Epigenetic Wastewater Surveillance

शहर की गुप्त डायरी

एक शहर की कल्पना इमारतों और सड़कों के संग्रह के रूप में नहीं, बल्कि एक विशाल, जीवित जीव के रूप में करें जो अपने हर कदम पर सुरागों के निशान छोड़ता है। वर्षों से, वैज्ञानिक इस जीव के "कचरे" को पढ़ रहे हैं—विशेष रूप से, हमारे घरों और सड़कों से बहने वाले अपशिष्ट जल (वेस्टवॉटर) को। यह क्षेत्र, जिसे 'वेस्टवॉटर-बेस्ड एपिडेमियोलॉजी' के रूप में जाना जाता है, एक जासूस की तरह है जो यह पता लगाने के लिए सुराग सूंघता है कि पूरी आबादी क्या कर रही है। अतीत में, जासूसों ने इस सीवेज का उपयोग यह गिनने के लिए किया कि कितने लोग कुछ विशेष दवाओं का उपयोग कर रहे थे या हाल ही की वैश्विक महामारी के कारण फैल रहे वायरस जैसे रोगों का पता लगाने के लिए किया था। उन्होंने ऐसा वायरस के वास्तविक जेनेटिक कोड (DNA) या दवाओं के रासायनिक हस्ताक्षरों (केमिकल सिग्नेचर) को देखकर किया।

लेकिन इस कहानी में एक गहरा स्तर भी है, जो हमें केवल यह नहीं बताता कि पानी में क्या है, बल्कि यह भी बताता है कि उस पानी में योगदान देने वाले लोग कैसा महसूस कर रहे हैं। यह एपिजेनेटिक्स (epigenetics) की दुनिया है। अपने DNA को मानव निर्माण के लिए एक विशाल निर्देश पुस्तिका (इंस्ट्रक्शन मैनुअल) के रूप में सोचें। एपिजेनेटिक्स उस मैनुअल के शब्दों को बदलने के बारे में नहीं है; इसके बजाय, यह उन पन्नों पर 'स्टिकी नोट्स', बुकमार्क या हाइलाइटर लगाने जैसा है। ये "स्टिकी नोट्स" रासायनिक टैग हैं जो कोशिका को बताते हैं कि किन निर्देशों को जोर से पढ़ना है और किन्हें अनदेखा करना है। यदि आप तनाव में हैं, बीमार हैं, या विषाक्त पदार्थों (टॉक्सिन्स) के संपर्क में हैं, तो आपका शरीर अनुकूलन करने के लिए इन टैग्स को जोड़ता या हटाता है। वैज्ञानिक अब तक जो बड़ा सवाल पूछ रहे हैं, वह यह है: क्या हम इन अदृश्य "स्टिकी नोट्स" को सीवर में पा सकते हैं? यदि हम ऐसा कर पाते हैं, तो हमें न केवल यह पता चलेगा कि वायरस मौजूद है; हम संभावित रूप से समुदाय के तनाव स्तर, स्वास्थ्य संबंधी आदतों और पर्यावरण हमें कैसे प्रभावित कर रहा है, इसकी एक वास्तविक समय (रियल-टाइम) की रिपोर्ट पढ़ सकेंगे।

शहर के मूड रिंग्स को पढ़ना

इस संक्षिप्त रिपोर्ट में, ग्डान्स्क यूनिवर्सिटी ऑफ टेक्नोलॉजी और कैम्ब्रिज यूनिवर्सिटी के राफ़ल उर्नियाज़ एक नए तरीके से शहर की गुप्त डायरी को पढ़ने का प्रस्ताव देते हैं। पेपर सुझाव देता है कि हम इन एपिजेनेटिक "स्टिकी नोट्स" को सीधे अपशिष्ट जल में खोजने के लिए ऑक्सफोर्ड नैनोपोर टेक्नोलॉजीज (ONT) नामक एक विशेष प्रकार के DNA स्कैनर का उपयोग कर सकते हैं। पुराने स्कैनरों के विपरीत, जिन्हें पहले DNA को रासायनिक रूप से बदलना पड़ता है (जिससे स्टिकी नोट्स नष्ट हो जाते हैं), यह नया स्कैनर DNA को उसकी प्राकृतिक अवस्था में पढ़ सकता है, जिससे जेनेटिक कोड के साथ-साथ रासायनिक संशोधनों को भी पहचाना जा सकता है।

लेखक ने अपशिष्ट जल के नमूने लिए और उन्हें इस हाई-टेक स्कैनर से गुजारा। परिणामों को भरोसेमंद बनाने के लिए, टीम ने एक बहुत ही सख्त फिल्टर का उपयोग किया, जिसमें केवल उसी डेटा को रखा गया जो 95% विश्वास के साथ वास्तविक होने की पुष्टि करता था। उन्होंने सफलतापूर्वक एक मानचित्र बनाया, जिसे वे "ह्यूमन मिथिलोम" (human methylome) कहते हैं। इस मानचित्र को एक रंगीन, गोलाकार चार्ट (चित्र 1) के रूप में दर्शाया गया है, जो दिखाता है कि सीवेज में पाए गए मानव DNA पर विशिष्ट रासायनिक टैग कहाँ स्थित हैं। यह चार्ट तीन प्रकार के मार्कर्स को उजागर करता है: अनमॉडिफाइड साइटोसिन (साधारण DNA), 5-मिथाइलसाइटोसिन (एक टैग जो आमतौर पर जीन को "बंद" कर देता है), और 5-हाइड्रॉक्सीमिथाइलसाइटोसिन (एक टैग जो जीन को वापस "चालू" करने में मदद करता है)।

पेपर पाता है कि ये एपिजेनेटिक हस्ताक्षर वास्तव में अपशिष्ट जल में मौजूद हैं और पहचाने जा सकते हैं। डेटा सुझाव देता है कि यह विधि समुदाय की "शारीरिक स्थिति" (फिजियोलॉजिकल स्टेट) को कैप्चर कर सकती है। दूसरे शब्दों में, सीवेज केवल वायरस ही नहीं ले जा रहा है; यह इस बात का रिकॉर्ड भी ले जा रहा है कि आबादी के जीन उनके वातावरण के जवाब में कैसे चालू या बंद हो रहे हैं। लेखक का तर्क है कि यह 'एपिजेनेटिक वेस्टवॉटर सर्विलांस' (EWS) नामक एक नए क्षेत्र को खोलता है। केवल बीमारी के मामलों को गिनने के बजाय, यह दृष्टिकोण हमें जनसंख्या पर "संचयी पर्यावरणीय और शारीरिक दबावों" का मानचित्र बनाने में मदद कर सकता है। यह सुझाव देता है कि हम एक दिन पानी में तैरते रासायनिक टैगों को पढ़कर यह ट्रैक कर सकते हैं कि एक शहर कितना तनाव झेल रहा है, उसके निवासियों का मेटाबॉलिक स्वास्थ्य कैसा है, या यहाँ तक कि बढ़ती उम्र वाली आबादी के प्रभाव भी क्या हैं।

हालाँकि, पेपर इस बात के प्रति सावधान है कि यह इसे कोई अंतिम उत्पाद या जादुई समाधान (मैजिक बुलेट) नहीं बताता है। यह इसे एक प्रदर्शन के रूप में प्रस्तुत करता है कि जानकारी को प्राप्त किया जा सकता है। टैग्स के विशिष्ट स्थानों में विश्वास का स्तर डेटा पर लागू किए गए सख्त 0.95 कॉन्फिडेंस थ्रेशोल्ड से आता है, लेकिन पेपर इसे एक सुलझी हुई पहेली के बजाय "अनछुए अवसरों" के खुलने के रूप में पेश करता है। यह सुझाव देता है कि जहाँ पारंपरिक तरीके हमें बताते हैं कि क्या प्रसारित हो रहा है, वहीं निगरानी का यह नया स्तर व्यवस्थित तनावों (सिस्टेमिक स्ट्रेसर्स) का एक व्यापक अवलोकन प्रदान कर सकता है, बशर्ते तकनीक विकसित होती रहे। इस मानचित्र को बनाने के लिए उपयोग किया गया कोड और डेटा दूसरों के लिए उपलब्ध है ताकि वे इसकी जांच कर सकें और इस पर आगे बढ़ सकें, जो वैज्ञानिक समुदाय को इस नए, अदृश्य सार्वजनिक स्वास्थ्य निगरानी स्तर को खोजने में शामिल होने के लिए आमंत्रित करता है।