एंटीजन और एंटीबॉडी | विज्ञान और प्रौद्योगिकी (Science & Technology) for UPSC CSE PDF Download

परिचय

• एंटीजन: एंटीजन वे विदेशी पदार्थ हैं जो शरीर में प्रवेश कर सकते हैं और एक प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को प्रेरित कर सकते हैं। ये पदार्थ आमतौर पर हानिकारक होते हैं और इनमें विभिन्न रोगजनक जैसे बैक्टीरिया, वायरस, फफूंद, और अन्य सूक्ष्मजीव शामिल होते हैं। एंटीजन गैर-माइक्रोबायल पदार्थों, जैसे एलर्जेन (जैसे, पराग, धूल के कण) और यहां तक कि प्रत्यारोपित अंगों के कुछ घटकों को भी शामिल कर सकते हैं। जब एंटीजन शरीर में प्रवेश करते हैं, तो इन्हें विदेशी आक्रमणकारियों के रूप में पहचाना जाता है, जिससे इन्हें निष्क्रिय या समाप्त करने के लिए एक प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया उत्पन्न होती है।
• एंटीबॉडी: एंटीबॉडी, जिन्हें इम्युनोग्लोबुलिन (Ig) भी कहा जाता है, वे ग्लाइकोप्रोटीन हैं जो प्रतिरक्षा प्रणाली द्वारा विशिष्ट एंटीजन की उपस्थिति के जवाब में उत्पन्न होते हैं। एंटीबॉडी अत्यधिक विशिष्ट होती हैं और विशेष एंटीजन को पहचानने और उनसे बंधने के लिए डिज़ाइन की गई हैं। ये शरीर की रक्षा तंत्र में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं, क्योंकि ये एंटीजन को लक्षित और निष्क्रिय करती हैं। एंटीबॉडी विभिन्न तरीकों से कार्य कर सकती हैं, जैसे एंटीजन के हानिकारक प्रभावों को रोकना, उन्हें प्रतिरक्षा कोशिकाओं द्वारा नष्ट करने के लिए चिह्नित करना, या सीधे एंटीजन पर हमला करके उन्हें नष्ट करना।

एंटीजन वे पदार्थ या विषाक्तताएँ हैं जो शरीर की प्रतिरक्षा प्रणाली को उत्तेजित करती हैं, जिससे उनके खिलाफ एक प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया उत्पन्न होती है। एंटीजन के बारे में कुछ मुख्य बिंदु इस प्रकार हैं:

• एंटीजन की प्रकृति: एंटीजन विभिन्न प्रकार के पदार्थ हो सकते हैं, जैसे बैक्टीरिया, वायरस और अन्य सूक्ष्मजीव। ये विदेशी आक्रमणकारी अक्सर प्रतिरक्षा प्रणाली की प्रतिक्रिया के प्राथमिक लक्ष्य होते हैं। हालांकि, एंटीजन में गैर-माइक्रोबायल पदार्थ जैसे एलर्जेन (जैसे, पराग), खाद्य पदार्थों में कुछ प्रोटीन, और यहां तक कि विषैले सांपों के काटने के घटक भी शामिल हो सकते हैं।
• प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया: जब एंटीजन शरीर में प्रवेश करते हैं, तो इन्हें विदेशी और संभावित हानिकारक के रूप में पहचाना जाता है। यह पहचान शरीर की प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को आरंभ करती है, जिसका उद्देश्य इन एंटीजन को निष्क्रिय या समाप्त करना है।
• लिम्फोसाइट्स और एंटीबॉडी: लिम्फोसाइट्स, जो सफेद रक्त कोशिकाओं का एक प्रकार हैं, एंटीजन के प्रति प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया में केंद्रीय भूमिका निभाते हैं। एंटीजन के प्रति प्रतिक्रिया में, लिम्फोसाइट्स विशेष प्रोटीन उत्पन्न करते हैं जिन्हें एंटीबॉडी कहते हैं। ये एंटीबॉडी विशिष्ट एंटीजन से बंधने के लिए डिज़ाइन की गई हैं, जिससे उन्हें नष्ट करने के लिए चिह्नित किया जाता है।
• एंटीजन के प्रकार:
  • हेटेरोएंटीजन: ये एंटीजन शरीर के बाहर से उत्पन्न होते हैं और व्यक्ति के लिए विदेशी होते हैं। उदाहरणों में वायरस, बैक्टीरिया, प्रोटोजोआ और एलर्जेन शामिल हैं। अन्य लोगों से रक्तदान और खाद्य पदार्थों में कुछ प्रोटीन भी शरीर में हेयरोएंटीजन पेश कर सकते हैं।
  • ऑटोएंटीजन: ऑटोएंटीजन, जिसे आत्म-एंटीजन भी कहा जाता है, शरीर की अपनी कोशिकाओं द्वारा उत्पन्न होते हैं। ये आमतौर पर ऑटोइम्यून स्थितियों में प्रतिरक्षा प्रणाली द्वारा पहचाने और लक्षित किए जाते हैं। ऑटोइम्यून बीमारियों में, प्रतिरक्षा प्रणाली गलती से शरीर की अपनी कोशिकाओं और ऊतकों को विदेशी आक्रमणकारी के रूप में पहचानती है, जिससे इन ऑटोएंटीजन के खिलाफ प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया होती है।

एंटीबॉडी

एंटीबॉडीज़, जिन्हें इम्युनोग्लोबुलिन्स (Ig) भी कहा जाता है, प्रतिरक्षा प्रणाली के आवश्यक घटक हैं, जो शरीर की रक्षा करते हैं रोगजनक और विदेशी आक्रमणकारियों के खिलाफ। यहाँ एंटीबॉडीज़ के बारे में कुछ महत्वपूर्ण बिंदु दिए गए हैं:

• संरचना: एंटीबॉडीज़ Y-आकार के प्रोटीन होते हैं, और इन्हें B लिंफोसाइट्स या B सेल्स नामक श्वेत रक्त कोशिकाओं के एक प्रकार द्वारा उत्पन्न किया जाता है। ये प्रोटीन अत्यधिक विशेषीकृत होते हैं और विशिष्ट एंटीजन को पहचानने और उन्हें निष्क्रिय करने के लिए डिज़ाइन किए गए होते हैं।
• कार्य: एंटीबॉडीज़ प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया में कई महत्वपूर्ण कार्य करते हैं:
  • ये विशेष रूप से एंटीजन से बंधते हैं, जो विदेशी पदार्थ या रोगजनक होते हैं।
  • एंटीजन से बंधने के बाद, एंटीबॉडीज़ इसे अन्य प्रतिरक्षा कोशिकाओं, जैसे कि फैगोसायट्स द्वारा नष्ट करने के लिए टैग कर सकते हैं।
  • एंटीबॉडीज़ बैक्टीरिया या वायरस द्वारा उत्पादित जहर को निष्क्रिय कर सकते हैं, जिससे वे शरीर की कोशिकाओं को नुकसान नहीं पहुँचा पाते।
  • ये एंटीजन को स्वस्थ मेज़बान कोशिकाओं से जुड़ने और उन्हें संक्रमित करने से रोक सकते हैं, इस प्रकार संक्रमण के फैलाव को रोकते हैं।
• एंटीबॉडीज़ के प्रकार: शरीर में कई मुख्य प्रकार की एंटीबॉडीज़ (इम्युनोग्लोबुलिन्स) होती हैं, जिनमें से प्रत्येक का अपना विशेष कार्य होता है:
  • IgG: ये एंटीबॉडीज़ रक्त प्रवाह में सबसे प्रचुर मात्रा में होती हैं और दीर्घकालिक सुरक्षा प्रदान करती हैं। ये हानिकारक पदार्थों और रोगजनकों को डिटॉक्सिफाई करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं।
  • IgM: IgM एंटीबॉडीज़ पहले एंटीबॉडीज़ होती हैं जो B सेल्स द्वारा एंटीजन के प्रतिक्रिया में उत्पादित होती हैं। ये संक्रमण के प्रारंभिक चरणों में महत्वपूर्ण होती हैं।
  • IgA: IgA एंटीबॉडीज़ श्लेष्मा झिल्ली, लार, आँसू, और अन्य शारीरिक तरल पदार्थों में पाई जाती हैं। ये एंटीजन को एकत्र करने और उन्हें शरीर से बाहर निकालने में मदद करती हैं, जिससे स्थानीय रक्षा मिलती है।
  • IgE: IgE एंटीबॉडीज़ एलर्जी प्रतिक्रियाओं में शामिल होती हैं और परजीवियों के खिलाफ सुरक्षा में भूमिका निभाती हैं। ये त्वचा, फेफड़ों, और श्लेष्मा झिल्ली में छोटी मात्रा में उपस्थित होती हैं।
  • IgD: IgD एंटीबॉडीज़ B सेल्स से बंधती हैं और आवश्यकता पड़ने पर IgM एंटीबॉडीज़ को छोड़ने के लिए उन्हें संकेत देती हैं।
• विविध भूमिकाएँ: प्रत्येक प्रकार की एंटीबॉडी का प्रतिरक्षा प्रणाली में एक विशिष्ट कार्य होता है, जो संक्रमणों, विषाक्त पदार्थों, और एलर्जेन के खिलाफ शरीर की रक्षा में योगदान करता है। उनकी भूमिकाएँ त्वरित रक्षा से लेकर दीर्घकालिक प्रतिरक्षा तक भिन्न होती हैं।
• वितरण: एंटीबॉडीज़ शरीर के विभिन्न हिस्सों में पाई जाती हैं, जिसमें रक्त प्रवाह, श्लेष्मा सतहें, और अन्य शारीरिक तरल शामिल हैं। ये विभिन्न खतरों के खिलाफ सुरक्षा करने के लिए सामूहिक रूप से काम करती हैं।

एंटीजन और एंटीबॉडीज़ के बीच अंतर

mRNA वैक्सीन और पारंपरिक वैक्सीन के बीच का अंतर

• वैक्सीनेशन संक्रामक रोगों को रोकने और नियंत्रित करने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण है। यहां वैक्सीनेशन के काम करने के तरीके और पारंपरिक वैक्सीन और mRNA वैक्सीन के बीच के अंतर की व्याख्या दी गई है:

वैक्सीन कैसे काम करती हैं

• प्रतिरक्षा प्रणाली को प्रशिक्षित करना: वैक्सीनेशन का प्राथमिक लक्ष्य शरीर की प्रतिरक्षा प्रणाली को रोग पैदा करने वाले जीवाणुओं, जैसे कि वायरस या बैक्टीरिया, को पहचानने और उनके खिलाफ रक्षा करने के लिए प्रशिक्षित करना है। जब प्रतिरक्षा प्रणाली एक रोगाणु का सामना करती है, तो यह खतरे को समाप्त करने के लिए लक्षित प्रतिक्रिया उत्पन्न करती है।
• एंटीजन का परिचय: वैक्सीन में एंटीजन नामक पदार्थ होते हैं, जो आमतौर पर रोगाणु की सतह पर पाए जाने वाले प्रोटीन होते हैं। ये एंटीजन पूरे या निष्क्रिय रोगाणु हो सकते हैं, रोगाणु के टुकड़े (उप-इकाई वैक्सीन), या, mRNA वैक्सीन के मामले में, एक विशिष्ट वायरल प्रोटीन बनाने के लिए आनुवंशिक निर्देश हो सकते हैं।
• प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया: जब वैक्सीन प्रशासित की जाती है, तो प्रतिरक्षा प्रणाली एंटीजन को विदेशी आक्रमणकारियों के रूप में पहचानती है। इसके बाद, यह विशिष्ट एंटीबॉडी उत्पन्न करती है और इन एंटीजन को लक्षित और समाप्त करने के लिए प्रतिरक्षा कोशिकाओं को सक्रिय करती है।
• स्मृति कोशिकाएं: प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के बाद, शरीर स्मृति कोशिकाएं (स्मृति B कोशिकाएं और स्मृति T कोशिकाएं) बनाए रखता है जो विशिष्ट रोगाणु के एंटीजन को "याद" करती हैं। ये स्मृति कोशिकाएं प्रतिरक्षा प्रणाली को वास्तविक रोगाणु के संपर्क में आने पर तेजी से और प्रभावी रूप से प्रतिक्रिया करने की अनुमति देती हैं।

• पारंपरिक वैक्सीन पूरे रोगाणु के छोटे या निष्क्रिय डोज़ या रोगाणु से विशिष्ट प्रोटीन का उपयोग करती हैं। इन एंटीजन को शरीर में प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को प्रोत्साहित करने के लिए पेश किया जाता है। उदाहरणों में खसरा, मंप्स, और रूबेला (MMR) वैक्सीन और हेपेटाइटिस B वैक्सीन शामिल हैं।

mRNA वैक्सीन

mRNA वैक्सीन, जैसे कि COVID-19 mRNA वैक्सीन (Pfizer-BioNTech और Moderna), अलग तरीके से काम करते हैं। ये सीधे एंटीजन पेश करने के बजाय, एक छोटे से संदेशवाहक RNA (mRNA) का उपयोग करते हैं जो एक वायरल प्रोटीन को कोड करता है। जब वैक्सीन का mRNA कोशिकाओं में प्रवेश करता है, तो यह कोशिकाओं को एक विशिष्ट वायरल प्रोटीन (जो आमतौर पर वायरस की सतह पर पाया जाने वाला स्पाइक प्रोटीन होता है) बनाने के लिए निर्देशित करता है। यह प्रोटीन हानिरहित होता है और बीमारी का कारण नहीं बन सकता। प्रतिरक्षा प्रणाली इस नए उत्पादित वायरल प्रोटीन को विदेशी के रूप में पहचानती है और एक प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया उत्पन्न करती है, जिसमें एंटीबॉडी और मेमोरी कोशिकाएं बनती हैं। भविष्य में, यदि व्यक्ति असली वायरस का सामना करता है, तो उनकी प्रतिरक्षा प्रणाली पहले से ही इसे पहचानने और इससे लड़ने के लिए तैयार होती है।

mRNA वैक्सीनों का कार्यप्रणाली

• संश्लेषित mRNA उत्पादन: वैज्ञानिक वायरस द्वारा इसके संक्रामक प्रोटीन बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले mRNA (संदेशवाहक RNA) का एक संश्लेषित संस्करण बनाते हैं। यह संश्लेषित mRNA एक विशिष्ट वायरल प्रोटीन को कोड करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो अक्सर वायरस का हानिरहित हिस्सा होता है, जैसे कि वायरस की सतह पर पाया जाने वाला स्पाइक प्रोटीन।
• मानव शरीर में वितरण: संश्लेषित mRNA को टीकाकरण के माध्यम से मानव शरीर में प्रवेश कराया जाता है। इसे मानव कोशिकाओं में प्रवेश करने और इसे संरक्षित करने के लिए लिपिड नैनोपार्टिकल्स में संकुचित किया जा सकता है।
• कोशिकीय प्रोटीन उत्पादन: एक बार कोशिकाओं के अंदर, संश्लेषित mRNA कोशिकाओं को mRNA द्वारा कोडित वायरल प्रोटीन बनाने के लिए निर्देश देता है। कोशिका की मशीनरी इस आनुवंशिक जानकारी को पढ़ती है और वायरल प्रोटीन को असेंबल करना शुरू करती है।
• वायरल प्रोटीन का निर्माण, वायरस नहीं: महत्वपूर्ण बात यह है कि उत्पादित वायरल प्रोटीन व्यक्तिगत घटक होते हैं और पूर्ण वायरस बनाने के लिए असेंबल नहीं होते हैं। इसका मतलब है कि वे एक पूर्ण कार्यात्मक वायरस नहीं बना सकते या बीमारी का कारण नहीं बन सकते।
• प्रतिरक्षा प्रणाली का सक्रियण: प्रतिरक्षा प्रणाली इन वायरल प्रोटीन को विदेशी आक्रमणकारियों के रूप में पहचानती है, भले ही वे वायरस के हानिरहित टुकड़े हों। इसके जवाब में, प्रतिरक्षा प्रणाली एक रक्षात्मक प्रतिक्रिया उत्पन्न करती है, जिसमें एंटीबॉडी का उत्पादन और प्रतिरक्षा कोशिकाओं का सक्रियण शामिल होता है।
• मेमोरी कोशिकाएं: पारंपरिक वैक्सीन की तरह, mRNA वैक्सीन भी मेमोरी कोशिकाओं (मेमोरी B कोशिकाएं और मेमोरी T कोशिकाएं) का उत्पादन उत्तेजित करते हैं। ये मेमोरी कोशिकाएं वायरल प्रोटीन को "याद" रखती हैं, जो दीर्घकालिक प्रतिरक्षा प्रदान करती हैं।
• भविष्य के संक्रमणों के खिलाफ सुरक्षा: यदि टीकाकृत व्यक्ति बाद में असली वायरस के संपर्क में आता है, तो उनकी प्रतिरक्षा प्रणाली इसे पहचानने और इसके खिलाफ त्वरित प्रतिक्रिया देने के लिए तैयार होती है। यह संक्रमण को रोकने या बीमारी की गंभीरता को कम करने में मदद करता है।

mRNA आधारित वैक्सीन के उपयोग के लाभ

सुरक्षा: mRNA टीके सुरक्षित माने जाते हैं क्योंकि इन टीकों में प्रयुक्त mRNA संक्रामक और गैर-एकीकृत होता है। यह प्राप्तकर्ता के DNA को परिवर्तित नहीं कर सकता या उस बीमारी का कारण नहीं बन सकता है जिसके खिलाफ इसे सुरक्षा प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसके अतिरिक्त, mRNA एक अस्थायी अणु है जिसे प्रोटीन संश्लेषण का कार्य पूरा होने पर कोशिका तंत्र द्वारा स्वाभाविक रूप से विघटित किया जाता है।

उच्च प्रभावशीलता: mRNA टीके अत्यधिक प्रभावशाली होते हैं क्योंकि ये कोशिकाओं को सीधे साइटोप्लाज्म में लक्षित वायरल प्रोटीन उत्पन्न करने के लिए निर्देशित करते हैं। इससे एक मजबूत इम्यून प्रतिक्रिया उत्पन्न होती है, जिसमें एंटीबॉडी का उत्पादन और इम्यून कोशिकाओं का सक्रियण शामिल होता है, जो वायरस के खिलाफ प्रभावी सुरक्षा प्रदान करता है।

कृत्रिम स्वभाव: mRNA टीके पूरी तरह से कृत्रिम होते हैं, अर्थात् इनका आधार संक्रामक एजेंटों जैसे वायरस या बैक्टीरिया के विकास पर नहीं होता है। यह कुछ पारंपरिक टीकों के विपरीत है जो अंडों जैसे मेज़बान जीवों में वायरस या बैक्टीरिया की खेती की आवश्यकता होती है। चूंकि mRNA टीके कृत्रिम हैं, इन्हें तेजी से और सस्ते में निर्मित किया जा सकता है।

तेज़ विकास: mRNA टीकों को बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली तकनीक टीके के विकास को तेज़ बनाती है। जब एक वायरस का आनुवंशिक अनुक्रम ज्ञात होता है, तो वैज्ञानिक जल्दी से संबंधित mRNA टीके को डिज़ाइन और उत्पादन कर सकते हैं। यह तेज़ विकास क्षमता COVID-19 जैसी उभरती संक्रामक बीमारियों के प्रति प्रतिक्रिया देने में महत्वपूर्ण साबित हुई।

सुलभता: उनके कृत्रिम स्वभाव और कुशल निर्माण प्रक्रिया के कारण, mRNA टीकों की व्यापक पहुंच होने की संभावना है। यह वैश्विक टीकाकरण अभियानों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह मांग को पूरा करने के लिए टीकों की बड़ी मात्रा में उत्पादन को सक्षम बनाता है।