Epistasis facilitates the long-term antigenic evolution of the influenza B virus hemagglutinin
यह अध्ययन प्रकट करता है कि 80 वर्षों से अधिक के मानव परिसंचरण के दौरान, इन्फ्लुएंजा बी वायरस हेमाग्लगुटिनिन जटिल एपिस्टैटिक नेटवर्क के माध्यम से विकसित होता है जो आवर्ती उत्परिवर्तनों के माध्यम से एंटीजेनिक ड्रिफ्ट को सक्षम करते हुए वायरल फिटनेस को बनाए रखते हैं, जो इन्फ्लुएंजा A(H3N2) विकास के साथ समानताओं और उससे भिन्न अंतरों दोनों को रेखांकित करता है।
मूल पेपर CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। यह एक ऐसे प्रीप्रिंट की AI से तैयार की गई व्याख्या है जिसकी अभी सहकर्मी समीक्षा नहीं हुई है। यह चिकित्सकीय सलाह नहीं है। इस सामग्री के आधार पर स्वास्थ्य संबंधी फैसले न लें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
द वायरल डांस फ्लोर: क्यों फ्लू म्यूटेशन एक टीम स्पोर्ट है
एक भीड़भाड़ वाले डांस फ्लोर की कल्पना करें जहाँ संगीत लगातार बदल रहा है, और डांसर वायरस हैं जो ताल के साथ चलने की कोशिश कर रहे हैं। जीवित रहने के लिए, इन वायरसों को अपने "जूतों" (सतह के प्रोटीन) को पूरी तरह से काम करने योग्य बनाए रखने की आवश्यकता होती है ताकि वे मानव कोशिकाओं में प्रवेश कर सकें, लेकिन उन्हें अपने जूतों का रंग और स्टाइल भी बदलने की आवश्यकता होती है ताकि वे प्रतिरक्षा प्रणाली (इम्यून सिस्टम) के सुरक्षा गार्डों द्वारा पहचाने जाने से बच सकें। कार्यात्मक बने रहने और छिपे रहने के बीच का यह निरंतर संघर्ष विकास (इवोल्यूशन) कहलाता है। दशकों से, वैज्ञानिकों ने एक विशिष्ट वायरस, इन्फ्लुएंजा ए (Influenza A) को यह नृत्य करते हुए देखा है, यह सीखते हुए कि यह आमतौर पर एक सीधी रेखा में चलता है, समय के साथ अपनी शैली को धीरे-धीरे बदलता है। लेकिन इसके चचेरे भाई, इन्फ्लुएंजा बी (Influenza B) का क्या? क्या वह उसी तरह नाचता है, या उसके पास अपने अनूठे मूव्स हैं? इसे समझना महत्वपूर्ण है क्योंकि यदि हम भविष्यवाणी कर सकें कि ये वायरस कैसे बदलते हैं, तो हम हमें सुरक्षित रखने के लिए बेहतर टीके (वैक्सीन) डिजाइन कर सकते हैं।
पेपर की कहानी: इन्फ्लुएंजा बी का "बैक टू द फ्यूचर" गेम
यह पेपर इन्फ्लुएंजा बी वायरस के इतिहास में गहराई से उतरता है, जो 1940 से 2021 तक की 81 वर्षों की विशाल अवधि में इसके "जूतों" (हेमैग्लुटिनिन या HA नामक एक प्रोटीन) को देखता है। शोधकर्ता यह देखना चाहते थे कि यह वायरस कैसे विकसित होता है और अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि यह लोगों को संक्रमित करने की अपनी क्षमता को तोड़े बिना अपना रूप बदलने में कैसे सक्षम होता है।
मुख्य खोज: यह कोई सोलो एक्ट नहीं है
टीम को मिली सबसे बड़ी आश्चर्यजनक बात यह है कि इन्फ्लुएंजा बी केवल एक बार में एक म्यूटेशन के रूप में एक सीधी रेखा में नहीं बदलता है। इसके बजाय, यह एपिस्टेसिस (epistasis) नामक एक जटिल टीम प्रयास पर निर्भर करता है। एपिस्टेसिस को ऐसे समझें जैसे दोस्तों का एक समूह एक जादू का करतब दिखाने की कोशिश कर रहा हो। यदि एक दोस्त अकेले कोई मूव करने की कोशिश करता है, तो वह लड़खड़ा सकता है और असफल हो सकता है (वायरस अपनी फिटनेस खो देता है)। लेकिन यदि दो या तीन दोस्त अपने मूव्स को पूरी तरह से समन्वयित करते हैं, तो जादू काम करता है, और दर्शक (हमारा इम्यून सिस्टम) चकमा खा जाता है।
अध्ययन दिखाता है कि इन्फ्लुएंजा बी अपने स्वरूप को बदलने के लिए सतह पर विशिष्ट "प्रमुख स्थानों" (पोजीशन 136, 150, 162-165, 197, और 203) का उपयोग करता है। हालांकि, इनमें से किसी एक स्थान को बदलने का प्रभाव पूरी तरह से इस बात पर निर्भर करता है कि अन्य स्थान एक ही समय में क्या कर रहे हैं। उदाहरण के लिए, पोजीशन 203 पर एक म्यूटेशन वायरस की अकेले प्रजनन करने की क्षमता के लिए विनाशकारी हो सकता है, लेकिन यदि यह पोजीशन 150 पर म्यूटेशन के साथ होता है, तो वायरस जीवित रहता है और फलता-फूलता है। पेपर सुझाव देता है कि ये म्यूटेशन एक "परमिटिव बैकबोन" (permissive backbone) बनाते हैं, जो एक सुरक्षित आधार प्रदान करता है जो वायरस को हमारी प्रतिरक्षा से बचने के लिए जोखिम भरे कदम उठाने की अनुमति देता है, बिना ढहे।
"बैक टू द फ्यूचर" ट्विस्ट
सबसे दिलचस्प निष्कर्षों में से एक यह है कि इन्फ्लुएंजा बी केवल आगे नहीं बढ़ता; यह कभी-कभी पुराने स्टाइल की ओर वापस भी लौट आता है। जबकि इन्फ्लुएंजा ए "एंटीजेनिक स्पेस" (एक मानचित्र कि वायरस हमारे इम्यून सिस्टम को कितना अलग दिखता है) में एक सीधी रेखा में मार्च करता है, इन्फ्लुएंजा बी को पुराने स्टाइल में वापस लौटते हुए देखा गया है। शोधकर्ताओं ने पाया कि हाल के स्ट्रेन (लग around 2021) 1960 के दशक के स्ट्रेन के आश्चर्यजनक रूप से समान दिखते हैं। इस पुराने म्यूटेशन के "रीसाइक्लिंग" ने वायरस को एक परिचित चेहरे के साथ फिर से उभरने की अनुमति दी जिसे हमारा इम्यून सिस्टम पहचान सकता है, लेकिन केवल इसलिए क्योंकि इसने दूसरे म्यूटेशन का एक नया "आउटफिट" पहना था जिसने इसे फिर से फिट बना दिया। यह सुझाव देता है कि वायरस केवल हमसे भाग नहीं रहा है; यह कभी-कभी वहीं वापस जा रहा है जहाँ से उसने शुरू किया था, लेकिन एक ट्विस्ट के साथ।
खेल के नियम
पेपर स्पष्ट रूप से इस विचार को खारिज करता है कि इन्फ्लुएंजा बी अपने चचेरे भाई इन्फ्लुएंजा ए की तरह एक सरल, रैखिक पथ पर विकसित होता है। यह यह भी दिखाता है कि सभी म्यूटेशन समान नहीं होते; कुछ स्थान "हॉटस्पॉट्स" हैं जो अधिकांश परिवर्तन को संचालित करते हैं, जबकि अन्य केवल दर्शक मात्र हैं। इसके अलावा, अध्ययन पुष्टि करता है कि जबकि कुछ बदलाव इसलिए होते हैं क्योंकि वायरस को टीकों के लिए अंडों में उगाया जाता है (एक सामान्य लैब प्रक्रिया), उनके द्वारा देखे गए प्रमुख विकासगत बदलाव प्राकृतिक रूप से मनुष्यों में हुए थे, न कि केवल लैब वर्क के साइड इफेक्ट के रूप में।
वे कितने आश्वस्त हैं?
लेखक अपने द्वारा पाए गए पैटर्न के बारे में बहुत आश्वस्त हैं क्योंकि उन्होंने केवल कंप्यूटर मॉडल नहीं देखे; उन्होंने लैब में उनका परीक्षण भी किया। उन्होंने विशिष्ट म्यूटेशन के साथ "नकली" वायरस बनाए और देखा कि वे मानव श्वसन कोशिकाओं और चूहों में कैसे व्यवहार करते हैं। उन्होंने पाया कि जब उन्होंने "जोखिम भरे" म्यूटेशन को "सहायक" म्यूटेशन के साथ जोड़ा, तो वायरस ठीक से विकसित हुआ। हालांकि, वे स्वीकार करते हैं कि उन्होंने म्यूटेशन के हर संभावित संयोजन का परीक्षण नहीं किया है। हो सकता है कि अन्य गुप्त मूव्स हों जिनका उपयोग वायरस करता है और जिन्हें उन्होंने अभी तक नहीं खोजा है। वे यह भी नोट करते हैं कि हालांकि उनका डेटा 8 दशकों को कवर करता है, "रिवर्जन" (पुराने स्टाइल में लौटना) एक दुर्लभ, एक बार होने वाली घटना हो सकती है, न कि भविष्य के लिए एक गारंटीकृत नियम।
यह क्यों मायने रखता है
यह शोध बताता है कि फ्लू की भविष्यवाणी करना पिछले वर्ष के वायरस को देखने और उसके अगले कदम का अनुमान लगाने जितना सरल नहीं है। इन जटिल टीम इंटरैक्शन (एपिस्टेसिस) के कारण, एक वायरस अचानक पुराने स्टाइल पर वापस कूद सकता है या पूरी तरह से अलग रास्ता ले सकता है। लेखक सुझाव देते हैं कि फ्लू के विकास की भविष्यवाणी करने के लिए डिज़ाइन किए गए भविष्य के उपकरणों को म्यूटेशन के बीच इन जटिल संबंधों को ध्यान में रखने की आवश्यकता है। यदि हम वायरस की "कोरियोग्राफी" को समझ सकें, तो हम केवल वायरस का पीछा करने के बजाय, उससे आगे रहने वाले टीके डिजाइन करने में बेहतर हो सकते हैं।
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