मलेरिया के परजीवियों के छिपे हुए जीनोम का नक्शा सामने आया

आसान शब्दों में

शोधकर्ताओं ने मलेरिया के तीन तरह के परजीवियों के जीनोम के नक्शे सीधे मरीजों के खून से बनाए। उन्हें प्रयोगशाला में पालने की जरूरत नहीं पड़ी। इन नक्शों से उन हिस्सों को समझना आसान हुआ है जिन्हें पहले पढ़ना मुश्किल था। इससे यह जानने में मदद मिल सकती है कि परजीवी शरीर की सुरक्षा से कैसे बचते हैं और बीमारी की पहचान व निगरानी कैसे बेहतर हो सकती है।

कुछ मलेरिया परजीवी अब तक कम क्यों समझे गए?

मलेरिया पर शोध का बड़ा हिस्सा प्लास्मोडियम फाल्सिपेरम पर केंद्रित रहा है, क्योंकि बीमारी से होने वाली अधिकतर मौतों के लिए यही परजीवी जिम्मेदार है। लेकिन इसका यह मतलब नहीं कि बाकी परजीवी कम अहम हैं। प्लास्मोडियम ओवाले और प्लास्मोडियम मलेरिये भी बीमारी का बोझ बढ़ाते हैं और लंबे समय तक संक्रमण बनाए रख सकते हैं। जिन इलाकों में फाल्सिपेरम का संक्रमण घट रहा हो, वहां भी ये परजीवी मौजूद रह सकते हैं। इसलिए मलेरिया पर काबू पाने की कोशिशों का आकलन करने के लिए इनके बारे में जानना जरूरी है।

परजीवियों को समझने के लिए उनके जीनोम की सटीक जानकारी चाहिए, लेकिन जिन प्रजातियों को प्रयोगशाला में बढ़ाना मुश्किल हो, उनसे यह जानकारी जुटाना चुनौतीपूर्ण है। उपलब्ध जीनोम अगर टुकड़ों में बँटे हों, तो यह पता लगाना कठिन हो सकता है कि आनुवंशिक सामग्री के हिस्से किस क्रम में आते हैं या कुछ जीन और उनके समूह कहाँ स्थित हैं। इसलिए जीनोम का संदर्भ सिर्फ लंबा क्रम होने से उपयोगी नहीं बनता; उसे इस तरह व्यवस्थित होना चाहिए कि जीनों की जगह और गुणसूत्रों के भीतर उनके आपसी संबंध साफ दिखें।

शोध दल ने दो कम अध्ययन की गई प्रजातियों के लिए अधिक पूरे नक्शे तैयार करने पर ध्यान दिया और साथ ही फाल्सिपेरम के भी उच्च गुणवत्ता वाले नक्शे बनाए। तीनों प्रजातियों को शामिल करने से अलग-अलग परजीवियों के जीनोम की तुलना करना संभव हुआ। चूँकि नमूने एक ही इलाके से जुटाए गए थे, इसलिए शोधकर्ता हर प्रजाति को अलग-थलग देखने के बजाय उनके बीच समानताओं और बदलावों का अध्ययन कर सके।

मरीजों के नमूनों से गुणसूत्रों का नक्शा

वेलकम सेंगर संस्थान और माली के परजीवी एवं सूक्ष्मजीव अनुसंधान तथा प्रशिक्षण केंद्र के शोधकर्ताओं ने माली के फलादी में मलेरिया से स्वाभाविक रूप से संक्रमित लोगों के खून के नमूने जुटाए। प्रयोगशाला में पाले गए परजीवियों से शुरुआत करने के बजाय, दल ने सीधे मरीजों के नमूनों से परजीवियों की आनुवंशिक सामग्री निकाली। कुल मिलाकर, 8 लोगों के नमूनों से परजीवियों के जीनोम के नक्शे तैयार किए गए।

जीनोम पढ़ने से पहले परजीवी की आनुवंशिक सामग्री को खून के बाकी हिस्सों से अलग करना जरूरी था। इसके लिए शोधकर्ताओं ने इंसानी सफेद रक्त कोशिकाएँ और ऐसी लाल रक्त कोशिकाएँ हटाईं जिनमें संक्रमण नहीं था। इससे नमूने में परजीवी से आया डीएनए अधिक केंद्रित हुआ। यह तरीका परजीवी के आनुवंशिक संकेतों को साफ करने में मदद करता है, खासकर तब जब उसकी आनुवंशिक सामग्री बहुत कम मात्रा में उपलब्ध हो।

इसके बाद दल ने कम मात्रा में आनुवंशिक सामग्री के साथ काम करने के लिए बनी लंबी-पठन वाली PacBio Ultra-Low-Input HiFi तकनीक से जीनोम के क्रम पढ़े। लंबे पठन इसलिए उपयोगी होते हैं कि उनसे दूर-दूर स्थित हिस्सों के क्रम को जोड़ना आसान हो जाता है। इसके उलट, छोटे-छोटे टुकड़ों को पढ़ने पर जटिल क्षेत्रों में यह समझना मुश्किल हो सकता है कि वे एक-दूसरे से कैसे जुड़ते हैं।

गुणसूत्रों की पूरी व्यवस्था समझने के लिए शोधकर्ताओं ने Hi-C तकनीक भी इस्तेमाल की। यह तरीका कोशिका के भीतर डीएनए के उन हिस्सों की पहचान करता है जो एक-दूसरे के पास आते हैं। इससे पता चलता है कि कौन-से हिस्से एक ही गुणसूत्र की बनावट से जुड़े हैं और वे एक-दूसरे के मुकाबले कहाँ स्थित हैं। लंबे पठन से मिली जानकारी को इन निकटता के संकेतों के साथ जोड़कर दल जीनोम के अलग-अलग टुकड़ों से आगे बढ़ा और गुणसूत्रों के अधिक पूरे नक्शे बना सका।

गुणसूत्रों के सिरों पर क्या मिला?

इस काम की एक बड़ी उपलब्धि गुणसूत्रों के सिरों के पास स्थित उन क्षेत्रों को पढ़ पाना था जिन्हें उप-टेलोमेरिक क्षेत्र कहा जाता है। पहले के अधूरे जीनोम संदर्भों में ये हिस्से अक्सर पढ़े नहीं जा सके थे। इसकी एक वजह यह है कि इनमें डीएनए के दोहराव वाले क्रम और दूर-दूर तक फैले जीन समूह मौजूद होते हैं, जिनके कारण आनुवंशिक सामग्री को सही क्रम में रखना और पढ़ना कठिन हो जाता है।

इन सिरों का महत्व सिर्फ उनकी जगह तक सीमित नहीं है। इनमें जीनों के ऐसे परिवार हैं जो परजीवी और इंसान के बीच होने वाली परस्पर क्रिया से जुड़े हैं। इनका अध्ययन यह समझने में मदद कर सकता है कि संक्रमण लंबे समय तक कैसे बना रहता है, परजीवी कैसे फैलते हैं और वे शरीर की प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया से कैसे बच निकलते हैं। जब इन क्षेत्रों का नक्शा अधिक साफ हो, तो शोधकर्ता उन जीनों को भी जाँच सकते हैं जो पहले के संदर्भों में गायब थे या अधूरे दर्ज थे। फिर वे अलग-अलग प्रजातियों और नमूनों में उनकी तुलना कर सकते हैं।

प्लास्मोडियम ओवाले वॉलिकेरी के जीनोम में शोधकर्ताओं को PIR परिवार के 2,000 से अधिक जीन मिले। ये जीन इस परजीवी के जीनोम के करीब एक चौथाई हिस्से में फैले हैं, जो उसकी आनुवंशिक सामग्री में इस परिवार के बड़े विस्तार को दिखाता है। यह खोज इन जीनों के काम और परजीवी की विशेषताओं से उनके संबंध का अध्ययन करने के लिए आधार देती है। हालाँकि, इससे यह साबित नहीं होता कि हर जीन का काम पहले ही तय हो चुका है।

एक ही इलाके से जुटाए गए परजीवियों की तुलना में गुणसूत्रों के सिरों के पास बड़े पैमाने पर आनुवंशिक बदलाव भी दिखे। इससे यह संभावना सामने आई कि आनुवंशिक सामग्री की पुनर्व्यवस्था उन अणुओं में विविधता लाने में मदद कर सकती है जिनके जरिए परजीवी इंसानी शरीर के संपर्क में आते हैं। यह विविधता इस बात से जुड़ी हो सकती है कि प्रतिरक्षा तंत्र परजीवी को किस तरह पहचानता है। मगर इन प्रक्रियाओं को ठीक-ठीक समझने के लिए आगे और अध्ययन करना होगा।

आनुवंशिक बदलाव से परजीवी के बच निकलने की पड़ताल

गुणसूत्रों के सिरों के पास मौजूद जीनों को ऐसे हिस्से माना जा सकता है जो तेजी से बदलते रहते हैं। नमूनों की तुलना से पता चला कि ये क्षेत्र पूरी तरह स्थिर नहीं हैं: इनमें जीनों की व्यवस्था और आनुवंशिक सामग्री बदल सकती है। शोध के पहले लेखक सुनील दुगा ने बताया कि अधिक पूरे नक्शों से गुणसूत्रों के सिरों पर जीन परिवारों का बड़ा विस्तार सामने आया। उन्होंने यह भी कहा कि इन जगहों पर आनुवंशिक सामग्री में बदलाव परजीवियों को ढलने और इंसानी शरीर की सुरक्षा से बचने में मदद कर सकता है।

यह विचार इसलिए अहम है कि परजीवी और उसके मेजबान के बीच का संबंध अलग-थलग नहीं होता। अगर इस संपर्क से जुड़े जीन बदलें, तो प्रतिरक्षा तंत्र के सामने आने वाले परजीवी के गुण या संक्रमण के बने रहने का तरीका भी बदल सकता है। फिर भी, केवल जीनोम के नक्शे यह साबित नहीं करते कि कोई खास बदलाव सीधे प्रतिरक्षा से बचने का कारण बनता है। वे अधिक सटीक जानकारी और जाँचे जा सकने वाले सवाल देते हैं। साथ ही, वे शोधकर्ताओं को नमूनों के बीच बदलावों की जगह पहचानने और उनकी तुलना करने में मदद करते हैं।

तीनों प्रजातियों के जीनोम के संदर्भ उपलब्ध होने से विकास और आनुवंशिक विविधता की तुलना भी अधिक मजबूत आधार पर की जा सकती है। पहले जहाँ जटिल क्षेत्र नक्शे से गायब रह जाते थे, अब उन्हें गुणसूत्र के पूरे संदर्भ में देखा जा सकता है। शोधकर्ता प्लास्मोडियम ओवाले, प्लास्मोडियम मलेरिये और प्लास्मोडियम फाल्सिपेरम के जीन परिवारों में अंतर जाँच सकते हैं। इससे परजीवियों के लंबे समय तक बने रहने, फैलने और विविध होने पर शोध में मदद मिलेगी—ऐसे पहलुओं को अधूरे आनुवंशिक आँकड़ों के आधार पर समझना कठिन होता है।

जीनोम के नक्शों से बेहतर जांच और निगरानी तक

इन नक्शों का महत्व जीवविज्ञान के बुनियादी अध्ययन से आगे भी जाता है। उच्च गुणवत्ता वाले जीनोम के नक्शे आणविक जाँचों को बेहतर बनाने में मदद कर सकते हैं। इन जाँचों में नमूने के भीतर परजीवी की आनुवंशिक सामग्री खोजी जाती है। नक्शा जितना पूरा होगा, शोधकर्ता उतनी ही बेहतर तरह से ऐसे हिस्से चुन पाएँगे जिनसे अलग-अलग प्रजातियों की पहचान हो सके। इससे केवल मलेरिया के एक ही परजीवी के बारे में उपलब्ध जानकारी पर निर्भर रहने से बचने में भी मदद मिल सकती है।

इसकी जरूरत इसलिए है कि फाल्सिपेरम के अलावा मलेरिया पैदा करने वाले परजीवियों का पता लगाना कठिन हो सकता है। वे उन इलाकों में भी मौजूद रह सकते हैं जहाँ फाल्सिपेरम का फैलाव घट चुका हो। अगर निगरानी व्यवस्था में इन प्रजातियों को साफ तौर पर शामिल न किया जाए, तो बीमारी के फैलाव की तस्वीर में मौजूद सभी परजीवी नजर नहीं आएँगे। नए आनुवंशिक आँकड़े निगरानी का दायरा बढ़ाने और अलग-अलग समुदायों तथा नमूनों में परजीवियों के बदलावों पर बेहतर नजर रखने में मदद कर सकते हैं।

ये जीनोम के नक्शे इलाज के संभावित लक्ष्य खोजने और परजीवी समूहों पर इलाज तथा नियंत्रण के उपायों के असर का अध्ययन करने में भी सहायक हो सकते हैं। अलग-अलग समय या नमूनों के जीनोम की तुलना से ऐसे बदलाव सामने आ सकते हैं जिन पर आगे नजर रखना जरूरी हो, जिनमें दवाओं के प्रति प्रतिरोध से जुड़े बदलाव भी शामिल हैं। हालाँकि, इस अध्ययन में दवाओं के प्रति प्रतिरोध के किसी नए बदलाव की खोज का दावा नहीं किया गया है और न ही कोई तैयार इलाज पेश किया गया है। यह ऐसा आनुवंशिक संसाधन उपलब्ध कराता है जिसका उपयोग आगे इन सवालों की बेहतर जाँच के लिए किया जा सकता है।

वेलकम सेंगर संस्थान की वरिष्ठ शोधकर्ता मारा लोनिकज़ाक का मानना है कि इन कम अध्ययन की गई प्रजातियों के जीनोम के मानक नक्शे उपलब्ध कराना मलेरिया अनुसंधान की एक अहम कमी दूर करता है। इसका असर नियंत्रण की योजना बनाने पर भी पड़ता है। समुदाय में कौन-सी प्रजातियाँ मौजूद हैं, यह जानना और उनके जीनोम की तुलना कर पाना बीमारी की अधिक पूरी तस्वीर बनाने में मदद करता है—ऐसी तस्वीर जो केवल फाल्सिपेरम पर केंद्रित न हो।

मलेरिया अनुसंधान में अगला कदम

यह अध्ययन एक नया संसाधन देता है, लेकिन इन परजीवियों से जुड़े सभी सवालों के जवाब नहीं देता। जीनोम के नक्शे उन हिस्सों तक पहुँच देते हैं जो पहले छिपे हुए थे, फिर भी दूर-दूर तक फैले जीन परिवारों का काम और संक्रमण तथा प्रतिरक्षा पर उनका असर समझने के लिए और शोध की जरूरत है। एक ही इलाके के 8 लोगों के नमूनों की तुलना आनुवंशिक अध्ययन के लिए अहम शुरुआत है, लेकिन दूसरे इलाकों में परजीवियों की विविधता समझने के लिए नमूनों का दायरा बढ़ाना भी जरूरी होगा।

इस तरीके की खासियत यह दिखाना है कि स्वाभाविक संक्रमण के नमूनों से गुणसूत्रों के नक्शे बनाए जा सकते हैं और इसके लिए परजीवियों को प्रयोगशाला में लगातार बढ़ाना जरूरी नहीं। इसका मतलब यह नहीं कि दूसरे औजारों और तरीकों की जरूरत खत्म हो गई है। लेकिन यह उन प्रजातियों का अध्ययन करने का व्यावहारिक रास्ता खोलता है जिन्हें बढ़ाना कठिन है। जीनोम के बेहतर नक्शे मिलने पर शोधकर्ता परजीवियों के बीच के अंतर पर नए सवाल जाँच सकते हैं और उन बदलावों पर नजर रख सकते हैं जो जाँच या बीमारी पर नियंत्रण को प्रभावित कर सकते हैं।

कम अध्ययन की गई प्रजातियों को आनुवंशिक निगरानी में शामिल करना इसलिए भी जरूरी है कि मलेरिया पर काबू पाने के लिए बीमारी पैदा करने वाली सभी प्रजातियों की विविधता पर ध्यान देना जरूरी है, सिर्फ सबसे चर्चित प्रजाति पर नहीं। यदि प्लास्मोडियम ओवाले और प्लास्मोडियम मलेरिये के जीनोम के नक्शे या निगरानी प्रणालियों में शामिल न हों, तो बीमारी के बने रहने और फैलने के कुछ पहलू अस्पष्ट रह सकते हैं। यह अध्ययन जीनोम के अधिक पूरे नक्शे देकर इस कमी को घटाने और आगे के शोध के लिए मजबूत आधार बनाने में मदद करता है।

निष्कर्ष

वेलकम सेंगर संस्थान और माली के परजीवी एवं सूक्ष्मजीव अनुसंधान तथा प्रशिक्षण केंद्र की टीम ने फलादी में मलेरिया से संक्रमित 8 लोगों के खून से प्लास्मोडियम की तीन प्रजातियों के जीनोम के उच्च गुणवत्ता वाले नक्शे तैयार किए। लंबे पठन और Hi-C तकनीक की मदद से आनुवंशिक सामग्री को गुणसूत्रों के स्तर पर व्यवस्थित किया गया और उनके सिरों के पास के कठिन क्षेत्रों तक पहुँच बनाई गई। प्रमुख निष्कर्षों में प्लास्मोडियम ओवाले वॉलिकेरी में PIR परिवार के 2,000 से अधिक जीनों का मिलना शामिल है, जो उसके जीनोम के करीब एक चौथाई हिस्से में फैले हैं। गुणसूत्रों के सिरों पर बड़े आनुवंशिक बदलाव भी सामने आए। ये निष्कर्ष मलेरिया का तुरंत इलाज नहीं देते, लेकिन कम अध्ययन की गई प्रजातियों को बेहतर ढंग से समझने, जाँच और निगरानी सुधारने, इलाज के संभावित लक्ष्य खोजने और परजीवियों पर नियंत्रण के उपायों के असर को देखने के लिए उपयोगी आधार तैयार करते हैं।