Clonal OmpK35 truncation and incomplete genotype-phenotype correlation underlie cefiderocol resistance in carbapenem-resistant, hypervirulent Klebsiella pneumoniae from Romania

बैक्टीरिया की अदृश्य दुनिया में, उत्तरजीविता एक निरंतर चलने वाली हथियारों की दौड़ है। जब मनुष्य संक्रमण को मारने के लिए एंटीबायोटिक्स का उपयोग करते हैं, तो बैक्टीरिया बचाव विकसित करते हैं, अक्सर ऐसे जीन प्राप्त करके जो ढाल की तरह काम करते हैं या दवाओं को काटकर अलग करने वाली आणविक कैंची की तरह कार्य करते हैं। इस खेल में सबसे खतरनाक खिलाड़ियों में से एक 'क्लेबसिएला न्यूमोनिया' (Klebsiella pneumoniae) नामक बैक्टीरिया है। यह अस्पताल के संक्रमणों का एक सामान्य कारण है, लेकिन एक विशिष्ट, भयानक संस्करण उभर कर आया है: एक ऐसा स्ट्रेन जो हाइपरविरुलेंट (hypervirulent) है, जिसका अर्थ है कि यह स्वस्थ लोगों में भी गंभीर बीमारी पैदा करता है, और लगभग सभी मानक एंटीबायोटिक्स के प्रति प्रतिरोधी है, जिसमें वे शक्तिशाली "अंतिम-विकल्प" (last-resort) दवाएं भी शामिल हैं जिनका उपयोग तब किया जाता है जब अन्य सभी विफल हो जाते हैं। वैज्ञानिक विशेष रूप से 'साइडरफोर-सेफलोस्पोरिन' (siderophore-cephalosporins) नामक दवाओं के एक नए वर्ग को लेकर चिंतित हैं, जिन्हें आयरन-परिवहन अणुओं की नकल करके बैक्टीरिया को अपने भीतर प्रवेश करने के लिए धोखा देने के लिए डिज़ाइन किया गया है। शोधकर्ताओं के सामने सवाल यह है कि क्या ये नई दवाएं अभी भी विकसित होते सुपरबग्स को रोक सकती हैं, या क्या बैक्टीरिया ने पहले ही उन्हें रोकने का कोई तरीका खोज लिया है।

रोमानिया के शोधकर्ताओं की एक टीम ने बुखारेस्ट के रोगियों से लिए गए 'क्लेबसिएला न्यूमोनिया' के नमूनों के एक समूह पर बारीकी से नज़र रखकर इस प्रश्न का उत्तर देने का प्रयास किया। ये रोगी किसी न किसी समय अस्पताल में रहे थे, लेकिन इस समूह में आउटपेशेंट (outpatients), सामान्य वार्डों में भर्ती लोग और गहन देखभाल (intensive care) में रहने वाले लोग शामिल थे। वैज्ञानिक इन बैक्टीरिया की आनुवंशिक संरचना को समझना चाहते थे, विशेष रूप से यह कि वे नवीनतम एंटीबायोटिक, सेफिडरोकोल (cefiderocol) के प्रति कैसे प्रतिरोधी बने, और क्या बैक्टीरिया का जेनेटिक कोड पूरी तरह से भविष्यवाणी कर सकता था कि उनकी प्रतिरोधक क्षमता कितनी मजबूत होगी। उन्होंने बैक्टीरिया के पूरे जेनेटिक ब्लूप्रिंट को पढ़ने के लिए एक आधुनिक तकनीक का उपयोग किया ताकि जीवित रहने के लिए जिम्मेदार विशिष्ट उत्परिवर्तन (mutations) और जीन का पता लगाया जा सके।

अध्ययन से पता चला कि इस समूह के बैक्टीरिया विभिन्न प्रकार के मिश्रण नहीं थे। इसके बजाय, वे दो मुख्य पारिवारिक वंशों, या क्लोन (clones) द्वारा हावी थे। इनमें से एक वंश, जिसे ST383 के रूप में जाना जाता है, विशेष रूप से चिंताजनक था। इसमें लक्षणों का एक खतरनाक संयोजन था: यह कार्बापेनेम्स (carbapenems), जो एंटीबायोटिक्स का एक प्रमुख वर्ग है, के प्रति प्रतिरोधी था, और इसमें विशिष्ट प्रकार के विरुलेंस (virulence) जीन भी थे जो बैक्टीरिया को अधिक आक्रामक बनाते हैं और मानव शरीर से लोहा चुराने में बेहतर बनाते हैं। अत्यधिक प्रतिरोध और अत्यधिक विरुलेंस का यह "अभिसरण" (convergence) आठ नमूनों में पाया गया था, और इसे एक विशिष्ट आनुवंशिक हस्ताक्षर से जोड़ा गया था जिसमें armA नामक जीन शामिल था, जो बैक्टीरिया को एमिनोग्लाइकोसाइड्स (aminoglycosides) नामक दवाओं के एक पूरे वर्ग के प्रति प्रतिरोधी बनाता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि जब भी बैक्टीरिया में विरुलेंस जीन होते थे, तो उनमें यह एमिनोग्लाइकोसाइड प्रतिरोध जीन भी होता था, जिससे पता चलता है कि वे एक ही जेनेटिक पैकेज पर एक साथ विरासत में मिले थे। इसका मतलब है कि इन विशिष्ट बैक्टीरिया के लिए, एमिनोग्लाइकोसाइड्स से जुड़ी एक सामान्य उपचार पद्धति शुरू से ही बेकार होने की संभावना है।

शायद सबसे चौंकाने वाली खोज यह थी कि परीक्षण किए गए पच्चीस बैक्टीरिया में से प्रत्येक सेफिडरोकोल के प्रति प्रतिरोधी था, जो कि अंतिम रक्षा पंक्ति के रूप में डिज़ाइन की गई दवा है। बैक्टीरिया ने दो मुख्य तरीकों से यह प्रतिरोध हासिल किया था। पहला, उनमें से कई में ऐसे एंजाइम बनाने वाले जीन थे जो दवा को तोड़ने में सक्षम हैं। दूसरा, और महत्वपूर्ण रूप से, उन्होंने उनकी कोशिका सतह पर एक विशिष्ट दरवाजे को क्षतिग्रस्त कर दिया था जिसे OmpK35 कहा जाता है। यह दरवाजा आमतौर पर बैक्टीरिया द्वारा चीजों को अंदर लाने के लिए उपयोग किया जाता है, लेकिन बैक्टीरिया ने इसे बदल दिया या गायब कर दिया ताकि दवा प्रवेश न कर सके। शोधकर्ताओं ने पाया कि एक पारिवारिक वंश, ST101 में, यह टूटा हुआ दरवाजा एक साझा पारिवारिक लक्षण था, जो एक सामान्य पूर्वज से विरासत में मिला था। दूसरे वंश, ST383 में, यह टूटा हुआ दरवाजा कई बार स्वतंत्र रूप से हुआ प्रतीत हुआ, जो यह सुझाव देता है कि बैक्टीरिया जीवित रहने के लिए इस दरवाजे को तोड़ने के दबाव में लगातार थे।

हालाँकि, इस अध्ययन ने इन संक्रमणों का इलाज करने वाले डॉक्टरों के लिए एक निराशाजनक वास्तविकता को भी उजागर किया। जबकि वैज्ञानिक टूटे हुए दरवाजों और प्रतिरोध जीन की पहचान कर सकते थे, जेनेटिक कोड पूरी कहानी नहीं बताता था। दो बैक्टीरिया जो आनुवंशिक रूप से हर तरह से समान दिखते थे, जिनमें एक जैसे टूटे हुए दरवाजे और एक जैसे प्रतिरोध जीन थे, दवा के प्रति अलग-अलग स्तर का प्रतिरोध प्रदर्शित करते थे। एक दूसरे की तुलना में चार गुना अधिक कठिन हो सकता है, भले ही उनका डीएनए समान दिखता हो। इसका मतलब है कि केवल बैक्टीरिया के जेनेटिक कोड को पढ़ना यह जानने के लिए पर्याप्त नहीं है कि संक्रमण कितना मजबूत होगा या उसे रोकने के लिए कितनी दवा की आवश्यकता होगी। शोधकर्ताओं ने यह भी पाया कि प्रतिरोध जीन का पता लगाने के लिए उपयोग किया जाने वाला एक सामान्य, त्वरित लैब टेस्ट छह में से लगभग एक मामले में गलत था, कभी-कभी प्रतिरोध को पहचानने में विफल रहा या जीन के प्रकार की गलत पहचान की।

निष्कर्ष बताते हैं कि यह खतरनाक, प्रतिरोधी और विरुलेंट बैक्टीरिया का स्ट्रेन केवल गहन देखभाल इकाइयों (ICU) के रोगियों के लिए समस्या नहीं है। यह व्यापक रूप से घूम रहा है, अस्पतालों और आउटपेशेंट सेटिंग्स के बीच आवाजाही कर रहा है, और विभिन्न प्रकार की चिकित्सा देखभाल के बीच के अंतर को पाट रहा है। बैक्टीरिया ने नवीनतम एंटीबायोटिक्स को ब्लॉक करने के कई तरीके विकसित कर लिए हैं, और उनका जेनेटिक कोड, हालांकि सूचनात्मक है, फिर भी यह सटीक भविष्यवाणी नहीं कर सकता कि उनकी रक्षा कितनी मजबूत है। शोधकर्ता निष्कर्ष निकालते हैं कि इस तरह के संक्रमणों से आगे रहने के लिए, निगरानी को केवल अस्पताल के मरीजों तक सीमित नहीं रहना चाहिए, बल्कि इसमें एक व्यापक दृष्टिकोण शामिल होना चाहिए कि ये बैक्टीरिया कहाँ यात्रा कर रहे हैं। वे इस बात पर भी जोर देते हैं कि जबकि जेनेटिक टेस्टिंग एक शक्तिशाली उपकरण है, इसे दवाओं के प्रति बैक्टीरिया की प्रतिक्रिया के प्रत्यक्ष परीक्षण के साथ जोड़ा जाना चाहिए, क्योंकि जीन अकेले रोगी और संक्रमण के बीच के युद्ध की पूरी कहानी नहीं बताते हैं।