पॉल एर्लिख आणि मिथिलीन ब्लू: एका रंजकाने औषधशोधाला कसा आकार दिला

पॉल एर्लिख यांचे वैद्यकशास्त्रातील योगदान एखादे औषध नव्हते. औषधाकडे कसे पाहावे याबद्दलचा तो एक युक्तिवाद होता.

1878 मध्ये त्यांनी सादर केलेल्या डॉक्टरेट प्रबंधाच्या सुरुवातीच्या विभागाचे शीर्षक होते "रंजनाची रासायनिक संकल्पना." ऊतींच्या छेदाचे रंजन करणे आणि कापडाचा तुकडा रंगवणे या दोन्ही गोष्टींमागे एकच तर्क आहे, असे त्यात मांडले होते. दोन्ही ठिकाणी रंग चिकटतो तो रंजक आणि पदार्थ यांच्यातील रासायनिक आकर्षणामुळे; ऊती शोषक किंवा स्निग्ध आहेत म्हणून, किंवा त्यांचा आकार रंगद्रव्याला अडकवून ठेवतो म्हणून नव्हे. एर्लिख त्यांचे चुलत भाऊ, विकृतिशास्त्रज्ञ कार्ल वाइगर्ट, यांना रंजित छेद तयार करताना पाहत मोठे झाले होते. त्यांचे लक्ष वेधून घेतले ते चित्रांनी नव्हे, तर रंजक कुठे पोहोचायचे हे स्वतः निवडत असल्याच्या वस्तुस्थितीने.

हा दावा साधा वाटतो. पण तो तसा नाही. एखादा रंजक रासायनिक कारणांमुळे ऊतींना बांधला जात असेल, तर रंजनाचा आकृतिबंध त्या ऊतींच्या रासायनिक स्वरूपाची माहिती देतो. रंजित स्लाइड केवळ चित्र राहत नाही; ती एक मोजमाप बनते.

त्यांनी लगेच या विचाराला पुढे नेले. 1880 मध्ये त्यांनी मिथिलीन ब्लू आणि आम्ल फुक्सिन एकत्र केले आणि त्या मिश्रणाला उदासीन रंजक, neutralen Farbkörper, म्हटले. त्यावेळी वापरात असलेले स्वतंत्र रंजक पांढऱ्या रक्तपेशींचे वेगवेगळे प्रकार ओळखू शकत नव्हते; या मिश्रणाने ते शक्य झाले. दोन वर्षांनी त्यांनी क्षयरोगाच्या दंडाणूंच्या रंजनासाठी मिथाइल व्हायोलेटची पद्धत सादर केली आणि कोख यांनी स्वतःच्या कामात ती स्वीकारली.

या पद्धतींना नंतर एक समान पाया देणारा सिद्धांत ही वेगळी बाब आहे, आणि त्याचा कालखंड अनेकदा सरसकट आधीचा मानला जातो. एर्लिख यांचा पार्श्व-साखळी सिद्धांत—एखादा पदार्थ आणि पेशी रासायनिकदृष्ट्या सुसंगत असल्यामुळे तो पदार्थ त्या पेशीवर कार्य करतो ही कल्पना—1890 च्या दशकातील आहे, रंजकांच्या सुरुवातीच्या काळातील नाही. आधीच्या कामाने दिला तो या सिद्धांतामागचा विश्वास: निवडकता रासायनिक असते, आणि म्हणून ती योगायोगाने सापडण्याऐवजी जाणीवपूर्वक शोधता येते.

रंजकाला नकाशाचे रूप देणारा प्रयोग

1885 मध्ये एर्लिख यांनी सजीवाच्या ऑक्सिजनविषयक गरजांवर एक संशोधनग्रंथ प्रकाशित केला; त्याचे उपशीर्षक होते रंग-विश्लेषणात्मक अभ्यास. त्यात ऑक्सिडेशन अवस्थेनुसार रंग बदलणारे रंजक इंजेक्शनद्वारे देऊन, वेगवेगळे अवयव त्यांचे अपचयन कसे करतात किंवा त्यांना मूळ अवस्थेत कसे राखतात याची तुलना केली होती. रंजकाचा वापर तापमापकासारख्या साधनाप्रमाणे होत होता: थेट पाहता न येणाऱ्या ऊतींमधील परिस्थितीची तो माहिती देत होता. विशिष्ट रंजकांच्या मदतीने जिवंत अवयवांची अपचयनक्षमता ठरवणे, असे एर्लिख यांनी स्वतः या अभ्यासाचे उद्दिष्ट सांगितले होते.

मिथिलीन ब्लूविषयीचा निष्कर्ष 1886 मध्ये, जिवंत मज्जापदार्थाशी रंजकाची प्रतिक्रिया या विषयावरील शोधनिबंधात आला; तो आदल्या डिसेंबरमध्ये एका वैद्यकीय संस्थेसमोर वाचण्यात आला होता. जिवंत प्राण्याच्या रक्ताभिसरणात मिथिलीन ब्लू दिले गेले. त्यानंतर ऊतींचे पातळ छेद काढून हवेत ठेवले गेले, जेणेकरून साचलेल्या रंगहीन रंजकाचे ऑक्सिडेशन होऊन तो पुन्हा निळा होईल आणि कुठे साचला होता हे दिसेल. मज्जापेशी आणि मज्जातंतूंनी रंग घेतला, आणि ही निवडकता इतकी स्पष्ट होती की मज्जाऊती दाखवण्यासाठी हे तंत्र एक प्रमाणित पद्धत बनले. हे संयुग आता प्रयोगशाळेच्या टेबलावरील मृत ऊतींच्या छेदावर लावायचा केवळ रंग राहिले नव्हते. ते जिवंत शरीरात स्वतः वितरित होणारे चिन्हक होते, आणि त्याचे वितरण समजून घेता येत होते.

या दोन्ही प्रयोगांच्या मुळाशी असलेला गुणधर्म स्पष्टपणे सांगणे आवश्यक आहे, कारण या कथेतले पुढचे सर्व काही त्यावर अवलंबून आहे. मिथिलीन ब्लूचे रूपांतरण उलटवता येते. त्याचे अपचयित रूप, ल्यूकोमिथिलीन ब्लू, रंगहीन असते आणि ऑक्सिजनच्या संपर्कात आल्यावर ते पुन्हा निळ्या धनायनात रूपांतरित होते. बंद बरणीतील ग्लुकोज द्रावणात हा रंजक रंगहीन असतो; बरणी उघडली की तो निळा होतो. रंजित छेदांवर हवा आणि आयर्न क्लोराइड वापरून रंग परत येताना पाहत एर्लिख यांनी हा मुद्दा थेट दाखवला असल्याचे नोंदवले आहे. सभोवतालच्या ऑक्सिडेशन-अपचयन अवस्थेनुसार रंग बदलणारा रंजक त्या परिस्थितीचा शोध घेणारे साधन ठरतो.

अशा प्रकारे दोन गुणधर्म एकमेकांसोबत समोर आले. रंजक एका प्रकारच्या ऊतींपासून दुसऱ्या प्रकारच्या ऊती वेगळ्या ओळखू शकतो. आणि ऑक्सिडेशन अवस्था बदलल्यावर त्याचा रंग प्रकट किंवा अदृश्य होऊ शकतो.

मागे वळून पाहताना, दुसरा गुणधर्म हा रसायनचिकित्सेचा आरंभ ठरतो. एखादे संयुग एका प्रकारच्या ऊतींना बांधले जाते, पण दुसऱ्याला नाही, तर तेच संयुग एका प्रकारच्या सजीवापर्यंत पोहोचेल आणि दुसऱ्यापर्यंत पोहोचणार नाही, अशी शक्यता आहे. एर्लिख यांनी हा निष्कर्ष थेट मांडला: एखाद्या रोगजनकाचे निवडक रंजन करता येत असेल, तर ते रंजन त्या रोगजनकाला विशिष्ट इजा होण्याचे संकेत देऊ शकते. त्यामुळे रंजकाचा वापर रुग्णाऐवजी शरीरात शिरलेल्या रोगजनकाला लक्ष्य करणारे औषध म्हणून करता येऊ शकतो.

रुग्णावर केलेली पहिली चाचणी मलेरियासाठी नव्हती. 1890 मध्ये, मानसोपचारतज्ज्ञ आर्थर लेपमान यांच्यासोबत, एर्लिख यांनी स्नायू, सांधे आणि कंडरांच्या मज्जावेदनात्मक व संधिवातजन्य स्थितींमध्ये मिथिलीन ब्लूमुळे वेदना कमी झाल्याचे नोंदवले. मानसिक आजारावर हे औषध कार्य करू शकेल का याबद्दल दोघांनी चर्चा केली आणि त्याचा प्रयोग न करण्याचे ठरवले. मात्र जेनोआचे इटालियन वैद्य पिएत्रो बोदोनी यांनी प्रयोग केला. त्यांच्या 1899 मधील शोधनिबंधाचे शीर्षक मनोविकृतीच्या विविध प्रकारांतील शामक क्रियेविषयी आहे: त्यांनी अस्वस्थ असलेल्या चौदा रुग्णांमध्ये शांतता आल्याचे वर्णन केले आणि जेनोआतील इतर डॉक्टरही त्याच उद्देशाने हा रंजक वापरत असल्याचे नमूद केले. शामक परिणाम म्हणजे आजारावर परिणाम झाला असे नव्हे; हा भेद या इतिहासात वारंवार समोर येतो.

मलेरियावरील काम 1891 मध्ये, विकृतिशास्त्रज्ञ पॉल गुटमान यांच्यासोबत, बर्लिनच्या मोआबिट रुग्णालयात झाले. दोन रुग्णांना मिथिलीन ब्लू देण्यात आले आणि त्याचा अहवाल 28 सप्टेंबर 1891 च्या Berliner klinische Wochenschrift मध्ये प्रसिद्ध झाला. पहिल्या प्रकरणात रुग्णाने 29 जूनच्या संध्याकाळी एकाच वेळी 0.5 g रंजक घेतला; अपेक्षित झटका पूर्णपणे आला नाही, आणि त्यानंतर नोंदवलेली एकमेव तक्रार म्हणजे निळ्या मूत्रासोबत लघवी करताना सौम्य वेदना व अडथळा जाणवणे. सुरुवातीच्या काही दिवसांत तापाचे झटके नाहीसे झाले आणि जास्तीत जास्त आठव्या दिवसापर्यंत रक्तातील परजीवी दिसेनासे झाले. त्यांच्या अपेक्षा पूर्णपणे पूर्ण झाल्या, असा लेखकांचा स्वतःचा सारांश होता. नियंत्रण गट नसलेली दोन प्रकरणे म्हणजे सिद्धता नव्हे. आधुनिक चाचण्यांसह मिथिलीन ब्लू आणि मलेरिया यांचा सविस्तर आढावा स्वतंत्र पानावर आहे. येथे महत्त्वाचा प्रश्न अधिक मर्यादित आहे: परजीवीविषयीच्या प्रत्यक्ष निष्कर्षांसमोर एर्लिख यांचा किती तर्क टिकला?

तर्क कुठे टिकला आणि कुठे चुकला

क्रियायंत्रणेविषयी फारसे टिकले नाही, किमान एर्लिख यांनी सुचवलेल्या स्वरूपात तरी नाही. एक सपाट त्रिचक्रीय धनायन परजीवीच्या DNA मधील क्षारकांच्या जोड्यांमध्ये शिरते, ही सुटसुटीत मांडणी Plasmodium बाबत टिकत नाही. संक्रमित लाल रक्तपेशी मिथिलीन ब्लूचे इतक्या सहजतेने अपचयन करते की ते सपाट धनायनाच्या रूपात परजीवीपर्यंत पोहोचतच नाही. अॅक्रिडीन रंजकांना लागू पडणारे क्षारक-जोड्यांमध्ये शिरण्याचे स्पष्टीकरण या रंजकाला लागू पडत नाही.

पुराव्यांनी समर्थित चित्र अधिक गुंतागुंतीचे आहे. रुग्णाच्या शरीरात पोहोचू शकणाऱ्या सांद्रतांवर मिथिलीन ब्लू परजीवीच्या ग्लुटाथायोन रिडक्टेजला प्रतिबंध करते. ते हीमचे हीमोझोइनमध्ये रूपांतर रोखते. स्वतः हिमोग्लोबिनचे पचन करताना निर्माण होणाऱ्या विषारी परिणामांपासून वाचण्यासाठी परजीवी हे निष्क्रिय रंगद्रव्य तयार करतो. हे रूपांतर रोखण्यात मिथिलीन ब्लू साधारणपणे क्लोरोक्विनइतके प्रभावी आणि क्विनिनपेक्षा बरेच अधिक प्रभावी असते. त्याचे ऑक्सिडेशन-अपचयन चक्र अशा पेशीत प्रतिक्रियाशील ऑक्सिजन प्रजातीही निर्माण करते, जिथे त्या आधीच तयार होत असतात. यांपैकी खरी क्रियायंत्रणा कोणती, किंवा सर्वच योगदान देतात का, हे अद्याप निश्चित झालेले नाही.

आणखी एक गुंतागुंत आहे, आणि या संयुगाबद्दलचा कोणताही ऐतिहासिक दावा समजून घेताना ती लक्षात घ्यायला हवी. त्या काळातील व्यावसायिक मिथिलीन ब्लू हा एकच पदार्थ नव्हता. नमुन्यांमध्ये azure B, म्हणजे एक मिथाइल गट कमी असलेले संबंधित संयुग, असायचे आणि जुन्या द्रावणांमध्ये त्याचे प्रमाण वाढत असे. Azure B हा वेगळी लक्ष्ये असलेला मेटाक्रोमॅटिक रंजक आहे: तो दुहेरी-साखळी DNA ला गडद निळे आणि RNA ला हिरवे रंगवतो. वेगवेगळ्या ठिकाणी पोहोचणाऱ्या दोन रंजकांचे मिश्रण, आणि त्यांचे प्रमाणही कुणी नोंदवलेले नसताना, त्यातील मिथिलीन ब्लूने नेमके काय केले याबद्दल स्पष्ट विधानाला आधार देऊ शकत नाही.

या रंजकाने स्वतः क्विनिनची जागा कधीच घेतली नाही. पद्धतीला मात्र अधिक यश मिळाले. एर्लिख यांचे विद्यार्थी विल्हेल्म रोएल, रंजक आणि औषधांच्या IG Farben उद्योगसमूहात काम करताना, रंजकांपासून तयार केलेली संयुगे उष्णकटिबंधीय रोगांसाठी औषधे म्हणून विकसित करत राहिले. त्यांनी आवश्यक असलेले चाचणी-साधनही उपलब्ध करून दिले: पक्ष्यांच्या मलेरियाने संक्रमित कॅनरी पक्ष्याचा संभाव्य संयुगांच्या नियमित छाननीसाठी वापर. त्यानंतर वेर्नर शुलेमान यांनी पार्श्व-साखळी बदलली, आणि त्यातून तयार झालेल्या फिनोथायझिनियम क्षाराने प्रायोगिक संसर्ग बरा केला. मात्र त्याने रुग्णांना निळे करण्याचा परिणाम कायम राहिला.

दीर्घकाळ टिकलेले फलित रंजकही नव्हते आणि वलय-रचनाही नव्हती, तर पार्श्व-साखळी होती. डायअल्किलअमिनोअल्किलअमिनो गट जोडल्यामुळे रेणूचे वर्तन बदलले, आणि नंतरच्या प्रत्येक पुनर्रचनेत हा भाग टिकून राहिला. हा गट कायम ठेवून फिनोथायझिनियम वलयाऐवजी अॅक्रिडीन वापरल्यास क्विनाक्रिन तयार होते. त्याऐवजी क्विनोलिन वापरल्यास क्लोरोक्विन तयार होते. मलेरियाविरोधी औषधांच्या यादीत आजही असलेली पॅमाक्विन, प्रिमाक्विन आणि अमोडायाक्विन ही सर्व औषधे हाच गट धारण करतात. उपचार म्हणून अपयशी ठरलेल्या संयुगाने यशस्वी झालेला घटक पुरवला.

मनोविकृतीविरोधी औषधांशी असलेला संबंध औषधातून नव्हे, तर वलयातून येतो. मिथिलीन ब्लूची रचना उलगडताना हाइनरिख ऑगस्ट बेर्न्थसेन यांना 1883 मध्ये मूळ फिनोथायझिन केंद्रक सापडले. याच मूलभूत रचनेवर वेगवेगळे गट जोडून Rhône-Poulenc मधील रसायनशास्त्रज्ञ 1940 च्या दशकात अँटिहिस्टामिन औषधांच्या शोधात काम करत होते. त्यापैकी एक संयुग 1950 च्या सुमारास वर्षअखेरीस संश्लेषित झाले आणि शल्यचिकित्सक आँरी लाबोरी यांनी त्याची चाचणी केली. त्यामुळे रुग्ण शांत आणि उदासीन होत असल्याचे त्यांच्या लक्षात आले. उन्माद असलेल्या एका रुग्णात त्याच्या मानसोपचारविषयक वापराची पहिली प्रकाशित नोंद जानेवारी 1952 मध्ये आली. पहिले मनोविकृतीविरोधी औषध एर्लिख यांच्या मलेरियाविरोधी औषधाचा वंशज म्हणण्यापेक्षा, त्यांनी सुरुवातीला वापरलेल्या रंजकाचा दूरचा नातेवाईक म्हणणे अधिक योग्य ठरेल.

या प्रसंगातून जपण्यासारख्या तीन सवयी

1. "वैद्यकात वापरलेले पहिले कृत्रिम औषध" हे एका वर्गाचे वर्णन आहे, आणि त्यातील अटी या वाक्यांशातून वाटतात त्यापेक्षा अधिक व्यापक आहेत. हा वाक्यांश रूढ झाला आहे; Neurobiology of Aging मधील शिर्मर आणि सहकाऱ्यांच्या वारंवार उद्धृत होणाऱ्या आढाव्यात मिथिलीन ब्लूला वैद्यकात वापरलेले अगदी पहिले पूर्णपणे कृत्रिम औषध म्हटले आहे. त्याच्या वीस वर्षांहून अधिक आधी, 1869 मध्ये, क्लोरल हायड्रेट कृत्रिम शामक म्हणून वापरात आले होते. 1891 चा शोधनिबंध स्वतःच या प्रश्नाचे काही उत्तर देतो, कारण त्याचे लेखक मलेरियाविरुद्ध आधीच अपयशी ठरलेल्या कृत्रिम तापशामकांची नावे देतात; त्यांत क्विनोलिन, अँटिपायरीन आणि अँटिफेब्रिन यांचा समावेश आहे. उपदंशासाठी एर्लिख यांचे स्वतःचे आर्सेनिकयुक्त औषध त्याहूनही नंतर आले. या दाव्याची समर्थनीय मांडणी पहिल्यापणाबद्दल नसून पद्धतीबद्दल आहे: निवडकतेच्या रासायनिक सिद्धांताच्या आधारे विशिष्ट सजीवाविरुद्ध कार्य करण्यासाठी निवडलेल्या सर्वात सुरुवातीच्या कृत्रिम संयुगांपैकी मिथिलीन ब्लू एक आहे.
2. निवडक वितरण म्हणजे निवडक लाभ नव्हे. एर्लिख यांच्या 1886 च्या निष्कर्षानुसार हा रंजक मज्जाऊतींमध्ये जातो. संयुग कुठे जाते आणि तिथे पोहोचल्यावर काय करते ही दोन वेगळी मोजमापे आहेत, आणि पहिले मोजमाप करणे खूपच सोपे असते. तेव्हापासून मिथिलीन ब्लू आणि मेंदूविषयीचे बहुतेक दावे याच दोहोंमधील अंतरात वावरत आले आहेत.
3. शुद्धता हा पुराव्याचा भाग आहे, विपणनाचा नव्हे. नेमक्या याच कारणामुळे ऐतिहासिक नोंदी संदिग्ध आहेत. रचनेतील लहान फरकांमुळे हे संयुग कुठे जाते ते बदलते. म्हणूनच विश्लेषण प्रमाणपत्र विशिष्ट उत्पादन-बॅचशी जोडलेले असले पाहिजे; उत्पादनाची चाचणी झाली आहे एवढे सांगणारे सर्वसाधारण विधान म्हणून ते देता कामा नये. केवळ जड धातूंची चाचणी करून औषधसंहितेतील मानक विवरणाशी अनुरूप असल्याचा दावा करणारा विक्रेता अहवालाने समर्थित केलेल्यापेक्षा अधिक दावा करत असतो. Blupreme औषधनिर्मात्याकडून मिथिलीन ब्लू मिळवते आणि मानक विवरणात नमूद केलेल्या संपूर्ण निकषांनुसार चाचण्या करते: ओळख, शुद्धता, सेंद्रिय अशुद्धी, अवशिष्ट विद्रावक, मूलद्रव्यीय अशुद्धी, प्रज्वलनानंतरचा अवशेष, सूक्ष्मजीव मर्यादा आणि जीवाणूजन्य अंतर्विषे. हा अहवाल उत्पादनासोबत प्रकाशित केला जातो, आणि USP दर्जाचे मिथिलीन ब्लू या पानावर त्या मर्यादा आणि सर्वप्रथम azure B चा निकाल का पाहावा हे स्पष्ट केले आहे.

तारखांसह स्रोतांचा मागोवा

एर्लिख यांच्या आधीचे रंजकांचे रसायनशास्त्र आणि त्यांच्यानंतरचे दर्जे व विनिर्देश यांसह महत्त्वाच्या टप्प्यांचा तारखेनुसार क्रम स्वतंत्रपणे मिथिलीन ब्लूच्या इतिहासात दिला आहे. या संयुगाची स्वतःची ओळख मिथिलीन ब्लू म्हणजे काय या लेखात मांडली आहे.

या लेखामागील चित्रफलक, जे क्राफ्ट्स, हेम्पेलमान आणि स्कुर्स्का-स्तानिया यांच्या 2012 मधील आढाव्यात पुन्हा छापले आहेत, पुरावा म्हणून समतुल्य नाहीत. एका उदाहरणातून त्याचे कारण स्पष्ट होते. 1891 चा चित्रफलक हा चाचणीची प्राथमिक नोंद आहे; त्याशेजारील 1910 चे व्यक्तिचित्र केवळ त्या काळातील ख्याती दर्शवते, त्यापलीकडे काही नाही. अँडर्साग यांच्या 1934 च्या वहीतील पाने ही क्विनोलिन प्रतिस्थापनाची रसायनशास्त्रज्ञाच्या स्वतःच्या हस्ताक्षरातील थेट नोंद आहेत.

एर्लिख यांच्या रंजक-प्रयोगांचा प्रामाणिक सारांश असा की त्यांनी निवडकता योग्य ओळखली, लक्ष्य योग्य निवडले, पण क्रियायंत्रणा चुकली. मिथिलीन ब्लू खरोखर मज्जाऊतींमध्ये एकवटते आणि मलेरियाच्या परजीवीला इजा करते. दुसरी गोष्ट पहिल्या गोष्टीमुळे घडत नाही, आणि दोन्हीसाठी त्यांनी दिलेले रासायनिक कारण चुकीचे होते. मात्र त्यांनी निर्विवादपणे दाखवलेली गोष्ट योग्य क्रियायंत्रणेपेक्षाही अधिक टिकाऊ होती: संयुग केवळ सापडण्याऐवजी निवडता येते, आणि ते कोणत्याही रुग्णाला देण्यापूर्वी गोळा केलेल्या पुराव्यांच्या आधारे निवडता येते.