Prior Bombyx mori latent virus exposure alters subsequent BmNPV infection in the silkworm, B. mori

प्राकृतिक दुनिया में, जानवर शायद ही कभी एक बार में केवल एक ही खतरे का सामना करते हैं। एक जीव एक रोगजनक (pathogen) का सामना कर सकता है, उससे बच सकता है, और फिर दूसरे का सामना कर सकता है, या शायद दो अलग-अलग आक्रमणकारी एक साथ आ सकते हैं। वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि संक्रमण का इतिहास यह बदल सकता है कि एक जानवर नए खतरे के प्रति कैसे प्रतिक्रिया देता है। कभी-कभी, पिछला अनुभव प्रतिरक्षा प्रणाली को मजबूत करता है, जो भविष्य के हमलों के खिलाफ एक ढाल के रूप में कार्य करता है। अन्य समय में, यह रक्षा प्रणाली को कमजोर कर सकता है, जिससे मेजबान अधिक असुरक्षित हो जाता है। यह गतिशीलता कीटों में विशेष रूप से जटिल है, जहाँ प्रतिरक्षा प्रणाली आक्रमणकारियों को पहचानने और नष्ट करने के लिए आणविक उपकरणों के एक परिष्कृत सेट पर निर्भर करती है। इनमें से एक उपकरण वह प्रणाली है जो वायरल आनुवंशिक सामग्री को काट देती है, जबकि दूसरा एक सिग्नलिंग मार्ग है जो शरीर को खतरे के प्रति सचेत करता है और एक व्यापक रक्षा को सक्रिय करता है। कई वायरस मौजूद होने पर इन प्रणालियों के बीच कैसे परस्पर क्रिया होती है, इसे समझना न केवल बुनियादी जीव विज्ञान के लिए, बल्कि उन उद्योगों के लिए भी महत्वपूर्ण है जो दवाओं और अन्य प्रोटीनों के उत्पादन के लिए कीटों पर निर्भर हैं।

जापान के शोधकर्ताओं ने हाल ही में रेशम के कीड़े (silkworm) का उपयोग करके इस प्रश्न की खोज की, जो एक ऐसा कीट है जिसके लार्वा का रेशम उत्पादन के लिए हजारों वर्षों से पालन किया जा रहा है। उन्होंने दो विशिष्ट वायरसों पर ध्यान केंद्रित किया जो इन कीटों को संक्रमित करते हैं। पहला 'बॉम्बीक्स मोरी न्यूक्लियोपोलीहेड्रोवायरस' (Bombyx mori nucleopolyhedrovirus) है, जो एक डीएनए वायरस है और रेशम के कीड़ों के लिए एक प्रमुख रोगजनक है और प्रयोगशालाओं में पुनर्संयोजक प्रोटीन (recombinant proteins) बनाने के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। दूसरा 'बॉम्बीक्स मोरी लेटेंट वायरस' (Bombyx mori latent virus) है, जो एक निरंतर रहने वाला आरएनए (RNA) वायरस है जो अक्सर बिना किसी तत्काल, दृश्य बीमारी के रेशम के कीड़ों की कोशिकाओं के भीतर छिपा रहता है। हालांकि वैज्ञानिक जानते थे कि ये दोनों वायरस सेल कल्चर में एक-दूसरे के साथ परस्पर क्रिया कर सकते हैं, लेकिन यह स्पष्ट नहीं था कि क्या एक रेशम का कीड़ा जिसने पहले लेटेंट वायरस का सामना किया है, बाद में अधिक आक्रामक न्यूक्लियोपोलीहेड्रोवायरस के संपर्क में आने पर अलग तरह से प्रतिक्रिया करेगा। शोधकर्ता जानना चाहते थे कि क्या लेटेंट वायरस के संपर्क का इतिहास बाद के संक्रमण के परिणाम को बदल देता है।

इसका उत्तर खोजने के लिए, टीम ने प्रयोगों को डिजाइन किया जो वायरल जोखिम के विभिन्न परिदृश्यों की नकल करते थे। उन्होंने डिश में बढ़ते रेशम के कीड़ों की कोशिकाओं और जीवित रेशम के कीड़ों लार्वा, दोनों के साथ काम किया। सेल कल्चर में, उन्होंने उन कोशिकाओं की तुलना की जिनमें लेटेंट वायरस का दीर्घकालिक, निरंतर संक्रमण था, बनाम उन कोशिकाओं की जिन्हें दूसरे वायरस के आने से ठीक पहले केवल संक्षिप्त रूप से इसके संपर्क में लाया गया था। जीवित लार्वा में, उन्होंने न्यूक्लियोपोलीहेड्रोवायरस पेश करने से चौबीस घंटे पहले लेटेंट वायरस को इंजेक्ट किया, जिससे ऐसी स्थिति पैदा हुई जहाँ कीट के पास दूसरे संक्रमण का सामना करने से पहले पहले संक्रमण का एक शुरुआती लाभ (head start) था। उन्होंने यह भी परीक्षण किया कि क्या होता है जब दोनों वायरसों को बिल्कुल एक ही समय पर पेश किया जाता है।

परिणामों ने प्रयोगशाला की डिशों और जीवित कीटों के बीच एक चौंकाने वाला अंतर प्रकट किया। सेल कल्चर में, लेटेंट वायरस की दीर्घकालिक उपस्थिति ने न्यूक्लियोपोलीहेड्रोवायरस के प्रसार में वास्तव में मामूली देरी की, न कि कोशिकाओं को अधिक संवेदनशील बनाया। हालांकि, सेल में लेटेंट वायरस के संक्षिप्त, अल्पकालिक संपर्क ने यह प्रभाव उत्पन्न नहीं किया। कहानी तब बदल गई जब शोधकर्ताओं ने जीवित लार्वा को देखा। यहाँ, मुख्य संक्रमण से पहले लेटेंट वायरस का केवल चौबीस घंटे का संक्षिप्त संपर्क भी न्यूक्लियोपोलीहेड्रोवायरस के प्रतिकृति (replication) को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाने के लिए पर्याप्त था। जिन लार्वा को पहले से लेटेंट वायरस के संपर्क में लाया गया था, उन्होंने अकेले दूसरे वायरस के संक्रमण वाले लार्वा की तुलना में बहुत अधिक मात्रा में दूसरा वायरस उत्पन्न किया और उच्च स्तर के वायरल प्रोटीन बनाए। यह प्रभाव रेशम के कीड़ों के विभिन्न आनुवंशिक उपभेदों (strains) में सुसंगत था, जो यह सुझाव देता है कि यह एक विशिष्ट वंश रेखा की आकस्मिक घटना के बजाय एक मजबूत जैविक घटना थी।

शोधकर्ताओं ने फिर इसकी जांच की कि ऐसा क्यों हुआ। उन्होंने संकेतों की तलाश की कि क्या लार्वा के भीतर प्रारंभिक चौबीस घंटे की अवधि के दौरान लेटेंट वायरस वास्तव में सक्रिय और विभाजित हो रहा था। एक ऐसी तकनीक का उपयोग करते हुए जो मूल वायरल आनुवंशिक सामग्री और वायरस द्वारा बनाई जा रही नई प्रतियों के बीच अंतर कर सकती है, उन्होंने सक्रिय प्रतिकृति के प्रमाण पाए। लेटेंट वायरस केवल निष्क्रिय नहीं बैठा था; यह गट (gut), सिल्क ग्लैंड्स और फैट बॉडी (जो कीटों में एक प्रमुख चयापचय और प्रतिरक्षा अंग है) सहित कई ऊतकों में अपनी प्रतियां बना रहा था। इस सक्रिय प्रतिकृति ने अगली संक्रमण के लिए मंच तैयार किया था।

जब टीम ने लार्वा की प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया की जांच की, तो उन्हें पूर्व-एक्सपोज़र और कमजोर रक्षा के बीच एक स्पष्ट संबंध मिला। लार्वा की फैट बॉडी में, एंटीवायरल हमले को शुरू करने वाले जीन उतनी मजबूती से सक्रिय नहीं हो रहे थे जितनी उन्हें होनी चाहिए थी। विशेष रूप से, वायरल आरएनए को काटने वाले प्रमुख प्रोटीनों का उत्पादन और शरीर को खतरे के प्रति सचेत करने वाले सिग्नलिंग अणुओं का स्तर, पूर्व-एक्सपोज़र वाले लार्वा में उन लार्वा की तुलना में काफी कम था जिन्होंने पहले वायरस को नहीं देखा था। इस प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया का दमन ही वह तंत्र प्रतीत हुआ जिसने न्यूक्लियोपोलीहेड्रोवायरस को फलने-फूलने का अवसर दिया। दिलचस्प बात यह है कि यह दमन फैट बॉडी में सबसे अधिक स्पष्ट था, जबकि रक्त में संचार करने वाली प्रतिरक्षा कोशिकाओं ने एक अलग पैटर्न दिखाया, जो यह सुझाव देता है कि वायरस कीट के शरीर के विशिष्ट हिस्सों को अपने लाभ के लिए हेरफेर कर रहा था।

अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि वायरल जोखिम का इतिहास एक महत्वपूर्ण कारक है कि रेशम के कीड़े नए संक्रमणों से कैसे लड़ते हैं। एक निरंतर, शांत वायरस के साथ पिछला अनुभव कीट की शारीरिक रचना को इस तरह से बदल सकता है जो उसे बाद के अधिक आक्रामक वायरस के प्रति अधिक संवेदनशील बना देता है। यह तब भी होता है जब पहला वायरस बीमारी के कोई स्पष्ट लक्षण पैदा नहीं करता है। निष्कर्ष बताते हैं कि एक्सपोजर का समय और अवधि बहुत मायने रखती है; जीवित कीटों में, लेटेंट वायरस के संपर्क में आने की एक छोटी अवधि भी शरीर को दूसरे वायरस द्वारा अधिक गंभीर संक्रमण के लिए तैयार (prime) कर सकती है। वैज्ञानिकों के लिए जो प्रोटीन उत्पादन के लिए रेशम के कीड़ों का उपयोग करते हैं, इसका अर्थ है कि उनके सेल लाइन्स या कीट स्टॉक में लेटेंट वायरसों की छिपी उपस्थिति अनजाने में वांछित प्रोटीन के उत्पादन को बढ़ा सकती है, लेकिन यह कीट की प्रतिरक्षा प्रणाली में एक जटिल भेद्यता को भी उजागर करती है। यह शोध इस बात पर जोर देता है कि वायरल अंतःक्रियाओं की सूक्ष्म दुनिया में, अतीत कभी वास्तव में अतीत नहीं होता; यह वर्तमान को आकार देता है और भविष्य के युद्धों के परिणाम को निर्धारित करता है।