Prenatal immune priming to Plasmodium falciparum is characterized by multi-lineage T-cell responses that are influenced by maternal microchimerism and predict malaria outcomes

जिन क्षेत्रों में मलेरिया एक निरंतर खतरा बना रहता है, वहां परजीवी के विरुद्ध लड़ाई बच्चे के पहले जन्म से बहुत पहले ही शुरू हो जाती है। जब एक गर्भवती महिला प्लाज्मोडियम फाल्सीपेरम (Plasmodium falciparum) से संक्रमित होती है, तो यह परजीवी प्लेसेंटा को पार कर सकता है, जिससे विकसित हो रहे भ्रूण को इसके प्रोटीनों के संपर्क में लाया जाता है। यह शुरुआती मुठभेड़ भ्रूण की प्रतिरक्षा प्रणाली को "प्राइम" (तैयार) कर सकती है, जिससे उसे बाहरी दुनिया में प्रवेश करने से पहले ही दुश्मन को पहचानने के लिए प्रशिक्षित किया जा सके। इसी समय, माँ और बच्चे के बीच कोशिकाओं का एक शांत आदान-प्रदान होता है। गर्भावस्था के दौरान, माँ की कुछ प्रतिरक्षा कोशिकाएं भ्रूण में प्रवास करती हैं और वहां बस जाती हैं, जिसे 'मातृ माइक्रोकाइमेरिज्म' (maternal microchimerism) नामक घटना कहा जाता है। दशकों से, वैज्ञानिक इस बात पर विचार कर रहे हैं कि ये दो कारक—भ्रूण का अपना प्रारंभिक प्रशिक्षण और मातृ कोशिकाओं की उपस्थिति—बच्चे के भविष्य के स्वास्थ्य को आकार देने के लिए कैसे परस्पर क्रिया करते हैं। क्या माँ की प्रतिरक्षा प्रणाली केवल बच्चे के लिए लड़ने हेतु कुछ सैनिक सौंप देती है, या यह बच्चे की अपनी रक्षा प्रणालियों को सूक्ष्म रूप से पुनर्गठित (reprogram) करती है? इस गतिशीलता को समझना महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह समझा सकता है कि क्यों कुछ शिशु, समान संक्रमण इतिहास वाली माताओं से पैदा होने के बावजूद, गंभीर मलेरिया के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं।

शोधकर्ताओं की एक टीम ने माली में नवजात शिशुओं के गर्भनाल रक्त (umbilical cord blood) में प्रतिरक्षा कोशिकाओं का सीधे अवलोकन करके इन प्रश्नों का उत्तर देने का प्रयास किया। उन्होंने 97 माताओं और उनके शिशुओं के एक समूह पर ध्यान केंद्रित किया, जिनमें से कई ने गर्भावस्था के दौरान मलेरिया का अनुभव किया था। वैज्ञानिक यह देखना चाहते थे कि जब इन नवजात शिशुओं की प्रतिरक्षा कोशिकाओं को प्रयोगशाला सेटिंग में मलेरिया परजीवियों के संपर्क में लाया जाता है, तो क्या होता है। इसके लिए, उन्होंने गर्भनाल रक्त का एक छोटा नमूना लिया, कोशिकाओं को मलेरिया प्रोटीन के मिश्रण के साथ उत्तेजित किया, और फिर 'सिंगल-सेल आरएनए सीक्वेंसिंग' (single-cell RNA sequencing) नामक एक शक्तिशाली तकनीक का उपयोग किया। यह विधि वैज्ञानिकों को एक साथ हजारों व्यक्तिगत कोशिकाओं के भीतर के आनुवंशिक निर्देशों को पढ़ने की अनुमति देती है, जिससे यह पता चलता है कि वे किस प्रकार की कोशिका हैं और वे क्या कर रही हैं। उन्होंने यह पहचानने का तरीका भी विकसित किया कि कौन सी कोशिकाएं बच्चे की थीं और कौन सी दुर्लभ, शेष बची हुई माँ की कोशिकाएं थीं।

परिणामों ने लड़ने के लिए तैयार प्रतिरक्षा कोशिकाओं की एक जटिल और विविध सेना का खुलासा किया। जब गर्भनाल की कोशिकाओं का सामना मलेरिया प्रोटीन से हुआ, तो वे केवल एक प्रकार के रक्षक को सक्रिय नहीं करती थीं; बल्कि उन्होंने एक बहु-वंशज (multi-lineage) प्रतिक्रिया को सक्रिय किया। शोधकर्ताओं ने मलेरिया परजीवी के प्रति दृढ़ता से प्रतिक्रिया करने वाले चार मुख्य समूहों की पहचान की। इनमें से दो समूह पारंपरिक टी-कोशिकाएं (T-cells) थे, जो प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया का समन्वय करने वाली श्वेत रक्त कोशिका का एक प्रकार है। एक समूह एक मानक सक्रिय टी-सेल था, जबकि दूसरा एक विशेष प्रकार का सेल था जो ZBTB16 नामक एक विशिष्ट प्रोटीन वहन करता है, जो अक्सर भ्रूण के ऊतकों में पाया जाता है और सूजन (inflammation) को तेजी से बढ़ाने के लिए जाना जाता है। अन्य दो समूह गामा-डेल्टा टी-कोशिकाएं (gamma-delta T-cells) थे, जो प्रतिरक्षा कोशिकाओं का एक अनूठा प्रकार है जो एक तीव्र प्रतिक्रियाकर्ता (rapid responder) के रूप में कार्य करता है। इनमें से एक समूह अत्यधिक सक्रिय था और ऐसा प्रतीत होता था कि वह परजीवी का शिकार कर रहा है, जबकि दूसरा एक साइटोटॉक्सिक (cytotoxic) समूह था, जिसका अर्थ है कि इसे संक्रमित कोशिकाओं को सीधे मारने के लिए प्रोग्राम किया गया था।

इसके बाद अध्ययन इस प्रश्न की ओर मुड़ा: क्या ये सक्रिय कोशिकाएं बच्चे की अपनी रचना थीं, या ये माँ की कोशिकाएं थीं जो पार होकर आई थीं? शोधकर्ताओं ने पाया कि सक्रिय कोशिकाओं का विशाल बहुमत वास्तव में बच्चे का अपना था। माँ की कोशिकाएं मौजूद थीं, लेकिन वे दुर्लभ थीं, जो कुल सक्रिय आबादी का केवल एक बहुत छोटा हिस्सा बनाती थीं। हालांकि, उनकी उपस्थिति उनकी संख्या से अधिक महत्वपूर्ण थी। शोधकर्ताओं ने पाया कि जिन शिशुओं में इन मातृ कोशिकाओं का भार अधिक था, उनमें प्रतिरक्षा गतिविधि का एक अलग पैटर्न दिखाई दिया। विशेष रूप से, इन शिशुओं में इन मातृ कोशिकाओं वाले शिशुओं की तुलना में काफी कम अत्यधिक भड़काऊ (inflammatory) ZBTB16 टी-कोशिकाएं और कम साइटोटॉक्सिक गामा-डेल्टा कोशिकाएं थीं। ऐसा प्रतीत हुआ कि माँ की कोशिकाएं स्वयं युद्ध नहीं लड़ रही थीं, बल्कि वे एक नियामक बल (regulatory force) के रूप में कार्य कर रही थीं, जो बच्चे की तीव्र सूजन संबंधी प्रतिक्रिया को कम कर रही थीं।

इस कोशिकीय संरचना का अंतर बच्चों के स्वास्थ्य पर वास्तविक परिणाम लेकर आया। शोधकर्ताओं ने मलेरिया संक्रमणों पर नज़र रखने के लिए पहले 18 महीनों तक शिशुओं का पीछा किया। उन्होंने पाया कि उच्च स्तर की मातृ कोशिकाओं वाले शिशुओं में मलेरिया होने पर भी बुखार होने की संभावना कम थी। इसके विपरीत, बच्चे की अपनी ZBTB16 टी-कोशिकाओं की उच्च संख्या वाले शिशुओं में ज्वरयुक्त मलेरिया (febrile malaria) होने की संभावना अधिक थी। डेटा बताता है कि जबकि बच्चे की प्रतिरक्षा प्रणाली परजीवी के प्रति प्रतिक्रिया करने के लिए तैयार (primed) होती है, मातृ कोशिकाओं की उपस्थिति उस प्रतिक्रिया को नियंत्रण में रखने में मदद करती है। बिना इस नियमन के, प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया बहुत आक्रामक हो सकती है, जिससे बुखार और बीमारी होती है जो गंभीर मलेरिया की विशेषता है। अध्ययन में यह नहीं पाया गया कि माँ की कोशिकाएं सीधे नवजात शिशु के परजीवी को मारती हैं; बल्कि, वे बच्चे की प्रतिरक्षा प्रणाली को "शिक्षित" करने जैसा प्रतीत हुआ, जिससे यह सीखा जा सके कि संतुलन के साथ प्रतिक्रिया कैसे दी जाए ताकि सूजन से होने वाले नुकसान को रोका जा सके।

ये निष्कर्ष एक नए दृष्टिकोण को प्रस्तुत करते हैं कि कैसे पीढ़ी दर पीढ़ी प्रतिरक्षा का हस्तांतरण होता है। यह केवल माँ द्वारा एंटीबॉडी या कुछ सुरक्षात्मक कोशिकाएं देने का मामला नहीं है। इसके बजाय, माँ की कोशिकाएं बच्चे की प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया की प्रकृति को प्रभावित करती प्रतीत होती हैं, जिससे यह तय होता है कि वह भविष्य के खतरों के प्रति कैसे प्रतिक्रिया देगी। यह अंतर-पीढ़ीगत संवाद जन्म से पहले ही होता है, जो बच्चे के शुरुआती वर्षों में बीमारी से निपटने के तरीके की नींव रखता है। हालांकि यह अध्ययन माली के एक विशिष्ट समूह तक सीमित था, लेकिन जिस तंत्र का यह वर्णन करता है—जहाँ कोशिकाओं की एक छोटी संख्या बड़ी भ्रूण प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को नियंत्रित करती है—वह एक सम्मोहक स्पष्टीकरण प्रदान करता है कि क्यों कुछ बच्चे मलेरिया के सबसे बुरे प्रभावों से सुरक्षित रहते हैं जबकि अन्य नहीं। यह शोध इस बात पर प्रकाश डालता है कि प्रतिरक्षा प्रणाली एक गतिशील प्रणाली है, जिसे पहला संक्रमण होने से बहुत पहले ही माँ और बच्चे के बीच सूक्ष्म अंतःक्रियाओं द्वारा आकार दिया जाता है।