Recombinase Polymerase Amplification-Based Analytical Platforms for Rapid Detection of Foodborne Pathogenic Bacteria: Recent Advances, Challenges, and Perspectives

हर दिन, जो भोजन हम खाते हैं वह खेत से मेज तक एक लंबी यात्रा तय करता है, जिसमें अनगिनत हाथों और उन वातावरणों से होकर गुजरता है जहाँ अदृश्य बैक्टीरिया मुफ्त सवारी कर सकते हैं। इनमें से कुछ बैक्टीरिया, जैसे कि साल्मोनेला (Salmonella) या लिस्टेरिया (Listeria), इतने खतरनाक होते हैं कि वे लोगों को बहुत बीमार कर सकते हैं, यही कारण है कि खाद्य सुरक्षा निरीक्षकों को उन्हें जल्दी और सटीक रूप से खोजना होता है। दशकों से, इन कीटाणुओं को खोजने के लिए 'गोल्ड स्टैंडर्ड' लैब डिश में उन्हें उगाने की प्रक्रिया रही है, जो एक विश्वसनीय प्रक्रिया तो है लेकिन बेहद धीमी है, जिसमें संक्रमण की पुष्टि करने में अक्सर कई दिन लग जाते हैं। वैज्ञानिक लंबे समय से बैक्टीरिया को बढ़ने का इंतजार किए बिना, उनके जेनेटिक कोड को सीधे पढ़ने के लिए मशीनों का उपयोग करके, उन्हें पहचानने का एक तेज़ तरीका खोजने की कोशिश कर रहे हैं। हालाँकि, इस कोड को पढ़ने वाले सबसे सामान्य उपकरणों के लिए महंगे उपकरणों की आवश्यकता होती है जिन्हें सटीक गर्म और ठंडे तापमान के चक्रों से गुजरना पड़ता है, जिससे उन्हें उच्च-तकलीकी प्रयोगशाला के बाहर उपयोग करना कठिन हो जाता है।

एक नई विधि जिसे 'रिकॉम्बिनेज पॉलीमरेज़ एम्प्लीफिकेशन (recombinase polymerase amplification)' कहा जाता है, एक अलग रास्ता प्रदान करती है। नमूने को बार-बार गर्म और ठंडा करने के बजाय, यह तकनीक बैक्टीरिया के डीएनए को एक स्थिर, सौम्य गर्माहट पर कॉपी करने के लिए प्रोटीन के एक विशेष मिश्रण का उपयोग करती है, जो मानव शरीर के तापमान के समान है। यह इस प्रक्रिया को बहुत तेज़ बनाता है, जो अक्सर आधे घंटे से भी कम समय में पूरी हो जाती है, और इसके लिए बहुत सरल उपकरणों की आवश्यकता होती है। हाल ही के शोध की एक नई समीक्षा इस बात की जांच करती है कि कैसे इस तकनीक को वास्तविक दुनिया में खाद्यजनित रोगजनकों (pathogens) को पकड़ने के लिए अनुकूलित किया जा रहा है, जो साधारण लैब परीक्षणों से आगे बढ़कर पूर्ण प्रणालियाँ बनाने की ओर बढ़ रहा है जो खाद्य नमूनों की जटिल वास्तविकता को संभाल सकें। इसके लेखक, जो चीन के कृषि और तकनीकी कॉलेजों के शोधकर्ता हैं, ने प्रमाण एकत्र किए हैं जो दिखाते हैं कि हालांकि यह विधि अविश्वसनीय रूप से तेज़ और संवेदनशील है, इसका वास्तविक मूल्य खाद्य सामग्री से संबंधित विशिष्ट समस्याओं को हल करने, गलत अलार्म को रोकने और यह सुनिश्चित करने में है कि परीक्षण केवल जीवित बैक्टीरिया को ही गिने जो वास्तविक खतरा पैदा करते हैं।

शोधकर्ताओं ने सबसे पहले यह मानचित्रण किया कि यह तकनीक कैसे काम करती है और अन्य पहचान विधियों के बीच यह कहाँ फिट बैठती है। उन्होंने समझाया कि पारंपरिक परीक्षणों के विपरीत, जो बैक्टीरिया के बढ़ने पर निर्भर करते हैं, या पुराने जेनेटिक परीक्षणों के विपरीत जिन्हें जटिल मशीनों की आवश्यकता होती है, यह नया दृष्टिकोण एंजाइमों का उपयोग करता है जो आणविक सर्चलाइट (molecular searchlights) की तरह कार्य करते हैं। ये एंजाइम एक लक्षित कीटाणु के विशिष्ट डीएनए अनुक्रम को खोजते हैं और एक निरंतर तापमान पर उसे तेजी से कॉपी करना शुरू कर देते हैं। क्योंकि यह प्रक्रिया इतनी तेज़ है और इसे किसी भारी मशीन की आवश्यकता नहीं है, इसलिए इसे एक पोर्टेबल डिवाइस में किया जा सकता है, जो संभावित रूप से सीधे खाद्य प्रसंस्करण संयंत्र या बाजार में ही संभव है। समीक्षा बताती है कि वैज्ञानिकों ने इस परीक्षण के विभिन्न संस्करण सफलतापूर्वक बनाए हैं, जिनमें प्रकाश के साथ चमकने वाले संस्करण शामिल हैं जो परिणाम दिखाने के लिए, एक साधारण स्ट्रिप (जैसे प्रेगनेंसी टेस्ट में) का उपयोग करने वाले संस्करण, और यहाँ तक कि वे भी जो इसे और अधिक सटीक बनाने के लिए जीन-एडिटिंग टूल के साथ जुड़ते हैं। इन प्रणालियों का परीक्षण साल्मोनेला, ई. कोलाई (E. coli), लिस्टेरिया और विब्रियो (Vibrio) सहित विभिन्न खतरनाक बैक्टीरिया के विरुद्ध किया गया है, जो यह सिद्ध करता है कि यह विधि मांस, दूध, समुद्री भोजन और कृषि उत्पादों में उन्हें पहचान सकती है।

हालाँकि, यह पत्र स्पष्ट करता है कि केवल गति ही इस तकनीक को खाद्य सुरक्षा का एक मानक उपकरण बनाने के लिए पर्याप्त नहीं है। लेखक बताते हैं कि भोजन इन परीक्षणों के लिए एक कठिन वातावरण है क्योंकि यह वसा, प्रोटीन और नमक जैसी पदार्थों से भरा होता है जो रासायनिक प्रतिक्रिया में हस्तक्षेप कर सकते हैं, ठीक वैसे ही जैसे शोर भरे कमरे में फुसफुसाहट सुनने की कोशिश करना। यदि हस्तक्षेप करने वाले पदार्थों को हटाने के लिए खाद्य नमूने को सही ढंग से तैयार नहीं किया जाता है, तो परीक्षण बैक्टीरिया को खोजने में विफल हो सकता है भले ही वे वहाँ मौजूद हों, या यह एक गलत संकेत दे सकता है। समीक्षा इस बात पर जोर देती है कि सबसे बड़ी बाधा स्वयं एम्प्लीफिकेशन (प्रवर्धन) चरण नहीं है, जिसमें केवल कुछ मिनट लगते हैं, बल्कि उससे पहले के चरण हैं: नमूना एकत्र करना, बैक्टीरिया को केंद्रित करना और डीएनए को साफ करना ताकि परीक्षण काम कर सके। शोधकर्ता इन चरणों को स्वचालित रूप से संभालने के लिए चुंबकीय मोतियों (magnetic beads) या पेपर फिल्टर के साथ इस परीक्षण को जोड़ने पर काम कर रहे हैं, जिससे एक "सैंपल-टू-आंसर" (नमूने से उत्तर तक) डिवाइस बन सके जहाँ उपयोगकर्ता खाद्य पदार्थ का एक टुकड़ा डाल सके और बिना किसी अलग लैब के परिणाम प्राप्त कर सके।

पत्र में संबोधित एक अन्य महत्वपूर्ण चुनौती जीवित और मृत बैक्टीरिया के बीच का अंतर है। जब भोजन को गर्मी या सफाई रसायनों से उपचारित किया जाता है, तो बैक्टीरिया मर सकते हैं, लेकिन उनका डीएनए पीछे रह सकता है। एक परीक्षण जो केवल डीएनए की तलाश करता है, वह सुरक्षित उत्पाद को खतरनाक के रूप में चिह्नित कर सकता है क्योंकि वह उन कीटाणुओं के अवशेषों का पता लगाता है जो अब जीवित नहीं हैं। शोधकर्ता चर्चा करते हैं कि कैसे इस परीक्षण के कुछ नए संस्करण विशेष रंगों (dyes) का उपयोग करते हैं जो मशीन को मृत कोशिकाओं से डीएनए को कॉपी करने से रोकते हैं, यह सुनिश्चित करते हुए कि केवल जीवित, खतरनाक बैक्टीरिया ही अलार्म बजाएं। वे यह भी नोट करते हैं कि कुछ बैक्टीरिया सुप्त अवस्था (dormant state) में जा सकते हैं जहाँ वे जीवित तो हैं लेकिन बढ़ नहीं रहे हैं, जो उन्हें मानक तरीकों से पकड़ना कठिन बनाता है। समीक्षा सुझाव देती है कि भविष्य के परीक्षणों को जोखिम का सटीक चित्र देने के लिए इन विभिन्न अवस्थाओं के बीच अंतर करने में अधिक स्मार्ट होने की आवश्यकता है।

पत्र संदूषण (contamination) के जोखिम के प्रति भी आगाह करता है। क्योंकि यह विधि बहुत तेज़ी से बैक्टीरिया के डीएनए की इतनी सारी कॉपियाँ बनाती है, इसलिए प्रतिक्रिया समाप्त होने के बाद टेस्ट ट्यूब को खोलने से अनजाने में अन्य नमलों में जेनेटिक सामग्री फैल सकती है, जिससे बाद में गलत पॉजिटिव (false positives) परिणाम आ सकते हैं। इसे हल करने के लिए, वैज्ञानिक बंद प्रणालियाँ विकसित कर रहे हैं जहाँ परीक्षण एक सीलबंद कार्ट्रिज के अंदर होता है, या जहाँ परिणाम को बिना कंटेनर खोले कैमरा या लाइट सेंसर द्वारा पढ़ा जाता है। लेखक इस बात पर जोर देते हैं कि इस तकनीक को नियामकों द्वारा भरोसेमंद बनाने और आधिकारिक खाद्य सुरक्षा जाँचों में उपयोग करने के लिए, इसे केवल शुद्ध बैक्टीरिया के साथ स्वच्छ लैब स्थितियों में ही नहीं, बल्कि वास्तविक खाद्य नमलों में भी परीक्षण किया जाना चाहिए जिनमें प्राकृतिक रूप से संदूषण हुआ हो। वे आह्वान करते हैं कि अधिक अध्ययन किए जाएं जो इन नए तीव्र परीक्षणों की सीधे पारंपरिक, धीमी विधियों के साथ तुलना करें ताकि यह सिद्ध हो सके कि वे रोजमर्रा की स्थितियों में विश्वसनीय हैं।

अंततः, समीक्षा निष्कर्ष निकालती है कि 'रिकॉम्बिनेज पॉलीमरेज़ एम्प्लीफिकेशन' एक शक्तिशाली उपकरण है जो अनुसंधान प्रयोगशाला से क्षेत्र (field) में जाने के लिए तैयार है, लेकिन वास्तविक भोजन के साथ अच्छी तरह से काम करने के लिए इसे सावधानीपूर्वक इंजीनियरिंग की आवश्यकता है। तकनीक ने प्रमुख रोगजनकों को तेज़ी से और सटीक रूप से पहचानने की क्षमता दिखाई है, लेकिन इसकी सफलता खाद्य सामग्रियों के हस्तक्षेप को दूर करने, मृत कोशिकाओं या संदूषण से गलत अलार्म को रोकने और पूरी प्रक्रिया को एक सरल, पोर्टेबल डिवाइस में एकीकृत करने पर निर्भर करती है। लेखक सुझाव देते हैं कि खाद्य सुरक्षा परीक्षण का भविष्य इन एकीकृत प्लेटफार्मों में निहित है जो नमूना तैयार करने, तीव्र पहचान और स्पष्ट परिणामों को एक पैकेज में मिलाते हैं। जबकि ये नई विधियाँ पारंपरिक लैब कल्चर की आवश्यकता को पूरी तरह से प्रतिस्थापित नहीं करेंगी, जो कीटाणु की पहचान की पुष्टि करने और उसके व्यवहार का अध्ययन करने के लिए अभी भी आवश्यक हैं, वे खाद्य पदार्थों की स्क्रीनिंग करने का एक तेज़ तरीका प्रदान करती हैं, जिससे प्रकोपों को फैलने से पहले ही रोका जा सकता है। आगे का मार्ग इन प्रणालियों को मजबूत, किफायती और उपयोग में आसान बनाने में निहित है, जिससे यह सुनिश्चित हो सके कि तीव्र पहचान का वादा सार्वजनिक स्वास्थ्य की रक्षा के लिए एक वास्तविकता बन सके।