A comparison of two culture and three sequencing methods for detection of the urobiome
यह अध्ययन गर्भवती प्रतिभागियों के मूत्र नमूनों पर मानक मूत्र संवर्धन (यूरिन कल्चर), उन्नत मात्रात्मक मूत्र संवर्धन और तीन अनुक्रमण (सीक्वेंसिंग) विधियों की तुलना करता है, जो यह प्रकट करता है कि जबकि कोई भी एक विधि सार्वभौमिक रूप से श्रेष्ठ नहीं है, लॉन्ग-रीड शॉटगन मेटाजीनोमिक्स सबसे व्यापक टैक्सोनोमिक कवरेज प्रदान करता है और विशिष्ट टैक्सों के लिए संवर्धित विधि अनुक्रमण से बेहतर प्रदर्शन करती है, जो विशिष्ट अनुसंधान या नैदानिक उद्देश्यों के साथ विधि चयन को संरेखित करने की आवश्यकता को रेखांकित करती है।
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द दशकों से, डॉक्टर मूत्राशय में संक्रमण की जांच करने के लिए एक सरल परीक्षण पर भरोसा करते रहे हैं: वे मूत्र का एक नमूना लेते हैं, उसे एक विशेष डिश में रखते हैं, और यह देखने के लिए प्रतीक्षा करते हैं कि क्या कोई बैक्टीरिया बढ़ता है। यह विधि, जिसे मानक मूत्र संवर्धन (स्टैंडर्ड यूरिन कल्चर) के रूप में जाना जाता है, बहुत पहले उन तेजी से बढ़ने वाले कीटाणुओं को पकड़ने के लिए बनाई गई थी जो स्पष्ट, दर्दनाक संक्रमण पैदा करते हैं। यह उन विशिष्ट कीड़ों के लिए अच्छा काम करता है, लेकिन इसमें एक अंध बिंदु (ब्लाइंड स्पॉट) है। यह धीरे-धीरे बढ़ने वाले, उन कीटाणुओं को मिस कर देता है जिन्हें जीवित रहने के लिए विशेष परिस्थितियों की आवश्यकता होती है, और उन सूक्ष्म आबादी को भी, जो बिना किसी तत्काल समस्या के चुपचाप मूत्राशय में रहती है। वैज्ञानिक अब जानते हैं कि मूत्राशय एक बाँझ शून्य नहीं है; यह सूक्ष्मजीवों का एक जटिल समुदाय, एक जीवित पारिस्थितिकी तंत्र है जिसे 'यूरोबियोम' कहा जाता है। वहां कौन रहता है और उनकी संख्या कितनी है, इसे समझना आवर्ती संक्रमणों से लेकर पुराने दर्द तक के निदान के लिए महत्वपूर्ण है, लेकिन पुराना परीक्षण अक्सर तस्वीर को अधूरा छोड़ देता है, जिससे केवल निवासियों का एक अंश ही दिखाई देता है।
शोधकर्ताओं की एक टीम ने यह देखने के लिए हाथ में लिया कि अलग-अलग तरीकों से देखने पर कितना अधिक 'मूत्र जगत' छिपा रह जाता है। उन्होंने गर्भवती महिलाओं से मूत्र के नमूने एकत्र किए, जिनकी उन बैक्टीरिया के लिए स्क्रीनिंग की जा रही थी जो शायद लक्षण न दिखाएं। केवल एक परीक्षण पर निर्भर रहने के बजाय, उन्होंने प्रत्येक नमूने को विभाजित किया और उसे पांच अलग-अलग पहचान विधियों के माध्यम से चलाया। इनमें से दो संवर्धन-आधारित (कल्चर-बेस्ड) थे, जिसका अर्थ है कि उन्होंने लैब में बैक्टीरिया उगाने की कोशिश की। एक मानक परीक्षण था जो आज अस्पतालों में उपयोग किया जाता है, और दूसरा एक उन्नत संस्करण था जिसने अधिक भोजन, विभिन्न तापमान और लंबे प्रतीक्षा समय का उपयोग किया ताकि अधिक प्रकार के बैक्टीरिया को बढ़ने के लिए प्रेरित किया जा सके। अन्य तीन विधियों ने बढ़ने की प्रक्रिया को पूरी तरह से छोड़ दिया और सीधे कोशिकाओं के भीतर मौजूद आनुवंशिक सामग्री (जेनेटिक मटेरियल) को देखा। इनमें डीएनए अनुक्रमण (डीएनए सीक्वेंसिंग) के दो प्रकार शामिल थे जो बैक्टीरिया के जीन के छोटे और लंबे हिस्सों को पढ़ते हैं, और एक तीसरा, अधिक उन्नत तरीका जो बिना किसी विशिष्ट भाग को प्रवर्धित (एम्प्लीफाई) किए, नमूने के भीतर की हर चीज़ के संपूर्ण आनुवंशिक कोड को पढ़ता है।
परिणामों ने दिखाया कि आप जो विधि चुनते हैं, वह उस कहानी को बदल देती है जो आप सुनाते हैं। मानक अस्पताल परीक्षण ने 98 में से 85 नमूनों में बैक्टीरिया पाया, लेकिन उन्नत संवर्धन परीक्षण ने सभी 98 में उन्हें पाया। उन्नत परीक्षण ने बहुत अधिक प्रकार के बैक्टीरिया की पहचान की, जिसमें 41 प्रजातियों की तुलना में 102 विभिन्न प्रजातियां पाई गईं। यह विशेष रूप से उन बैक्टीरिया को खोजने में अच्छा था जो संक्रमण पैदा करने के लिए जाने जाते हैं, साथ ही उन बैक्टीरिया को भी जो वास्तव में मूत्राशय की रक्षा कर सकते हैं। हालांकि, डीएनए अनुक्रमण विधियों ने एक और भी व्यापक चित्र खींचा। एक अनुक्रमण दृष्टिकोण ने परीक्षण किए गए प्रत्येक नमूने में बैक्टीरिया पाया, सैकड़ों प्रजातियों की पहचान की जिन्हें कल्चर परीक्षणों ने पूरी तरह से मिस कर दिया था। एक अन्य अनुक्रमण विधि, जो पूर्ण आनुवंशिक कोड को पढ़ती है, सबसे व्यापक थी, जिसने 500 से अधिक विभिन्न प्रजातियों को खोजा और सटीक रूप से बताया कि कौन से विशिष्ट प्रकार के बैक्टीरिया मौजूद हैं।
शोधकर्ताओं ने पाया कि अलग-अलग विधियां न केवल बैक्टीरिया की अलग मात्रा पाती हैं, बल्कि वे अलग प्रकार के बैक्टीरिया भी पाती हैं। डीएनए विधियां कल्चर विधियों की तुलना में एक-दूसरे के साथ अधिक सहमत थीं, जो यह सुझाव देती हैं कि आनुवंशिक दृष्टिकोण मूत्राशय के पारिस्थितिकी तंत्र की एक अलग वास्तविकता को पकड़ता है। जबकि कल्चर परीक्षण स्टैफिलोकोकस और कोरीनेबैक्टीरियम जैसे कुछ सामान्य बैक्टीरिया को खोजने में बेहतर थे, अनुक्रमण विधियां गार्डनेरेला और लैक्टोबैसिलस जैसी विभिन्न प्रजातियों की पहचान करने में श्रेष्ठ थीं, जो मूत्र स्वास्थ्य के लिए महत्वपूर्ण हैं। एक अनुक्रमण विधि एकमात्र ऐसी थी जो एस्चेरिचिया कोलाई और गार्डनेरेला की विभिन्न प्रजातियों के बीच अंतर कर सकी, जो कि विवरण का एक ऐसा स्तर है जिसे अन्य विधियां प्राप्त नहीं कर सकीं। इसका अर्थ यह है कि आपके डॉक्टर या वैज्ञानिक द्वारा उपयोग किए जाने वाले उपकरण के आधार पर, वे यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि एक रोगी को साधारण संक्रमण है, बैक्टीरिया का एक जटिल मिश्रण है, या वास्तव में कोई बैक्टीरिया नहीं है।
अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि मूत्र माइक्रोबायोम के लिए कोई एक आदर्श परीक्षण नहीं है। मानक कल्चर परीक्षण, हालांकि तेज़ और सस्ता है, सूक्ष्म समुदाय के अधिकांश हिस्से को मिस कर देता है। उन्नत कल्चर अधिक जीवित बैक्टीरिया को पाता है लेकिन फिर भी सब कुछ नहीं देख पाता। डीएनए अनुक्रमण विधियां सबसे विविध समुदाय को देखती हैं और उच्च सटीकता के साथ विशिष्ट प्रजातियों की पहचान कर सकती हैं, लेकिन वे उस आनुवंशिक सामग्री का पता लगाती हैं जो जीवित नहीं हो सकती है, जो इस प्रश्न को जटिल बनाता है कि क्या पता लगाया गया कीटाणु संक्रमण का कारण बन रहा है या बस गुजर रहा है। शोधकर्ता इस बात पर जोर देते हैं कि सर्वोत्तम विधि पूरी तरह से पूछे जा रहे प्रश्न पर निर्भर करती है। यदि लक्ष्य बैक्टीरिया को उगाना है ताकि यह परीक्षण किया जा सके कि कौन से एंटीबायोटिक्स उन्हें मार देंगे, तो कल्चर आवश्यक है। यदि लक्ष्य समुदाय की पूर्ण विविधता को समझना या विशिष्ट प्रजातियों की पहचान करना है, तो अनुक्रमण (सीक्वेंसिंग) श्रेष्ठ है। इससे पहले कि कोई भी नया परीक्षण अस्पताल में मानक परीक्षण की जगह ले सके, वैज्ञानिकों को यह साबित करने की आवश्यकता है कि अधिक बैक्टीरिया खोजने से वास्तव में रोगियों के स्वास्थ्य परिणामों में सुधार होता है। तब तक, विधि का चुनाव निदान को आकार देता है, और प्रत्येक उपकरण की ताकत और सीमाओं को समझना मूत्राशय के भीतर अदृश्य दुनिया को समझने के लिए आवश्यक है।
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