पॉल एर्लिख और मेथिलीन ब्लू: एक रंजक ने औषधि खोज को कैसे दिशा दी

चिकित्सा में पॉल एर्लिख का योगदान कोई औषधि नहीं था। वह इस बारे में एक तर्क था कि किसी औषधि को कैसे परखा जाए।

1878 में उन्होंने एक डॉक्टरेट शोधप्रबंध प्रस्तुत किया, जिसके शुरुआती खंड का शीर्षक था "अभिरंजन की रासायनिक अवधारणा।" उसका तर्क था कि ऊतक के एक पतले काट को रंगना और कपड़े के एक टुकड़े को रंगना एक ही तर्क पर आधारित हैं। दोनों में रंग इसलिए जुड़ता है कि रंजक और सामग्री के बीच रासायनिक बंधुता होती है, न कि इसलिए कि ऊतक सोखने वाला या चिकना है, या उसकी बनावट रंगद्रव्य को फँसा लेती है। एर्लिख अपने चचेरे भाई, रोगविज्ञानी कार्ल वाइगर्ट को अभिरंजित ऊतक-काट तैयार करते देखते हुए बड़े हुए थे। उनका ध्यान चित्रों ने नहीं, बल्कि इस तथ्य ने खींचा कि रंजक चुनता था कि उसे कहाँ जाना है।

यह दावा मामूली लगता है। लेकिन है नहीं। यदि कोई रंजक रासायनिक कारणों से किसी ऊतक से बंधता है, तो अभिरंजन का पैटर्न उस ऊतक की रासायनिक प्रकृति की जानकारी देता है। एक अभिरंजित स्लाइड केवल चित्र नहीं रहती, बल्कि एक मापन बन जाती है।

उन्होंने तुरंत इस विचार को आगे बढ़ाया। 1880 में उन्होंने मेथिलीन ब्लू को अम्लीय फुक्सिन के साथ मिलाया और इस मिश्रण को तटस्थ अभिरंजक, एक neutralen Farbkörper, कहा। यह श्वेत रक्त कोशिकाओं के अलग-अलग प्रकारों को अलग पहचान देता था, जो उस समय इस्तेमाल होने वाले अकेले रंजक नहीं कर पाते थे। दो वर्ष बाद उन्होंने तपेदिक के दंडाणुओं को अभिरंजित करने की मिथाइल वायलेट विधि प्रस्तुत की, और कोख ने अपने काम में इस प्रक्रिया को अपनाया।

जिस सिद्धांत ने बाद में इन प्रक्रियाओं को साझा आधार दिया, वह एक अलग विषय है, और उसकी समयरेखा को अक्सर गलत ढंग से समेट दिया जाता है। एर्लिख का पार्श्व-शृंखला सिद्धांत—यह विचार कि कोई पदार्थ कोशिका पर इसलिए क्रिया करता है क्योंकि दोनों रासायनिक रूप से संगत हैं—1890 के दशक का है, रंजकों पर काम करने वाले शुरुआती वर्षों का नहीं। पहले के काम ने वह मूल विश्वास दिया था: चयनात्मकता रासायनिक होती है, इसलिए उसे संयोग से पाने के बजाय खोजा जा सकता है।

वह प्रयोग जिसने रंजक को एक मानचित्र बना दिया

1885 में एर्लिख ने जीव की ऑक्सीजन आवश्यकताओं पर एक मोनोग्राफ प्रकाशित किया, जिसका उपशीर्षक रंग-विश्लेषणात्मक अध्ययन था। उसकी विधि में ऐसे रंजक इंजेक्ट किए जाते थे जिनका रंग ऑक्सीकरण अवस्था पर निर्भर करता है, फिर तुलना की जाती थी कि अलग-अलग अंग उनका अपचयन कैसे करते हैं या उन्हें अपरिवर्तित कैसे रखते हैं। रंजक का उपयोग एक उपकरण की तरह किया जा रहा था, ठीक जैसे थर्मामीटर का किया जाता है: वह ऊतक के भीतर उन परिस्थितियों की जानकारी देता था जिन्हें सीधे नहीं देखा जा सकता था। एर्लिख ने स्वयं इसका उद्देश्य बताया था—विशिष्ट रंजकों की मदद से जीवित अंगों की अपचायक क्षमता निर्धारित करना।

मेथिलीन ब्लू वाला परिणाम 1886 में जीवित तंत्रिका पदार्थ के साथ रंजक की अभिक्रिया पर एक शोधपत्र में आया, जिसे उससे पहले दिसंबर में एक चिकित्सा सभा में पढ़ा गया था। मेथिलीन ब्लू को एक जीवित पशु के रक्त परिसंचरण में पहुँचाया गया। फिर ऊतक के पतले काट निकालकर हवा के संपर्क में रखे गए, ताकि जमा हुआ रंगहीन रंजक ऑक्सीकृत होकर फिर नीला हो जाए और दिखाए कि वह कहाँ जमा हुआ था। तंत्रिका कोशिकाओं और तंत्रिका तंतुओं ने रंग ग्रहण किया, और इतने चयनात्मक ढंग से किया कि यह तकनीक तंत्रिका ऊतक दिखाने की एक मानक विधि बन गई। यह यौगिक अब केवल प्रयोगशाला की मेज पर रखे मृत ऊतक-काट पर लगाया जाने वाला रंग नहीं था। यह एक चिह्नक था जो जीवित शरीर के भीतर स्वयं वितरित होता था, और उस वितरण को पढ़ा जा सकता था।

दोनों प्रयोगों के आधार में जो गुण था, उसे स्पष्ट रूप से बताना जरूरी है, क्योंकि इस कहानी का बाकी सब उसी पर निर्भर है। मेथिलीन ब्लू का यह परिवर्तन उत्क्रमणीय है। उसका अपचयित रूप, ल्यूकोमेथिलीन ब्लू, रंगहीन होता है, और ऑक्सीजन के संपर्क में आने पर वह फिर नीले धनायन में बदल जाता है। बंद जार में रंजक का ग्लूकोज़ वाला विलयन रंगहीन रहता है; जार खोलें तो वह नीला हो जाता है। बताया जाता है कि एर्लिख ने यह बात सीधे प्रदर्शित की थी: उन्होंने अभिरंजित ऊतक-काटों को आयरन क्लोराइड के साथ-साथ हवा के संपर्क में रखा और रंग को लौटते देखा। जो रंजक अपने आसपास की रेडॉक्स अवस्था के साथ रंग बदलता है, वह उन परिस्थितियों की जाँच करने वाला सूचक है।

इस तरह दो गुण साथ मौजूद थे। एक रंजक एक ऊतक को दूसरे से अलग पहचान सकता था। और ऑक्सीकरण अवस्था में बदलाव से रंजक का रंग प्रकट या गायब किया जा सकता था।

आज पीछे मुड़कर देखें तो दूसरा गुण रसायन-चिकित्सा की शुरुआत है। यदि कोई यौगिक एक प्रकार के ऊतक से बंधता है और दूसरे से नहीं, तो वही यौगिक एक प्रकार के जीव तक पहुँच सकता है और दूसरे तक नहीं। एर्लिख ने यह निष्कर्ष सीधे रखा: यदि किसी रोगजनक को चयनात्मक रूप से अभिरंजित किया जा सकता है, तो वह अभिरंजन उस रोगजनक को विशेष रूप से हानि पहुँचने का संकेत हो सकता है। इसलिए एक रंजक को औषधि के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, जिसका लक्ष्य रोगी के बजाय आक्रमणकारी हो।

किसी रोगी में पहला परीक्षण मलेरिया के लिए नहीं था। 1890 में, मनोचिकित्सक आर्थर लेपमान के साथ, एर्लिख ने बताया कि मेथिलीन ब्लू ने मांसपेशियों, जोड़ों और कंडराओं की तंत्रिका-दर्द तथा आमवाती स्थितियों में दर्द कम किया। दोनों ने चर्चा की कि क्या औषधि मानसिक बीमारी पर असर डाल सकती है, और इसे न आजमाने का निर्णय लिया। जेनोआ के एक इतालवी चिकित्सक, पिएत्रो बोदोनी, ने फिर भी इसे आजमाया। उनके 1899 के शोधपत्र का शीर्षक मनोविकृति के विभिन्न रूपों में शामक प्रभाव पर था: उन्होंने उत्तेजित अवस्था वाले चौदह रोगियों में शांत होने का वर्णन किया, और लिखा कि जेनोआ के अन्य चिकित्सक पहले से इसी उद्देश्य के लिए रंजक इस्तेमाल कर रहे थे। शमन बीमारी पर प्रभाव के समान नहीं है, और यह अंतर इस इतिहास में बार-बार सामने आता है।

मलेरिया पर काम 1891 में रोगविज्ञानी पॉल गुटमान के साथ बर्लिन के मोआबिट अस्पताल में हुआ। दो रोगियों को मेथिलीन ब्लू दिया गया, और रिपोर्ट 28 सितंबर 1891 की Berliner klinische Wochenschrift में प्रकाशित हुई। पहले मामले में रोगी ने 29 जून की शाम को एक साथ 0.5 g रंजक लिया; जिस दौरे की आशंका थी वह पूरी तरह नहीं आया, और उसके बाद दर्ज एकमात्र शिकायत नीले मूत्र के साथ हल्की दर्दयुक्त और रुक-रुककर होने वाली मूत्रत्याग की कठिनाई थी। शुरुआती दिनों में बुखार के दौरे गायब हो गए, और अधिकतम आठवें दिन तक रक्त से परजीवी गायब हो गए। लेखकों का अपना सार था कि उनकी अपेक्षाएँ पूरी तरह पूरी हुई थीं। नियंत्रण समूह के बिना दो मामले प्रमाण नहीं हैं। आधुनिक परीक्षणों सहित मेथिलीन ब्लू और मलेरिया का विस्तृत विवरण अपने अलग पृष्ठ का विषय है। यहाँ दिलचस्प प्रश्न अधिक सीमित है: परजीवी से सामना होने पर एर्लिख के तर्क का कितना हिस्सा टिक पाया।

तर्क कहाँ टिका और कहाँ विफल हुआ

क्रिया-विधि का बहुत कम हिस्सा टिका, कम से कम उस रूप में नहीं जिसमें एर्लिख ने उसे प्रस्तावित किया था। वह साफ-सुथरी व्याख्या, जिसमें एक समतलीय त्रिचक्रीय धनायन परजीवी के DNA के क्षारक-युग्मों के बीच घुसता है, प्लाज़्मोडियम के मामले में नहीं टिकती। संक्रमित लाल रक्त कोशिका मेथिलीन ब्लू का इतनी आसानी से अपचयन कर देती है कि वह परजीवी तक समतलीय धनायन के रूप में पहुँचता ही नहीं। एक्रिडीन रंजकों पर लागू होने वाली अंतरवेशन की व्याख्या इस रंजक पर लागू नहीं होती।

साक्ष्य जिस व्याख्या का समर्थन करते हैं, वह अधिक उलझी हुई है। मेथिलीन ब्लू उन सांद्रताओं पर परजीवी के ग्लूटाथियोन रिडक्टेज़ को बाधित करता है, जो किसी रोगी में प्राप्त हो सकती हैं। यह हीम को हीमोज़ोइन में बदलने की प्रक्रिया को रोकता है। हीमोज़ोइन वह निष्क्रिय रंगद्रव्य है जिसे परजीवी हीमोग्लोबिन के अपने पाचन से होने वाली विषाक्तता से बचने के लिए बनाता है। इस प्रक्रिया को रोकने में मेथिलीन ब्लू लगभग क्लोरोक्वीन जितना प्रभावी और क्विनीन से कहीं अधिक प्रभावी है। इसका रेडॉक्स चक्रण उस कोशिका में प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियाँ भी बनाता है, जो पहले से उन्हें पैदा कर रही होती है। इनमें से वास्तविक क्रिया-विधि कौन-सी है, या क्या सभी योगदान देती हैं, यह अभी तय नहीं है।

एक और जटिलता है, और इस यौगिक के बारे में किसी भी ऐतिहासिक दावे को पढ़ते समय उसे ध्यान में रखना चाहिए। उस दौर का व्यावसायिक मेथिलीन ब्लू एक अकेला पदार्थ नहीं था। नमूनों में Azure B मौजूद था, जो उसका मोनो-डीमिथाइलेटेड समजात यौगिक है, और पुराने विलयनों में उसकी मात्रा बढ़ती जाती थी। Azure B एक मेटाक्रोमैटिक रंजक है जिसके लक्ष्य अलग हैं: यह द्वि-श्रृंखलित DNA को गहरा नीला और RNA को हरा रंग देता है। अलग-अलग स्थानों तक पहुँचने वाले दो रंजकों का ऐसा मिश्रण, जिसके अनुपात किसी ने दर्ज नहीं किए, इस बारे में स्पष्ट निष्कर्ष का आधार नहीं बन सकता कि उसमें मौजूद मेथिलीन ब्लू ने क्या किया।

रंजक स्वयं कभी क्विनीन की जगह नहीं ले पाया। पद्धति अधिक सफल रही। रंजक और औषधि समूह IG Farben में काम कर रहे एर्लिख के छात्र विल्हेल्म रॉल ने उष्णकटिबंधीय रोगों की औषधियों के रूप में रंजक-व्युत्पन्नों पर काम जारी रखा और वह उपकरण दिया जिसकी कमी थी: पक्षियों के मलेरिया से संक्रमित कैनरी पक्षी को संभावित यौगिकों की नियमित जाँच के लिए इस्तेमाल करना। फिर वर्नर शूलेमान ने पार्श्व-शृंखला बदली, और उससे बने फेनोथियाज़िनियम लवण ने प्रयोगात्मक संक्रमण को ठीक किया। वह तब भी रोगियों को नीला कर देता था।

टिकाऊ परिणाम न रंजक निकला, न वलय तंत्र, बल्कि पार्श्व-शृंखला। डाइऐल्किलअमीनोऐल्किलअमीनो समूह जोड़ने से अणु का व्यवहार बदल गया, और यह अंश हर बाद के पुनर्रूपण में बना रहा। इस समूह को रखते हुए फेनोथियाज़िनियम वलय की जगह एक्रिडीन लगाएँ, तो परिणाम क्विनाक्रिन है। उसकी जगह क्विनोलिन लगाएँ, तो परिणाम क्लोरोक्वीन है। पामाक्वीन, प्राइमाक्वीन और अमोडियाक्वीन, जो आज भी मलेरियारोधी औषधियों की सूची में हैं, उसी समूह को धारण करती हैं। उपचार के रूप में विफल हुए यौगिक ने वह अंश दिया जो सफल हुआ।

एंटीसाइकोटिक औषधियों से संबंध औषधि के बजाय वलय के माध्यम से जुड़ता है। मेथिलीन ब्लू की संरचना स्पष्ट करने के काम ने 1883 में हाइनरिख ऑगस्ट बर्न्थज़ेन को मूल फेनोथियाज़ीन केंद्रक तक पहुँचाया। 1940 के दशक में एंटीहिस्टामिन खोजते हुए Rhône-Poulenc के रसायनज्ञ इसी ढाँचे में अलग-अलग प्रतिस्थापन करके काम कर रहे थे। उन यौगिकों में से एक को 1950 के अंत के आसपास संश्लेषित किया गया और शल्यचिकित्सक हेनरी लाबोरी ने उसका परीक्षण किया। उन्होंने देखा कि वह रोगियों को शांत और उदासीन छोड़ता था। उन्माद वाले एक रोगी में उसका पहला प्रकाशित मनोचिकित्सकीय उपयोग जनवरी 1952 में हुआ। पहली एंटीसाइकोटिक औषधि को एर्लिख की मलेरियारोधी औषधि की वंशज कहने से अधिक सही होगा कि वह उस रंजक की दूर की रिश्तेदार थी, जिससे उन्होंने शुरुआत की थी।

इस प्रसंग से अपनाने योग्य तीन आदतें

1. "चिकित्सा में इस्तेमाल की गई पहली संश्लेषित औषधि" एक श्रेणी का वर्णन है, और उससे जुड़ी शर्तें इस वाक्यांश से कहीं अधिक व्यापक हैं। यह वाक्यांश प्रचलित हो चुका है; Neurobiology of Aging में शिर्मर और सहकर्मियों की एक बहुधा उद्धृत समीक्षा मेथिलीन ब्लू को चिकित्सा में इस्तेमाल की गई सबसे पहली पूर्णतः संश्लेषित औषधि कहती है। क्लोरल हाइड्रेट को 1869 में, बीस वर्ष से भी अधिक पहले, संश्लेषित शामक के रूप में पेश किया जा चुका था। 1891 का शोधपत्र स्वयं उत्तर का एक हिस्सा देता है, क्योंकि उसके लेखक उन संश्लेषित ज्वरनाशकों का नाम लेते हैं जो मलेरिया के विरुद्ध पहले ही विफल हो चुके थे, जिनमें क्विनोलिन, एंटीपाइरीन और एंटीफेब्रिन शामिल थे। सिफिलिस के लिए एर्लिख की अपनी आर्सेनिक-आधारित औषधि और भी बाद में आई। इस दावे का समर्थनीय रूप प्राथमिकता के बजाय पद्धति के बारे में है: मेथिलीन ब्लू उन शुरुआती संश्लेषित यौगिकों में शामिल है जिन्हें चयनात्मकता के रासायनिक सिद्धांत के आधार पर किसी विशिष्ट जीव के विरुद्ध क्रिया करने के लिए चुना गया था।
2. चयनात्मक वितरण का अर्थ चयनात्मक लाभ नहीं है। एर्लिख का 1886 का परिणाम यह था कि रंजक तंत्रिका ऊतक में पहुँचता है। कोई यौगिक कहाँ पहुँचता है और वहाँ पहुँचकर क्या करता है, ये दो अलग मापन हैं, और पहला करना कहीं आसान है। तब से मेथिलीन ब्लू और मस्तिष्क के बारे में अधिकांश दावे इसी अंतराल में टिके रहे हैं।
3. शुद्धता साक्ष्य का हिस्सा है, विपणन का नहीं। ऐतिहासिक रिकॉर्ड ठीक इसी कारण अस्पष्ट है। संरचना में छोटे अंतर बदल देते हैं कि यह यौगिक कहाँ पहुँचता है। इसलिए विश्लेषण प्रमाणपत्र किसी विशिष्ट लॉट से जुड़ा होना चाहिए, न कि केवल इस कथन के रूप में दिया जाना चाहिए कि उत्पाद का परीक्षण हुआ है। कोई विक्रेता यदि केवल भारी धातुओं का परीक्षण करके फार्माकोपिया के मोनोग्राफ के अनुरूप होने का दावा करता है, तो वह रिपोर्ट के समर्थन से अधिक दावा कर रहा है। Blupreme एक औषधि निर्माता से मेथिलीन ब्लू प्राप्त करता है और मोनोग्राफ में निर्धारित पूर्ण विनिर्देशों का परीक्षण करता है: पहचान, शुद्धता, कार्बनिक अशुद्धियाँ, अवशिष्ट विलायक, तत्त्वीय अशुद्धियाँ, प्रज्वलन के बाद अवशेष, सूक्ष्मजीवी सीमाएँ और जीवाणु एंडोटॉक्सिन। रिपोर्ट उत्पाद के साथ प्रकाशित की जाती है, और USP ग्रेड मेथिलीन ब्लू का पृष्ठ इन सीमाओं और इस बात को समझाता है कि Azure B का परिणाम सबसे पहले क्यों देखना चाहिए।

तारीखों के साथ स्रोतों की कड़ी

महत्त्वपूर्ण पड़ावों का तारीखवार क्रम, जिसमें एर्लिख से पहले का रंजक रसायन और उनके बाद आए ग्रेड तथा विनिर्देश शामिल हैं, अलग से मेथिलीन ब्लू के इतिहास में दिया गया है। यौगिक की अपनी पहचान मेथिलीन ब्लू क्या है में बताई गई है।

इस विवरण के आधारभूत चित्र-पट्ट, जो क्राफ्ट्स, हेम्पेलमान और स्कोर्स्का-स्तानिया की 2012 की समीक्षा में पुनः प्रकाशित हुए हैं, एक जैसे साक्ष्य नहीं हैं, और एक उदाहरण इसका कारण दिखाता है। 1891 का चित्र-पट्ट परीक्षण का प्राथमिक रिकॉर्ड है; उसके पास लगा 1910 का व्यक्तिचित्र केवल प्रतिष्ठा के एक दौर को दर्शाता है, और कुछ नहीं। एंडर्साग की 1934 की नोटबुक के पृष्ठ क्विनोलिन प्रतिस्थापन के सीधे निशान हैं, स्वयं रसायनज्ञ की लिखावट में।

एर्लिख के रंजक प्रयोगों का ईमानदार सार यह है कि चयनात्मकता और लक्ष्य को उन्होंने सही पहचाना, लेकिन क्रिया-विधि को नहीं। मेथिलीन ब्लू वास्तव में तंत्रिका ऊतक में केंद्रित होता है और वास्तव में मलेरिया परजीवी को हानि पहुँचाता है। वह दूसरा काम पहले के कारण नहीं करता, और दोनों के लिए उन्होंने जो रासायनिक कारण दिया था, वह गलत था। उन्होंने निर्विवाद रूप से जो प्रदर्शित किया, वह सही क्रिया-विधि से अधिक टिकाऊ था: किसी यौगिक को केवल संयोग से पाने के बजाय चुना जा सकता है, और उसे ऐसे साक्ष्यों के आधार पर चुना जा सकता है जो किसी रोगी को देने से पहले जुटाए गए हों।