A Low Containment CCHFV Entry Screening Platform Identifies Compounds with Antiviral Activity against Authentic CCHFV

वायरस पारंपरिक अर्थों में जीवित चीजें नहीं हैं; वे आनुवंशिक निर्देशों के सूक्ष्म पैकेज की तरह हैं जो अपने आप जीवित नहीं रह सकते या प्रजनन नहीं कर सकते। अधिक संख्या में बनने के लिए, उन्हें एक जीवित कोशिका पर आक्रमण करना चाहिए, उसकी मशीनरी का अपहरण करना चाहिए, और उसे नए वायरस कण बनाने के लिए मजबूर करना चाहिए। इस आक्रमण में पहला और सबसे महत्वपूर्ण चरण प्रवेश (entry) है। एक वायरस को पहले एक कोशिका की सतह से जुड़ना होगा और फिर कोशिका के भीतर घुसने के लिए अपनी बाहरी परत को कोशिका की झिल्ली (membrane) के साथ मिलाना (fuse) होगा। कई खतरनाक वायरसों के लिए, यह प्रवेश प्रक्रिया वायरस की सतह पर मौजूद विशिष्ट प्रोटीनों द्वारा संचालित होती है जो चाबियों की तरह कार्य करते हैं, जो कोशिका के दरवाजे को खोलते हैं। यदि वैज्ञानिक ऐसा पदार्थ खोज सकें जो इन चाबियों को जाम कर दे या दरवाजे को ब्लॉक कर दे, तो वे संक्रमण को शुरू होने से पहले ही रोक सकते हैं। यह वायरल रोगों से लड़ने के लिए एक आशाजनक रणनीति है, लेकिन यह तब अविश्वसनीय रूप से कठिन हो जाता है जब संबंधित वायरस इतना खतरनाक हो कि उसका अध्ययन केवल पृथ्वी की सबसे सुरक्षित प्रयोगशालाओं में ही किया जा सके।

क्रीमियन-कॉंगो रक्तस्रावी बुखार वायरस (CCHFV), ऐसा ही एक खतरनाक रोगजनक है। यह टिक्स (ticks) द्वारा फैलाया जाता है और मनुष्यों में गंभीर, अक्सर घातक बीमारी का कारण बन सकता है। क्योंकि यह इतना खतरनाक है, वास्तविक, जीवित वायरस से जुड़ी किसी भी रिसर्च को बायोसेफ्टी लेवल 4 सुविधा में किया जाना चाहिए, जो एक उच्च-सुरक्षा वातावरण है जहाँ शोधकर्ता पूर्ण-शरीर सुरक्षात्मक सूट पहनते हैं और सीलबंद कंटेनमेंट चैंबर के भीतर काम करते हैं। इन सख्त सुरक्षा नियमों का अर्थ है कि दुनिया भर में केवल कुछ ही प्रयोगशालाएं इस वायरस का अध्ययन कर सकती हैं, और यह कार्य धीमा, महंगा और सीमित स्तर का है। यह नए उपचार खोजने के लिए एक बड़ी बाधा (bottleneck) पैदा करता है। वैज्ञानिकों को एक ऐसे तरीके की आवश्यकता है जिससे वे जीवित, खतरनाक वायरस का उपयोग किए बिना वायरस के प्रवेश तंत्र के विरुद्ध संभावित दवाओं का परीक्षण कर सकें। उन्हें एक सुरक्षित, कम-सुरक्षा वाले मॉडल की आवश्यकता है जो संक्रमण के महत्वपूर्ण शुरुआती चरणों की नकल कर सके।

शोधकर्ताओं की एक टीम ने ठीक ऐसा ही मॉडल विकसित किया है और इसका उपयोग दो मौजूदा दवाओं को खोजने के लिए किया है जो CCHFV को रोक सकती हैं। उन्होंने वायरस का एक सुरक्षित, गैर-संक्रामक संस्करण बनाया है जिसमें CCHFV के प्रवेश प्रोटीन उसकी सतह पर मौजूद हैं लेकिन उसमें प्रजनन करने या बीमारी पैदा करने की क्षमता नहीं है। यह "स्यूडो-टाइप" (pseudotype) वायरस सामान्य, कम-सुरक्षा वाली प्रयोगशालाओं में अध्ययन किया जा सकता है। इस प्रणाली का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने 186 विभिन्न रासायनिक यौगिकों के पुस्तकालय (library) की जांच की ताकि यह देखा जा सके कि कौन से यौगिक वायरस को कोशिकाओं में प्रवेश करने से रोक सकते हैं। उन्होंने दो उम्मीदवारों की पहचान की: एल्ट्रोंबोपैग ओलामाइन (eltrombopag olamine) नामक एक दवा, जिसका उपयोग वर्तमान में लो प्लेटलेट काउंट के इलाज के लिए किया जाता है, और क्वेरसेटिन (quercetin), जो कई फलों और सब्जियों में पाया जाने वाला एक प्राकृतिक यौगिक है। दोनों पदार्थों ने सुरक्षित, नकली वायरस को कोशिकाओं में प्रवेश करने से सफलतापूर्वक रोका, और महत्वपूर्ण बात यह है कि उन्होंने स्वयं कोशिकाओं को नहीं मारा।

शोधकर्ता यह जानना चाहते थे कि ये दवाएं संक्रमण प्रक्रिया के दौरान वास्तव में कब काम करती हैं। उन्होंने समय-बद्ध प्रयोग किए, जिनमें वायरस के कोशिकाओं के संपर्क में आने के सापेक्ष अलग-अलग समय पर दवाएं डाली गईं। उन्होंने पाया कि दोनों यौगिक तब सबसे प्रभावी थे जब वे वायरस के प्रारंभिक जुड़ाव (attachment) और प्रवेश के बहुत शुरुआती चरणों के दौरान मौजूद थे। यह समय संकेत देता है कि ये दवाएं वायरस की कोशिका झिल्ली के साथ जुड़ने (fusion) की क्षमता में हस्तक्षेप करती हैं, जो एक ऐसी प्रक्रिया है जो सामान्यतः कोशिका के भीतर एक छोटे, अम्लीय पॉकेट (acidic pocket) के अंदर होती है। इसकी पुष्टि करने के लिए, टीम ने एक अलग परीक्षण (assay) किया जिसने सीधे दो कोशिकाओं को जोड़ने के लिए वायरल प्रोटीनों की क्षमता को मापा। दोनों एल्ट्रोंबोपैग ओलामाइन और क्वेरसेटिन ने इस फ्यूजन गतिविधि को काफी कम कर दिया, विशेष रूप से उन अम्लीय स्थितियों के तहत जो इस प्रक्रिया को सक्रिय करती हैं। कंप्यूटर मॉडलिंग ने आगे सुझाव दिया कि ये दवाएं संभवतः शामिल वायरल प्रोटीनों के विशिष्ट क्षेत्रों से जुड़ती हैं, जो संभावित रूप से उन संरचनात्मक परिवर्तनों को रोकती हैं जो वायरस के प्रवेश के लिए आवश्यक होते हैं।

हालाँकि, सबसे महत्वपूर्ण परीक्षण यह था कि क्या ये निष्कर्ष वास्तविक, खतरनाक वायरस के विरुद्ध भी खरे उतरते हैं। शोधकर्ता अपने कार्य को एक उच्च-सुरक्षा बायोसेफ्टी लेवल 4 प्रयोगशाला में ले गए ताकि वास्तविक, जीवित CCHFV के विरुद्ध इन यौगिकों का परीक्षण किया जा सके। उन्होंने वायरस के एक संशोधित संस्करण का उपयोग किया जो सफलतापूर्वक संक्रमित होने पर हरा चमकता है। इन उच्च-कंटेनमेंट प्रयोगों में, एल्ट्रोंबोपैग ओलामाइन और क्वेरसेटिन दोनों ने वायरस को रोकने की क्षमता दिखाई, जिससे संक्रमित कोशिकाओं की संख्या में खुराक-निर्भर (dose-dependent) कमी आई। हालांकि वास्तविक वायरस के विरुद्ध ये दवाएं सुरक्षित मॉडल की तुलना में कम शक्तिशाली थीं, लेकिन परिणामों ने पुष्टि की कि कम-सुरक्षा वाले स्क्रीनिंग पद्धति ने वास्तविक एंटीवायरल गतिविधि वाले यौगिकों की सफलतापूर्वक पहचान की। शोधकर्ताओं ने इन दवाओं का एक अन्य वायरस, रिफ्ट वैली फीवर वायरस के विरुद्ध भी परीक्षण किया, और पाया कि निषेध (inhibition) बहुत कमजोर था, जिससे पता चलता है कि यौगिकों का प्रभाव सभी वायरसों पर एक सामान्य प्रभाव के बजाय CCHFV के प्रवेश तंत्र पर विशिष्ट हो सकता है।

यह अध्ययन दुनिया के सबसे खतरनाक वायरसों के लिए उपचार खोजने के लिए एक व्यावहारिक मार्ग प्रदर्शित करता है। एक सुरक्षित, सरोगेट सिस्टम का उपयोग करके संभावित दवाओं की सूची को कम करके, वैज्ञानिक बिना हर प्रारंभिक परीक्षण के लिए जीवित वायरस का उपयोग किए, सबसे आशाजनक उम्मीदवारों की पहचान कर सकते हैं। एक बार कुछ मजबूत उम्मीदवार मिल जाने के बाद, उन्हें उच्च-सुरक्षा प्रयोगशालाओं में सत्यापित किया जा सकता है जहाँ वास्तविक वायरस को संभाला जाता है। इस कार्य में पहचाने गए दो यौगिक, एल्ट्रोंबोपैग ओलामाइन और क्वेरसेटिन, अभी तक इलाज के रूप में उपयोग के लिए तैयार नहीं हैं; वे अपेक्षाकृत उच्च सांद्रता (concentration) पर प्रभावी हैं, और यह समझने के लिए कि वे वास्तव में कैसे काम करते हैं और उनकी शक्ति को कैसे सुधारा जाए, और अधिक शोध की आवश्यकता है। हालाँकि, वे इस बात का प्रमाण हैं कि यह स्क्रीनिंग रणनीति काम करती है। वे आगे की जांच के लिए एक शुरुआती बिंदु प्रदान करते हैं, जो वायरस के प्रवेश प्रक्रिया की कमजोरियों को तलाशने का एक तरीका प्रदान करते हैं और संभावित रूप से उस बीमारी के लिए प्रभावी उपचार विकसित करने की ओर ले जाते जिसका वर्तमान में कोई स्वीकृत एंटीवायरल उपचार नहीं है।