Emergence and genomic characterization of a carbapenem- and colistin-resistant Enterobacter chengduensis isolate carrying blaNDM-1 in Northeast China

हमारे शरीर के भीतर की सूक्ष्म दुनिया की कल्पना एक हलचल भरे, भीड़भाड़ वाले शहर के रूप में करें। इस शहर में, आंत या फेफड़ों जैसे पड़ोसों में कई अलग-अलग प्रकार के बैक्टीरिया रह रहे हैं। अधिकांश समय, ये बैक्टीरिया हानिरहित रूममेट होते हैं। लेकिन कभी-कभी, कुछ शरारती हो जाते हैं, जिससे ऐसे संक्रमण होते हैं जिनका इलाज करना कठिन होता है। दशकों से, डॉक्टरों के पास उनके शस्त्रागार में एक "सुपर-वेपन" रहा है जिसे कार्बापेनेम्स (carbapenems) कहा जाता है, जो एक शक्तिशाली प्रकार का एंटीबायोटिक है जिसका उपयोग तब किया जाता है जब अन्य दवाएं विफल हो जाती हैं। हालांकि, शतरंज के खेल की तरह, बैक्टीरिया इन चालों का मुकाबला करना सीख रहे हैं। वे "सुपरबग्स" में विकसित हो रहे हैं जो इन दवाओं को बेअसर कर सकते हैं। इससे भी अधिक चिंताजनक बात यह है कि कुछ सुपरबग्स ने कोलिस्टिन (colistin) नामक दूसरी रक्षा पंक्ति को भी अनदेखा करना सीख लिया है, जो अक्सर डॉक्टरों के लिए अंतिम विकल्प होता है। जब एक बैक्टीरिया दोनों के प्रति प्रतिरोधी हो जाता है, तो यह एक ऐसे अपराधी की तरह होता है जिसने शहर का हर ताला तोड़ने का तरीका ढूंढ लिया है, जिससे पुलिस के पास कोई चाबी नहीं बचती। यह वह खतरनाक क्षेत्र है जिसका मानचित्रण वैज्ञानिक करने की कोशिश कर रहे हैं: यह पता लगाना कि ये बैक्टीरिया वास्तव में कैसे बदल रहे हैं, वे कहाँ छिप रहे हैं, और जीवित रहने के लिए वे किन उपकरणों का उपयोग कर रहे हैं।

इस अध्ययन में, पूर्वोत्तर चीन के एक अस्पताल के शोधकर्ताओं ने एक नए प्रकार के बैक्टीरियल शरारती तत्व की खोज की जो उस क्षेत्र में पहले कभी नहीं देखा गया था। उन्होंने एक मरीज के श्वसन मार्ग में 'एंटरोबैक्टर चेंगडून्सिस' (Enterobacter chengduensis) नामक बैक्टीरिया का एक स्ट्रेन पाया (आइए इसे "चेंगडू" कहें)। हालांकि इस प्रजाति की पहचान पहली बार 2015 में की गई थी, फिर भी यह अपने अधिक प्रसिद्ध चचेरे भाइयों की तुलना में अभी भी एक रहस्य है। टीम ने बैक्टीरिया की पूरी निर्देश पुस्तिका (इसके डीएनए) को पढ़ने के लिए होल-जीनोम सीक्वेंसिंग (whole-genome sequencing) नामक एक उच्च-तकनीकी सूक्ष्मदर्शी का उपयोग किया। उन्होंने पाया कि यह विशिष्ट चेंगडू बैक्टीरिया एक "सुपर-जासूस" था जो एक खतरनाक हथियार लेकर चल रहा था: एक जीन जिसे blaNDM-1 कहा जाता है। यह जीन आणविक कैंची की तरह काम करता है जो कार्बापेनम एंटीबायोटिक्स को काटकर नष्ट कर सकता है। इससे भी अधिक आश्चर्यजनक रूप से, यह बैक्टीरिया कोलिस्टिन (जो अंतिम विकल्प वाली दवा है) के प्रति भी प्रतिरोधी था, भले ही शोधकर्ताओं को वे सामान्य "लॉकपिक" जीन नहीं मिले जो आमतौर पर इस प्रतिरोध का कारण बनते हैं।

वैज्ञानिकों ने इस विशिष्ट बैक्टीरिया को ST414 नामक एक पारिवारिक समूह के रूप में पहचाना। जब उन्होंने दुनिया भर के अन्य बैक्टीरिया के साथ इसके डीएनए की तुलना की, तो उन्होंने पाया कि यह चीन के अन्य हिस्सों में पाए जाने वाले स्ट्रेन से निकटता से संबंधित है, जिससे पता चलता है कि यह स्थानीय रूप से यात्रा कर रहा था या विकसित हुआ था। यह बैक्टीरिया एक भेष बदलने में माहिर था, जो 15 अलग-अलग जीन लेकर चलता था जो विभिन्न एंटीबायोटिक्स के प्रति प्रतिरोध में मदद करते थे, जिनमें पेट की बीमारियों और दर्द निवारक दवाओं के लिए उपयोग किए जाने वाले जीन भी शामिल थे। हालांकि, यह अजेय नहीं था। शोधकर्ताओं ने नई पीढ़ी की दवाओं के खिलाफ इसका परीक्षण किया और पाया कि यह कुछ विशिष्ट दवाओं के प्रति अभी भी संवेदनशील था, जिसमें सेफिडरोकोल (cefiderocol) नामक एक दवा और एज़ट्रियोनम (aztreonam) एवं एविबैक्टम (avibactam) का संयोजन शामिल था। यह एमिकासिन (amikacin) और टिगेसाइक्लिन (tigecycline) के प्रति भी संवेदनशील था।

कहानी का सबसे दिलचस्प हिस्सा यह है कि बैक्टीरिया को कोलिस्टिन के प्रति प्रतिरोधी कैसे बनाया गया। आमतौर पर, बैक्टीरिया में एक विशिष्ट जीन (जैसे mcr) होता है जो कोलिस्टिन के खिलाफ एक ढाल के रूप में कार्य करता है। लेकिन जब वैज्ञानिकों ने चेंगडू बैक्टीरिया के डीएनए की जांच की, तो वह ढाल गायब थी। उन्होंने अन्य प्रकार के प्रतिरोध के लिए भी सामान्य संदिग्धों की जांच की और कुछ भी नहीं मिला। यह सुझाव देता है कि बैक्टीरिया शायद एक गुप्त, छिपे हुए तरीके का उपयोग कर रहा है—शायद यह कि वह अपनी आंतरिक मशीनरी को कैसे नियंत्रित करता है, इसमें एक बदलाव है—जिसे वैज्ञानिकों ने अभी तक पूरी तरह से नहीं समझा है। उन्हें संदेह है कि खतरनाक blaNDM-1 जीन डीएनए के एक छोटे, गोलाकार टुकड़े पर सवार है जिसे प्लाज्मिड (plasmid) कहा जाता है, जो एक USB ड्राइव की तरह काम करता है जिसे बैक्टीरिया एक-दूसरे के साथ अपनी "सुपरपावर्स" साझा करने के लिए बदल सकते हैं। हालांकि, क्योंकि डीएनए बहुत दोहराव वाला और अव्यवस्थित था, वैज्ञानिक अभी तक उस पूरे USB ड्राइव को स्पष्ट रूप से नहीं देख सके; वे बस इतना जानते थे कि खतरनाक फ़ाइल वहां मौजूद है।

अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि हालांकि यह बैक्टीरिया एक कठिन प्रतिद्वंद्वी है, लेकिन इसने युद्ध अभी तक नहीं जीता है। यह अभी भी कुछ प्रमुख दवाओं के प्रति संवेदनशील है, जो डॉक्टरों को लड़ने का एक मौका देता है। शोधकर्ता चेतावनी देते हैं कि चूंकि यह बैक्टीरिया मनुष्यों और पर्यावरण दोनों में पाया जा सकता है, इसलिए यह उन तरीकों से फैल रहा होगा जिन्हें हम पूरी तरह से नहीं समझते हैं। उनका सुझाव है कि हमें अस्पतालों और पर्यावरण में इन बैक्टीरिया पर बहुत बारीकी से नज़र रखने की आवश्यकता है ताकि उन्हें एक बड़ी समस्या बनने से रोका जा सके। यह खोज हमारे सूक्ष्म शहरों के विकास के बारे में हमारी समझ में एक नया अध्याय जोड़ती है, जो हमें याद दिलाती है कि सुपरबग्स के खिलाफ लड़ाई विज्ञान और प्रकृति के बीच एक निरंतर दौड़ है।