शोध ने एंटीबायोटिक उपचार के लिए नया रोडमैप पेश किया

Tel Aviv: एक नए इज़राइली अध्ययन ने सूक्ष्मजीव विज्ञान की सबसे प्रचलित मान्यताओं में से एक को चुनौती दी है: कि जीवाणु मुख्य रूप से निष्क्रिय अवस्था में जाकर एंटीबायोटिक दवाओं से बच जाते हैं । शोध से पता चलता है कि एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति प्रतिरोधक क्षमता एक एकल जैविक घटना नहीं है, बल्कि यह दो मौलिक रूप से भिन्न वृद्धि-अवरुद्ध अवस्थाओं से उत्पन्न होती है। यह खोज वर्षों से चले आ रहे विरोधाभासी निष्कर्षों को सुलझाने में मदद करती है और बार-बार होने वाले संक्रमणों को रोकने के नए रास्ते खोलती है।

एंटीबायोटिक्स बैक्टीरिया की वृद्धि और विभाजन से जुड़ी प्रक्रियाओं को बाधित करके उन्हें खत्म करने के लिए बनाई जाती हैं। फिर भी, कई संक्रमणों में, बैक्टीरिया कोशिकाओं का एक छोटा समूह उपचार के बाद भी जीवित रहता है और बाद में बीमारी को फिर से शुरू कर देता है। एंटीबायोटिक परसिस्टेंस के नाम से जानी जाने वाली यह घटना, उपचार की विफलता और बीमारी के दोबारा होने का एक प्रमुख कारण है, भले ही बैक्टीरिया दवाओं के प्रति कोई आनुवंशिक प्रतिरोध न दिखाते हों।

दशकों से, बैक्टीरिया के लंबे समय तक जीवित रहने का कारण सुप्तावस्था को माना जाता रहा है, यानी वे एक नियंत्रित तरीके से अपनी वृद्धि रोक देते हैं और एक स्थिर, नींद जैसी अवस्था में चले जाते हैं जो उन्हें एंटीबायोटिक दवाओं से बचाती है। लेकिन यरूशलेम के हिब्रू विश्वविद्यालय में पीएचडी छात्र आदि रोटेम के नेतृत्व में प्रोफेसर नताली बालाबन की देखरेख में किए गए नए शोध से पता चलता है कि यह व्याख्या वास्तविकता का केवल एक हिस्सा ही दर्शाती है।

इस अध्ययन से पता चलता है कि एंटीबायोटिक दवाओं के प्रभाव में उच्च उत्तरजीविता दो अलग-अलग शारीरिक अवस्थाओं से उत्पन्न हो सकती है, न कि केवल निष्क्रियता के विभिन्न रूपों से। एक अवस्था नियंत्रित वृद्धि अवरोध के क्लासिक मॉडल के अनुरूप है, जिसमें बैक्टीरिया सक्रिय रूप से अपने चयापचय को धीमा करते हैं और आंतरिक स्थिरता बनाए रखते हैं। दूसरी अवस्था मौलिक रूप से भिन्न है: एक बाधित, अविनियमित वृद्धि अवरोध, जिसमें कोशिकाएं नियंत्रित रूप से बंद होने के बजाय एक निष्क्रिय अवस्था में जाकर जीवित रहती हैं। ये निष्कर्ष हाल ही में पीयर-रिव्यू जर्नल साइंस एडवांसेज में प्रकाशित हुए हैं।

"हमने पाया कि बैक्टीरिया दो बिल्कुल अलग-अलग रास्तों से एंटीबायोटिक दवाओं से बच सकते हैं ," बालाबन ने कहा। "एक बार जब आप यह समझ लेते हैं कि ये अलग-अलग अवस्थाएँ हैं, तो साहित्य में मौजूद कई विरोधाभास अचानक समझ में आने लगते हैं।"

नियंत्रित अवस्था में, जीवाणु जानबूझकर एक संरक्षित अवस्था में चले जाते हैं। चूंकि कई एंटीबायोटिक्स प्रभावी होने के लिए सक्रिय वृद्धि पर निर्भर करते हैं, इसलिए इन निष्क्रिय कोशिकाओं को नष्ट करना कठिन होता है। यह तंत्र लंबे समय से दृढ़ता के बारे में सोच पर हावी रहा है और इसने इस क्षेत्र में प्रयोगात्मक दृष्टिकोणों को आकार दिया है।

हालांकि, यह असंक्रमित अवस्था उस धारणा को चुनौती देती है। इस अवस्था में, बैक्टीरिया शांतिपूर्वक अपनी रक्षा नहीं कर रहे होते हैं, बल्कि कोशिकीय नियंत्रण में व्यापक हानि प्रदर्शित करते हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि इन कोशिकाओं में झिल्ली समरूपता (मेम्ब्रेन होमियोस्टेसिस) बिगड़ी हुई होती है, जो कोशिका अखंडता को बनाए रखने के लिए आवश्यक एक मूलभूत कार्य है। इस शिथिलता के बावजूद, कोशिकाएं एंटीबायोटिक के संपर्क में आने के बाद भी जीवित रह सकती हैं और बाद में ठीक हो जाती हैं, जिससे यह सिद्ध होता है कि निरंतरता के लिए व्यवस्थित निष्क्रियता आवश्यक नहीं है।

यह अंतर्दृष्टि दृढ़ता अनुसंधान में लंबे समय से चली आ रही एक समस्या का समाधान करती है। वर्षों से, अध्ययनों ने दृढ़ता कोशिकाओं के बारे में विरोधाभासी अवलोकन प्रस्तुत किए हैं, कुछ प्रयोगों में उन्हें चयापचय रूप से निष्क्रिय बताया गया है, जबकि अन्य में उन्हें अत्यधिक अव्यवस्थित बताया गया है। लेखकों के अनुसार, ये विसंगतियां संभवतः इसलिए उत्पन्न हुईं क्योंकि शोधकर्ता अनजाने में विकास अवरोध की विभिन्न अवस्थाओं का अध्ययन कर रहे थे और उन्हें एक ही घटना मान रहे थे।

शोधकर्ताओं ने कहा, "लोग अक्सर दृढ़ता के एक विशिष्ट संकेत की तलाश कर रहे थे, लेकिन हम देखते हैं कि बैक्टीरिया एंटीबायोटिक उपचार से बचने के कम से कम दो जैविक रूप से भिन्न तरीके अपना सकते हैं।"

इस अंतर के व्यावहारिक निहितार्थ हैं। जहां विनियमित निष्क्रिय कोशिकाएं व्यापक रूप से संरक्षित होती हैं, वहीं बाधित कोशिकाओं में विशिष्ट कमजोरियां पाई जाती हैं। अध्ययन से पता चलता है कि उनकी क्षतिग्रस्त झिल्लियों का चिकित्सीय रूप से उपयोग किया जा सकता है, जिससे वे उन उपचारों के प्रति संवेदनशील हो जाती हैं जो पारंपरिक निष्क्रिय कोशिकाओं को प्रभावित नहीं करते।

एंटीबायोटिक दवाओं का लंबे समय तक असर बने रहना बार-बार होने वाले संक्रमणों में भूमिका निभाता है, जिनमें दीर्घकालिक मूत्र मार्ग संक्रमण से लेकर चिकित्सा प्रत्यारोपण से जुड़े संक्रमण शामिल हैं। यह दर्शाते हुए कि यह असर किसी एक लक्ष्य तक सीमित नहीं है, बल्कि विभिन्न शारीरिक अवस्थाओं का एक समूह है, ये निष्कर्ष बताते हैं कि भविष्य में उपचारों को विभिन्न प्रकार के असर पैदा करने वाले कारकों को समाप्त करने के लिए अलग-अलग रणनीतियों को मिलाकर तैयार करने की आवश्यकता हो सकती है।

इन अंतरों को उजागर करने के लिए, टीम ने गणितीय मॉडलिंग को उच्च-रिज़ॉल्यूशन प्रायोगिक दृष्टिकोणों के साथ संयोजित किया, जिसमें जीन अभिव्यक्ति को ट्रैक करने के लिए ट्रांसक्रिप्टोमिक्स, ऊष्मा उत्पादन के माध्यम से चयापचय गतिविधि को मापने के लिए माइक्रोकेलोरीमेट्री और व्यक्तिगत जीवाणु कोशिकाओं के वास्तविक समय अवलोकन की अनुमति देने वाले माइक्रोफ्लुइडिक सिस्टम शामिल हैं। इन विधियों ने विनियमित और बाधित वृद्धि अवरोध को अलग करने वाले स्पष्ट संकेत प्रकट किए।

इस अध्ययन के परिणामस्वरूप, वैज्ञानिकों ने सभी बचे हुए बैक्टीरिया को नष्ट करने वाली एक "जादुई" दवा बनाने की कोशिश करने के बजाय, अब ऐसे उपचार तैयार किए हैं जो प्रत्येक बैक्टीरिया की जीवित रहने की रणनीति से अलग-अलग निपटते हैं। कुछ बैक्टीरिया जानबूझकर अपनी गति धीमी करके और छिपकर जीवित रहते हैं, जबकि अन्य क्षतिग्रस्त और अस्थिर अवस्था में जीवित रहते हैं। इस अंतर को जानने से उन्हें अधिक सटीक रूप से लक्षित करना संभव हो जाता है।

इसका एक अन्य अनुप्रयोग मौजूदा एंटीबायोटिक दवाओं का बेहतर उपयोग करना है । उपचारों को इस प्रकार संयोजित किया जा सकता है कि एक दवा सक्रिय रूप से बढ़ रहे बैक्टीरिया को नष्ट कर दे, दूसरी सुप्त बैक्टीरिया को सक्रिय कर दे और तीसरी क्षतिग्रस्त झिल्लियों वाली कमजोर कोशिकाओं पर हमला करे।

इन निष्कर्षों से यह समझने में भी मदद मिलती है कि कुछ दवाएं प्रयोगशाला में कारगर क्यों दिखती हैं लेकिन वास्तविक रोगियों पर असफल क्यों हो जाती हैं। एक उपचार एक प्रकार के जीवित बैक्टीरिया के खिलाफ तो कारगर हो सकता है लेकिन दूसरे पर नहीं। इस नई समझ के साथ, शोधकर्ता दवाओं का अधिक यथार्थवादी परीक्षण कर सकते हैं।

इस अध्ययन से ऐसे नए उपचारों के रास्ते भी खुलते हैं जो पूरी तरह से एंटीबायोटिक दवाओं पर निर्भर नहीं होते । बचे हुए कुछ जीवाणु विशेष रूप से नाजुक होते हैं, खासकर उनकी बाहरी झिल्लियों में। इन कमजोरियों का फायदा उठाने वाली चिकित्सा पद्धतियां एंटीबायोटिक प्रतिरोध को बढ़ाए बिना संक्रमण को दूर करने में मदद कर सकती हैं ।