યાં નવા અપૂર્ણાંકોનું પરીક્ષણ કરવામાં આવે છે અને સક્રિય અપૂર્ણાંકો વધુ અપૂર્ણાંક કરવામાં આવે છે. આ ત્યાં સુધી ચાલુ રહે છે જ્યાં સુધી અપૂર્ણાંકમાં માત્ર એક સંયોજન ન હોય. સંયોજનની "પુનઃશોધ" ને રોકવા માટે સક્રિય સંયોજનની અગાઉ જાણ કરવામાં આવી છે કે કેમ તે નક્કી કરવા માટે આદર્શ રીતે શક્ય તેટલી વહેલી તકે પ્રતિકૃતિ દૂર કરવામાં આવે છે. આ જૈવિક પરીક્ષણ-માર્ગદર્શિત પ્રક્રિયામાં મેળવેલા લિક્વિડ ક્રોમેટોગ્રાફી-માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી (એલસી-એમએસ) ડેટા અથવા ન્યુક્લિયર મેગ્નેટિક રેઝોનન્સ (એનએમઆર) ડેટાનો ઉપયોગ કરીને અને અગાઉ નોંધાયેલા સંયોજનોના ડેટાબેઝમાં મળેલી માહિતીની સરખામણી કરતાં કરી શકાય છે. માળખાની સ્પષ્ટતા સંયોજનમાંથી મેળવેલા એન. એમ. આર. ડેટા અને ઉચ્ચ રીઝોલ્યુશન માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી (એચ. આર.-એમ. એસ.) ડેટાનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે. ટેન્ડમ માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી પણ ઉપયોગી થઈ શકે છે, ખાસ કરીને ગ્લાયકોલિપિડ્સ, પ્રોટીન, પોલિસેકરાઇડ્સ અથવા પેપ્ટાઇડ્સ જેવા મોટા અણુઓ માટે. પ્રકાશન હેતુઓ માટે પૂર્ણ લાક્ષણિકતા માટે ઇન્ફ્રારેડ (IR), અલ્ટ્રાવાયોલેટ-વિઝિબલ (UV-vis), ચોક્કસ પરિભ્રમણ અને ગલનબિંદુ ડેટાની જરૂર પડી શકે છે. એક્સ-રે સ્ફટિકશાસ્ત્ર દ્વારા સ્ફટિક માળખું મેળવવું માળખાની સ્પષ્ટતાને મોટા પ્રમાણમાં વેગ આપી શકે છે અને સરળ બનાવી શકે છે, જો કે, સ્ફટિકો મેળવવાનું ખૂબ મુશ્કેલ હોઈ શકે છે. પરીક્ષણ માટે ઘણા જુદા જુદા બાયોએસે ઉપલબ્ધ છે. એન્ટીકેન્સર, એન્ટિમાઇક્રોબાયલ, એન્ટિવાયરલ, એન્ટિ-ઇન્ફ્લેમેટરી, એન્ટિપારાસિટિક, એન્ટીકોલેસ્ટેરોલેમિક અને અન્ય ઘણા અલગ અલગ પરીક્ષણો છે. એમ. ટી. ટી. પરીક્ષણ અને સાયટોસોલિક લેક્ટેટ ડિહાઇડ્રોજિનેઝ (એલ. ડી. એચ.) પ્રકાશન માટે સામાન્ય સાયટોટોક્સિસિટી અથવા કોષની સદ્ધરતા પરીક્ષણો છે. પુરવઠાનો મુદ્દો એક સામાન્ય સમસ્યા જે દવાના વિકાસને અવરોધે છે તે સંયોજનનો ટકાઉ પુરવઠો મેળવવાની છે. અપૃષ્ઠવંશી પ્રાણીઓમાંથી અલગ કરાયેલા સંયોજનો તબીબી પરીક્ષણો માટે પૂરતા પ્રમાણમાં મેળવવાનું મુશ્કેલ હોઈ શકે છે. સંશ્લેષણ એ રસના સંયોજનનો વૈકલ્પિક સ્રોત છે જો સંયોજન સરળ હોય અન્યથા, તે સામાન્ય રીતે વ્યવહારુ વિકલ્પ નથી. એક્વા કલ્ચર એ બીજો વિકલ્પ છે જો જીવતંત્ર સહેલાઈથી ઉગાડવામાં આવે, અન્યથા તે સંયોજનનો સારો ટકાઉ સ્રોત ન પણ હોઈ શકે. ઉપરાંત, સંયોજનની ઓછી માત્રા સામાન્ય રીતે સજીવોમાંથી જોવા મળે છે જે આ વિકલ્પને વધુ મોંઘો બનાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ET-743 (INN નામ ટ્રેબેક્ટેડિન, બ્રાન્ડ નામ યોન્ડેલિસ) ને ટન દીઠ 2 ગ્રામની ઉપજ સાથે ટ્યુનિકેટ એક્ટેનાસિડિયા ટર્બિનટાથી અલગ કરી શકાય છે. આના માટે હજારો લોકોની સારવાર માટે જરૂરી ET-743 કિલોગ્રામનું ઉત્પાદન કરવા માટે હજારો ટન ટ્યુનિકેટ ઉગાડવા અને કાઢવાની જરૂર પડશે. સુક્ષ્મસજીવોમાંથી રસ ધરાવતા સંયોજનોના ઉત્પાદનમાં થોડી સફળતા મળી છે. સુક્ષ્મસજીવો રસના સંયોજનોના ઉત્પાદન માટે ટકાઉ સ્રોત તરીકે ઉપયોગ કરી શકાય છે. તેનો ઉપયોગ મધ્યસ્થીઓના ઉત્પાદન માટે પણ થઈ શકે છે જેથી અંતિમ સંયોજનનું ઉત્પાદન કરવા માટે અર્ધસંશ્લેષણનો ઉપયોગ કરી શકાય. આ ઇટી-743 માટે સ્યુડોમોનાસ ફ્લોરોસેન્સમાંથી મધ્યવર્તી સેફ્રાસિન બીના ઉત્પાદન અને ત્યારબાદ ઇટી-743માં અર્ધસંશ્લેષણ સાથે હાંસલ કરવામાં આવ્યું છે. હાલમાં યોન્ડેલિસના ઉત્પાદન માટે આ ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન પદ્ધતિ છે. ક્લિનિકલ સ્તરમાં દરિયાઈ સ્રોતોમાંથી સંયોજનો α કુદરતી ઉત્પાદનો અથવા કુદરતી ઉત્પાદન ડેરિવેટિવ્ઝ અથવા એનાલોગનો સમાવેશ કરે છે; જુલાઈ 2011 સુધીમાં સક્રિય પરીક્ષણોની સંખ્યા/કુલ પરીક્ષણોની સંખ્યા http://www.clinicaltrials.gov માંથી પણ જુઓ સ્પોન્જ સંદર્ભોને અલગ કરે છે મેયર દ્વારા ક્લસ્ટર ઓફ એક્સેલન્સ "ફ્યુચર ઓશન" ખાતે સમુદ્રમાંથી બાહ્ય કડીઓ મેડિસિન, મિડવેસ્ટર્ન યુનિવર્સિટી ખાતે AMS, કોલેજ ઓફ ગ્રેજ્યુએટ સ્ટડીઝ, ફાર્માકોલોજી વિભાગ દરિયાઈ જીવવિજ્ઞાન ફાર્માકોગ્નોસી