पाउल एर्लिख र मेथिलिन निलो: एउटा रङले औषधि खोजलाई कसरी आकार दियो

चिकित्सामा पाउल एर्लिखको योगदान कुनै औषधि थिएन। त्यो औषधिलाई कसरी हेर्ने भन्ने तर्क थियो।

1878 मा उनले विद्यावारिधिको शोधप्रबन्ध बुझाए, जसको प्रारम्भिक खण्डको शीर्षक थियो "रञ्जनको रासायनिक अवधारणा।" त्यसको तर्क थियो: तन्तुको पातलो खण्डमा रङ लगाउनु र कपडाको टुक्रा रङ्गाउनु एउटै तर्कमा आधारित हुन्छन्। दुवैमा रङ टाँसिनुको कारण रङ र सामग्रीबीचको रासायनिक आकर्षण हो; तन्तु सोस्ने खालको, चिल्लो वा रङका कण थुन्ने आकारको भएकाले होइन। एर्लिख आफ्ना नातेदार, रोगविज्ञ कार्ल भाइगर्टले रङ लगाइएका तन्तुका खण्ड तयार पारेको हेर्दै हुर्केका थिए। उनको ध्यान तस्बिरले होइन, रङले कहाँ जाने भनेर छान्छ भन्ने तथ्यले तानेको थियो।

यो दाबी सामान्य सुनिन्छ। तर सामान्य होइन। कुनै रङ रासायनिक कारणले तन्तुसँग बाँधिन्छ भने रञ्जनको ढाँचा त्यस तन्तुको रसायनबारेको विवरण हो। रङ लगाइएको स्लाइड केवल चित्र रहँदैन; त्यो मापन बन्छ।

उनले तुरुन्तै यही विचारलाई अगाडि बढाए। 1880 मा उनले मेथिलिन निलोलाई एसिड फुक्सिनसँग मिसाए र त्यस मिश्रणलाई उदासीन रङ, अर्थात् neutralen Farbkörper, भने। त्यसले श्वेत रक्तकोषका विभिन्न प्रकार छुट्यायो, जुन त्यतिबेला प्रयोगमा रहेका एकल रङहरूले गर्न सक्दैनथे। दुई वर्षपछि उनले ट्युबरकल ब्यासिलाइलाई रङ लगाउने मिथाइल भायोलेट विधि प्रस्तुत गरे, र कोखले आफ्नै काममा त्यो प्रक्रिया अपनाए।

पछि यी अभ्यासहरूलाई साझा आधार दिने सिद्धान्त भने छुट्टै विषय हो, र यसको कालक्रमलाई प्रायः एउटै समयमा समेटेर प्रस्तुत गरिन्छ। एर्लिखको पार्श्व-शृङ्खला सिद्धान्त—कुनै पदार्थ र कोष रासायनिक रूपमा मिल्ने भएकाले त्यस पदार्थले कोषमा काम गर्छ भन्ने विचार—1890 को दशकको हो, रङसम्बन्धी प्रारम्भिक वर्षहरूको होइन। पहिलेको कामले दिएको आधारभूत विश्वास यस्तो थियो: चयनशीलता रासायनिक हुन्छ, त्यसैले चयनशीलतालाई संयोगले भेटिनुको सट्टा खोज्न सकिन्छ।

रङलाई नक्सा बनाउने प्रयोग

1885 मा एर्लिखले जीवको अक्सिजन आवश्यकताबारे एउटा एकलविषयक ग्रन्थ प्रकाशित गरे, जसको उपशीर्षक रङ-विश्लेषणात्मक अध्ययन थियो। यसको विधि अक्सीकरण अवस्थाअनुसार रङ बदल्ने पदार्थहरू सुईमार्फत दिनु र विभिन्न अङ्गहरूले तिनलाई कसरी अपचय गर्छन् वा जस्ताको तस्तै राख्छन् भन्ने तुलना गर्नु थियो। रङलाई तापमापकजस्तै उपकरणका रूपमा प्रयोग गरिएको थियो: त्यसले तन्तुभित्रका त्यस्ता अवस्थाबारे जानकारी दिन्थ्यो, जसलाई प्रत्यक्ष जाँच्न सकिँदैनथ्यो। एर्लिखले आफ्नै शब्दमा यसको उद्देश्य विशेष रङहरूको मद्दतले जीवित अङ्गहरूको अपचयन क्षमता निर्धारण गर्नु भनेका थिए।

मेथिलिन निलोसम्बन्धी नतिजा 1886 मा जीवित स्नायु पदार्थसँग रङको प्रतिक्रियाबारे प्रकाशित लेखमा आयो, जुन अघिल्लो डिसेम्बरमा एउटा चिकित्सा समाजमा पढिएको थियो। जीवित जनावरको रक्तसञ्चारमा मेथिलिन निलो दिइयो, त्यसपछि तन्तुका पातला खण्ड निकालेर हावामा राखियो। यसरी जम्मा भएको रङहीन पदार्थ फेरि अक्सीकरण भएर निलो बन्यो र कहाँ जम्मा भएको थियो भन्ने देखायो। स्नायुकोष र स्नायु तन्तुहरूले रङ लिए, र यति चयनशील रूपमा लिए कि यो प्रविधि स्नायु तन्तु देखाउने मानक विधि बन्यो। त्यो यौगिक अब प्रयोगशालाको टेबलमा राखिएको मृत तन्तुको खण्डमा लगाउने रङ मात्र रहेन। त्यो जीवित शरीरभित्र आफैँ वितरण हुने चिह्नक थियो, र त्यसको वितरण पढ्न सकिन्थ्यो।

दुवै प्रयोगको आधारभूत गुणलाई स्पष्ट रूपमा भन्नु आवश्यक छ, किनकि यस कथाका अरू सबै कुरा त्यसैमा निर्भर छन्। मेथिलिन निलोको परिवर्तन उल्टाउन सकिन्छ। यसको अपचयित रूप, ल्युकोमेथिलिन निलो, रङहीन हुन्छ, र अक्सिजनको सम्पर्कमा आएपछि फेरि निलो धनायन बन्छ। बन्द बट्टामा ग्लुकोजसँग तयार गरिएको यसको घोल रङहीन हुन्छ; बट्टा खोल्दा निलो हुन्छ। एर्लिखले रङ लगाइएका तन्तुका खण्डलाई हावाका साथै आइरन क्लोराइडले उपचार गरेर रङ फर्किएको हेर्दै यो कुरा प्रत्यक्ष देखाएको उल्लेख छ। आफ्नो वरिपरिको रेडक्स अवस्थाअनुसार रङ बदल्ने पदार्थ त्यही परिवेश जाँच्ने साधन हो।

यसरी दुई गुण सँगसँगै थिए। रङले एउटा तन्तुलाई अर्कोबाट छुट्याउन सक्थ्यो। अनि अक्सीकरण अवस्था बदल्दा रङलाई देखिने र नदेखिने बनाउन सकिन्थ्यो।

पछिबाट हेर्दा, दोस्रो गुण कीमोथेरापीको सुरुवात हो। कुनै यौगिक एक प्रकारको तन्तुसँग बाँधिन्छ तर अर्कोसँग बाँधिँदैन भने त्यही यौगिक एक प्रकारको जीवमा पुग्न र अर्कोमा नपुग्न पनि सक्छ। एर्लिखले यो निष्कर्ष स्पष्ट रूपमा राखे: रोगजनकलाई चयनशील रूपमा रङ लगाउन सकिन्छ भने त्यो रञ्जनले उक्त रोगजनकलाई विशेष हानि हुने सङ्केत दिन सक्छ। त्यसैले रङलाई बिरामीको सट्टा आक्रमणकारीलाई लक्षित गर्ने औषधिका रूपमा प्रयोग गर्न सकिने हुन सक्छ।

बिरामीमा गरिएको पहिलो परीक्षण मलेरियाका लागि थिएन। 1890 मा मनोचिकित्सक आर्थर लेपमानसँग मिलेर एर्लिखले मेथिलिन निलोले मांसपेशी, जोर्नी र कण्डराका स्नायुजन्य तथा बाथसम्बन्धी अवस्थाहरूमा दुखाइ कम गरेको विवरण दिए। यी दुईले औषधिले मानसिक रोगमा काम गर्न सक्छ कि भन्ने छलफल गरे र प्रयोग नगर्ने निर्णय लिए। तर जेनोआका इटालियन चिकित्सक पिएत्रो बोदोनीले प्रयोग गरे। उनको 1899 को लेखको शीर्षक विभिन्न प्रकारका मनोविकृतिमा शान्त पार्ने प्रभावसँग सम्बन्धित छ: उनले उत्तेजित अवस्थाका चौध बिरामी शान्त भएको वर्णन गरे र जेनोआका अरू चिकित्सकले पनि त्यही उद्देश्यका लागि रङ प्रयोग गरिरहेको उल्लेख गरे। शान्त पार्नु रोगमाथिको प्रभाव होइन, र यो इतिहासमा यही भिन्नता बारम्बार देखा पर्छ।

मलेरियासम्बन्धी काम 1891 मा रोगविज्ञ पाउल गुटमानसँग बर्लिनको मोआबिट अस्पतालमा भयो। दुई बिरामीलाई मेथिलिन निलो दिइयो, र विवरण 28 सेप्टेम्बर 1891 को Berliner klinische Wochenschrift मा प्रकाशित भयो। पहिलो घटनामा बिरामीले 29 जुनको साँझ एकैपटक 0.5 g रङ लिए; अपेक्षा गरिएको ज्वरोको आक्रमण पूर्ण रूपमा आएन, र पछि अभिलेख गरिएको एक मात्र गुनासो निलो पिसाबसँगै हल्का दुखाइयुक्त र थोपा-थोपा पिसाब हुनु थियो। सुरुका दिनमै ज्वरोका आक्रमण हराए, र बढीमा आठौँ दिनसम्म रगतबाट परजीवीहरू हटिसकेका थिए। लेखकहरूको आफ्नै सारांश थियो कि उनीहरूको अपेक्षा पूर्ण रूपमा पूरा भएको थियो। नियन्त्रण समूहबिनाका दुई घटना प्रमाण प्रदर्शन होइनन्। आधुनिक परीक्षणहरूसहित मेथिलिन निलो र मलेरिया को विस्तृत विवरण छुट्टै पृष्ठको विषय हो। यहाँ रोचक प्रश्न अझ सीमित छ: परजीवीसँगको वास्तविक परीक्षणपछि एर्लिखको तर्क कति टिक्यो?

तर्क कहाँ टिक्यो र कहाँ असफल भयो

कार्यविधिको धेरै भाग टिकेन, कम्तीमा एर्लिखले प्रस्ताव गरेको रूपमा त टिकेन। एउटा समतल त्रिचक्रीय धनायन परजीवीको DNA का आधार-युग्महरूबीच घुस्छ भन्ने सरल व्याख्या Plasmodium का सन्दर्भमा टिक्दैन। सङ्क्रमित रातो रक्तकोषले मेथिलिन निलोलाई यति सजिलै अपचय गर्छ कि त्यो समतल धनायनका रूपमा परजीवीसम्म पुग्दै पुग्दैन। एक्रिडिन रङहरूसँग मिल्ने आधार-युग्मबीच घुस्ने व्याख्या यसमा मिल्दैन।

प्रमाणले समर्थन गर्ने व्याख्या त्यति सुस्पष्ट छैन। बिरामीमा पुग्न सक्ने सान्द्रतामा मेथिलिन निलोले परजीवीको ग्लुटाथायोन रिडक्टेजलाई अवरुद्ध गर्छ। यसले हीमबाट हीमोजोइन बन्ने प्रक्रिया रोक्छ। हीमोजोइन त्यस्तो निष्क्रिय वर्णक हो, जुन परजीवीले आफ्नै हेमोग्लोबिन पाचनबाट विषाक्त हुन नदिन बनाउँछ। यस प्रक्रियालाई रोक्न मेथिलिन निलो लगभग क्लोरोक्विन जत्तिकै प्रभावकारी र क्विनिनभन्दा धेरै प्रभावकारी हुन्छ। यसको रेडक्स चक्रणले पहिल्यै प्रतिक्रियाशील अक्सिजन प्रजातिहरू उत्पादन गरिरहेको कोषमा थप त्यस्ता प्रजातिहरू पनि उत्पन्न गर्छ। यीमध्ये वास्तविक कार्यविधि कुन हो, वा सबैले योगदान गर्छन् कि गर्दैनन् भन्ने अझै तय भएको छैन।

अर्को जटिलता पनि छ, र यस यौगिकबारे कुनै पनि ऐतिहासिक दाबी पढ्दा त्यसलाई ध्यानमा राख्नुपर्छ। त्यस समयको व्यावसायिक मेथिलिन निलो एउटै पदार्थ थिएन। नमुनाहरूमा एउटा मिथाइल समूह हटेको सम्बन्धित यौगिक Azure B पनि हुन्थ्यो, र पुराना घोलहरूमा यसको मात्रा अझ बढ्थ्यो। Azure B फरक लक्ष्यहरू भएको मेटाक्रोमेटिक रङ हो: यसले दोहोरो शृङ्खलायुक्त DNA लाई गाढा निलो र RNA लाई हरियो रङ लगाउँछ। कसैले अभिलेख नगरेको अनुपातमा रहेका, फरक ठाउँमा पुग्ने दुई रङको मिश्रणले त्यसमा भएको मेथिलिन निलोले के गर्‍यो भन्ने स्पष्ट निष्कर्षलाई समर्थन गर्न सक्दैन।

रङ आफैँले कहिल्यै क्विनिनलाई विस्थापित गरेन। विधिले भने राम्रो काम गर्‍यो। रङ तथा औषधि उत्पादन समूह IG Farben मा काम गर्ने एर्लिखका विद्यार्थी विल्हेल्म रोलले रङका व्युत्पन्नहरूलाई उष्णकटिबन्धीय रोगका औषधिका रूपमा अघि बढाइरहे र अभाव रहेको उपकरण उपलब्ध गराए: सम्भावित यौगिकहरूको नियमित छनोट परीक्षणका लागि पक्षीको मलेरियाबाट सङ्क्रमित क्यानरी चरा। त्यसपछि वेर्नर शुलेमानले पार्श्व-शृङ्खला बदले, र त्यसबाट बनेको फेनोथायाजिनियम लवणले प्रयोगात्मक सङ्क्रमण निको पार्‍यो। त्यसले बिरामीलाई भने अझै निलो बनाउँथ्यो।

लामो समय टिकेको योगदान न रङ थियो, न त वलय प्रणाली; त्यो पार्श्व-शृङ्खला थियो। डाइअल्किलअमिनोअल्किलअमिनो समूह थप्दा अणुको व्यवहार बदलियो, र पछिका हरेक पुनःसंरचनामा त्यो अंश कायम रह्यो। त्यो समूह राखेर फेनोथायाजिनियम वलयको सट्टा एक्रिडिन राख्दा क्विनाक्रिन बन्छ। क्विनोलिन राख्दा क्लोरोक्विन बन्छ। मलेरियाविरुद्धका औषधिको सूचीमा अझै रहेका पामाक्विन, प्रिमाक्विन र अमोडियाक्विनमा पनि त्यही समूह छ। उपचारका रूपमा असफल भएको यौगिकले सफल हुने अंश उपलब्ध गरायो।

मनोविकृतिविरुद्धका औषधिसँगको सम्बन्ध औषधिमार्फत होइन, वलयमार्फत जोडिन्छ। मेथिलिन निलोको संरचना स्पष्ट पार्ने कामले नै हाइनरिख अगस्ट बेर्न्थसेनलाई 1883 मा मूल फेनोथायाजिन केन्द्रकसम्म पुर्‍यायो। यही आधारभूत संरचनामा विभिन्न प्रतिस्थापन गरेर Rhône-Poulenc का रसायनविद्हरूले 1940 को दशकमा एन्टिहिस्टामिन खोजिरहेका थिए। तीमध्ये एउटा यौगिक 1950 को अन्त्यतिर संश्लेषण गरियो र शल्यचिकित्सक आँरी लाबोरिले परीक्षण गरे। उनले त्यसले बिरामीहरूलाई शान्त र उदासीन बनाएको देखे। उन्माद भएका एक बिरामीमा यसको पहिलो प्रकाशित मनोचिकित्सकीय प्रयोग जनवरी 1952 मा भयो। पहिलो मनोविकृतिविरोधी औषधि एर्लिखको मलेरियाविरोधी औषधिको वंशजभन्दा उनले सुरुमा प्रयोग गरेको रङको टाढाको नातेदार हो।

यस घटनाबाट जोगाइराख्न लायक तीन अभ्यास

1. "चिकित्सामा प्रयोग भएको पहिलो कृत्रिम औषधि" ले एउटा श्रेणी जनाउँछ, र यसका सर्तहरू उक्त वाक्यांशले सङ्केत गरेभन्दा व्यापक छन्। यो वाक्यांश स्थापित भइसकेको छ; Neurobiology of Aging मा प्रकाशित शिर्मर र सहकर्मीहरूको धेरै उद्धृत समीक्षा ले मेथिलिन निलोलाई चिकित्सामा प्रयोग भएको सबैभन्दा पहिलो पूर्णतः कृत्रिम औषधि भन्छ। क्लोरल हाइड्रेटलाई त्यसको बीस वर्षभन्दा पनि अघि, 1869 मा कृत्रिम शान्तकारी औषधिका रूपमा प्रस्तुत गरिएको थियो। 1891 को लेखले नै उत्तरको केही अंश दिन्छ, किनकि त्यसका लेखकहरूले मलेरियाविरुद्ध पहिल्यै असफल भएका कृत्रिम ज्वरनाशकहरूमा क्विनोलिन, एन्टिपाइरिन र एन्टिफेब्रिनको नाम लिएका छन्। सिफिलिसका लागि एर्लिखको आफ्नै आर्सेनिकयुक्त औषधि अझ पछि आयो। दाबीको तर्कसङ्गत रूप पहिलो हुनुमा होइन, विधिमा केन्द्रित छ: चयनशीलताको रासायनिक सिद्धान्तका आधारमा कुनै विशिष्ट जीवविरुद्ध काम गर्न छानिएका सबैभन्दा प्रारम्भिक कृत्रिम यौगिकहरूमध्ये मेथिलिन निलो पनि एक हो।
2. चयनशील वितरण भनेको चयनशील लाभ होइन। एर्लिखको 1886 को नतिजा रङ स्नायु तन्तुमा पुग्छ भन्ने थियो। यौगिक कहाँ पुग्छ र पुगेपछि के गर्छ भन्ने दुई फरक मापन हुन्, र पहिलो मापन गर्न धेरै सजिलो हुन्छ। त्यसयता मेथिलिन निलो र मस्तिष्कबारेका अधिकांश दाबी यही अन्तरमा अडिएका छन्।
3. शुद्धता प्रमाणको विषय हो, प्रचारको होइन। यही कारणले ऐतिहासिक अभिलेख अस्पष्ट छ। संरचनामा साना भिन्नताले यो यौगिक कहाँ पुग्छ भन्ने बदल्छन्। त्यसैले विश्लेषण प्रमाणपत्रलाई कुनै विशिष्ट उत्पादन लटसँग जोड्नुपर्छ, उत्पादन परीक्षण गरिएको छ भन्ने सामान्य वक्तव्यका रूपमा मात्र प्रस्तुत गर्नु हुँदैन। औषधिसंहिताको एकलविषयक मानकअनुरूप भएको दाबी गर्ने तर भारी धातुहरू मात्र परीक्षण गर्ने विक्रेताले प्रतिवेदनले समर्थन गरेभन्दा बढी दाबी गरिरहेको हुन्छ। Blupreme ले औषधि उत्पादकबाट मेथिलिन निलो लिन्छ र उक्त मानकमा तोकिएको सम्पूर्ण विनिर्देशन परीक्षण गर्छ: पहिचान, शुद्धता, जैविक अशुद्धि, अवशिष्ट विलायक, तत्त्वगत अशुद्धि, प्रज्वलनपछिको अवशेष, सूक्ष्मजीवसम्बन्धी सीमा र ब्याक्टेरियल एन्डोटक्सिन। प्रतिवेदन उत्पादनसँगै प्रकाशित गरिएको छ, र USP ग्रेड मेथिलिन निलो पृष्ठले ती सीमा तथा Azure B को नतिजा किन सबैभन्दा पहिले हेर्नुपर्छ भन्ने व्याख्या गर्छ।

मितिसहितको स्रोतक्रम

एर्लिखभन्दा अघिको रङ रसायनशास्त्र र उनीपछिका ग्रेड तथा विनिर्देशनहरूसहितका महत्त्वपूर्ण घटनाहरूको मितिबद्ध क्रम मेथिलिन निलोको इतिहास मा छुट्टै प्रस्तुत गरिएको छ। यौगिकको आफ्नै पहिचान भने मेथिलिन निलो के हो मा समेटिएको छ।

यस विवरणका आधार बनेका र क्राफ्ट्स, हेम्पेलमान र स्कुर्स्का-स्तानियाको 2012 को समीक्षा मा पुनःप्रकाशित चित्रपृष्ठहरू समान प्रकृतिका प्रमाण होइनन्, र एउटा उदाहरणले यसको कारण देखाउँछ। 1891 को चित्रपृष्ठ परीक्षणको प्राथमिक अभिलेख हो; त्यसको छेउमा रहेको 1910 को व्यक्तिचित्रले उनको प्रतिष्ठाको मिति मात्र देखाउँछ, अरू केही होइन। आन्डर्सागको 1934 को नोटबुकका पृष्ठहरू क्विनोलिन प्रतिस्थापनका प्रत्यक्ष चिन्ह हुन्, रसायनविद्कै हस्तलिखित रूपमा।

एर्लिखका रङसम्बन्धी प्रयोगहरूको इमानदार सारांश यस्तो छ: उनले चयनशीलता र लक्ष्य सही पहिचान गरे, तर कार्यविधि पहिचान गर्न चुके। मेथिलिन निलो वास्तवमै स्नायु तन्तुमा केन्द्रित हुन्छ र मलेरिया परजीवीलाई हानि पुर्‍याउँछ। दोस्रो कुरा पहिलोका कारण हुँदैन, र दुवैका लागि उनले दिएको रासायनिक कारण गलत थियो। उनले निर्विवाद रूपमा देखाएको कुरा सही कार्यविधिभन्दा बढी टिकाउ थियो: यौगिकलाई संयोगले भेट्नुको सट्टा छान्न सकिन्छ, र कसैले बिरामीलाई दिनुअघि सङ्कलन गरिएको प्रमाणका आधारमा छान्न सकिन्छ।