Parasite and host factors associated with malaria parasite liver stage latency

मलेरिया एक ऐसी बीमारी है जिसने सहस्राब्दियों से मानवता को पीड़ित किया है, लेकिन इसका एक विशिष्ट रूप, जो प्लाज्मोडियम विवैक्स (Plasmodium vivax) नामक परजीवी के कारण होता है, एक अनूठा और निराशाजनक छल रखता है। जब एक मच्छर किसी व्यक्ति को काटता है, तो वह सूक्ष्म परजीवी इंजेक्ट करता है जो यकृत (लीवर) तक जाते हैं। अधिकांश मामलों में, ये परजीवी तुरंत बढ़ना शुरू कर देते हैं, यकृत की कोशिकाओं से बाहर निकल आते हैं और रक्त में आक्रमण करते हैं, जिससे मलेरिया के परिचित बुखार और कंपकंपी का अनुभव होता है। हालाँकि, P. vivax की एक दूसरी, अधिक गहरी रणनीति है। इन यकृत परजीवियों का एक हिस्सा बढ़ना बंद करने और गहरी नींद में जाने का विकल्प चुन सकता है, जिसे वैज्ञानिक 'सुषुप्तावस्था' (dormancy) कहते हैं। वे हफ्तों, महीनों या वर्षों तक यकृत के भीतर छिपे रहते हैं, कुछ भी नहीं करते और जीवन के कोई संकेत नहीं दिखाते। क्योंकि वे सुप्त अवस्था में होते हैं, सक्रिय परजीवियों को मारने वाली मानक दवाएं उन तक नहीं पहुँच पातीं। अंततः, ये सोते हुए परजीवी अपने आप जाग जाते हैं, फिर से बढ़ना शुरू कर देते हैं, और बीमारी को वापस ले आते हैं। यह पुनरावृत्ति (relapse) का चक्र ही मुख्य कारण है कि P. vivax को मिटाना इतना कठिन बना हुआ है, क्योंकि प्रारंभिक संक्रमण के ठीक होने के बहुत समय बाद भी बीमारी फिर से उभर सकती है।

द दशकों तक, शोधकर्ता इस संघर्ष में रहे हैं कि ये परजीवी कैसे सोने का निर्णय लेते हैं, वे कैसे सोए रहते हैं, और उन्हें क्या जगाता है। समस्या यह है कि ये सोते हुए परजीवी, जिन्हें 'हिप्नोज़ोइट्स' (hypnozoites) कहा जाता है, अविश्वसनीय रूप से दुर्लभ और अध्ययन करने में कठिन हैं। वे बहुत छोटे होते हैं, वे प्रयोगशाला के मानक डिशों में नहीं बढ़ते हैं, और उन्हें तेजी से बढ़ने वाले सक्रिय परजीवियों से अलग करना कठिन होता है। उन्हें देखने का स्पष्ट तरीका न होने के कारण, वैज्ञानिक उन विशिष्ट आणविक स्विचों (molecular switches) को खोजने में असमर्थ रहे हैं जो इस सुषुप्तावस्था को नियंत्रित करते हैं। ज्ञान के इस अभाव ने दुनिया को स्थायी रूप से बीमारी को ठीक करने के लिए बहुत कम उपकरण दिए हैं, क्योंकि हम उन दवाओं पर निर्भर हैं जो कुछ रोगियों के लिए खतरनाक हो सकती हैं और हमेशा प्रभावी भी नहीं होती हैं।

शोधकर्ताओं के एक दल ने इस छिपी हुई दुनिया में एक नया झरोखा बनाकर एक महत्वपूर्ण कदम उठाया है। उन्होंने सबसे पहले इन सोते हुए परजीवियों की एक विश्वसनीय आपूर्ति तैयार करके शुरुआत की। P. vivax के एक विशिष्ट स्ट्रेन का उपयोग करते हुए, जिसे 'चेसन' (Chesson) के नाम से जाना जाता है और जो बार-बार होने वाली पुनरावृत्ति के लिए प्रसिद्ध है, उन्होंने मच्छरों से परजीवियों को एकत्र किया और उन्हें जमा (freeze) दिया। जब उन्होंने इन जमे हुए परजीवियों को पिघलाया और उन्हें मानव यकृत कोशिकाओं के साथ एक डिश में या विशेष रूप से मानव यकृत वाले इंजीनियर किए गए चूहों में पेश किया, तो परजीवियों ने बिल्कुल वैसा ही व्यवहार किया जैसा वे प्रकृति में करते हैं। उन्होंने यकृत की कोशिकाओं पर आक्रमण किया और दो समूहों में विभाजित हो गए: एक समूह तेजी से बढ़कर बड़े, सक्रिय रूपों में बदल गया, जबकि दूसरा समूह छोटा और सुप्त बना रहा। इस प्रतिलिपि योग्य (reproducible) प्रणाली ने वैज्ञानिकों को पहले की तुलना में एक ऐसी सटीकता के साथ सोते हुए परजीवियों का अध्ययन करने की अनुमति दी जो पहले असंभव थी।

शोधकर्ताओं ने इन परजीवियों के भीतर मौजूद आनुवंशिक निर्देशों का बारीकी से निरीक्षण किया ताकि यह देखा जा सके कि सोते हुए परजीवियों में क्या अलग था। उन्होंने PUF1 नामक एक विशिष्ट प्रोटीन में एक स्पष्ट अंतर पाया। सक्रिय, बढ़ते हुए परजीवियों में, यह प्रोटीन लगभग न के बराबर मौजूद था। लेकिन सोते हुए हिप्नोज़ोइट्स में, PUF1 का स्तर बहुत अधिक था। इसकी पुष्टि करने के लिए, उन्होंने एक ऐसी तकनीक का उपयोग किया जो एक 'आणविक स्पॉटलाइट' की तरह कार्य करती है, जिससे वे PUF1 के आनुवंशिक निर्देशों के सटीक स्थान को देख सकते थे। उन्होंने देखा कि इस प्रोटीन का संकेत केवल सुप्त परजीवियों में उज्ज्वल और स्पष्ट था, और एक बार जब एक सुप्त परजीवी जाग गया और बढ़ने लगा, तो यह पूरी तरह से गायब हो गया। इससे यह संकेत मिला कि PUF1 एक प्रमुख मार्कर है, एक आणविक झंडा जो कहता है "सोते रहो।"

यह समझने के लिए कि PUF1 वास्तव में क्या करता है, वैज्ञानिकों ने एक प्रयोग किया जहाँ उन्होंने मलेरिया के एक अन्य प्रकार के परजीवी को, जो सामान्यतः नहीं सोता है, उच्च स्तर का PUF1 उत्पन्न करने के लिए मजबूर किया। उन्होंने प्लाज्मोडियम योएली (Plasmodium yoelii) नामक कृंतक मलेरिया परजीवी के जीनोम में P. vivax के PUF1 प्रोटीन के जीन को डाला। जब इन संशोधित परजीवियों ने यकृत कोशिकाओं पर आक्रमण किया, तो वे सामान्य रूप से व्यवहार नहीं कर रहे थे। बड़े, सक्रिय रूपों में बढ़ने के बजाय, उनमें से एक महत्वपूर्ण हिस्सा बढ़ना रुक गया और छोटा तथा सुप्त बना रहा, जो सोते हुए P. vivax परजीवियों के व्यवहार की नकल करता है। इस प्रयोग ने पुख्ता सबूत दिए कि PUF1 केवल एक मार्कर नहीं है, बल्कि एक नियामक (regulator) है जो सक्रिय रूप से सुषुप्तावस्था को प्रेरित कर सकता है।

शोधकर्ताओं ने आगे की जांच की कि PUF1 कैसे कार्य करता है। उन्होंने पाया कि यह प्रोटीन आनुवंशिक संदेशों के एक 'प्रबंधक' (manager) के रूप में कार्य करता है। यह RNA के विशिष्ट अनुक्रमों से जुड़ता है, जो DNA से कोशिका की प्रोटीन बनाने वाली मशीनरी तक निर्देश ले जाने वाला अणु है। इन संदेशों से जुड़कर, PUF1 उन्हें पढ़े जाने से रोक सकता है या उनके विनाश की गति बढ़ा सकता है। टीम ने पाया कि PUF1 एक विशिष्ट सेट को लक्षित करता है, जिसमें CCR4-NOT कॉम्प्लेक्स नामक एक कोशिकीय मशीन शामिल है, जो RNA संदेशों की पूंछों को काटने (trimming) के लिए जानी जाती है, जिससे वे प्रभावी रूप से शांत (silence) हो जाते हैं। यह सुझाव देता है कि सोता हुआ परजीवी तेजी से विकास और विभाजन के लिए आवश्यक जीन को सक्रिय रूप से दबाकर अपनी सुषुप्तावस्था बनाए रखता है, जिससे उसकी चयापचय (metabolism) दर कम शक्ति वाली अवस्था में रहती है।

अंत में, टीम ने आसपास के वातावरण की जांच की कि क्या मेजबान यकृत कोशिकाएं इसमें कोई भूमिका निभाती हैं। ऊतक के नमूने के भीतर विशिष्ट स्थानों में जीन गतिविधि का मानचित्रण करने वाली तकनीक का उपयोग करते हुए, उन्होंने सक्रिय परजीवियों से संक्रमित यकृत कोशिकाओं की तुलना सोते हुए परजीवियों से संक्रमित कोशिकाओं से की। उन्होंने पाया कि सक्रिय परजीवियों के आसपास की यकृत कोशिकाएं उच्च गतिविधि की स्थिति में थीं, जो परजीवी के तीव्र विकास में सहायता के लिए ऊर्जा उत्पादन और तनाव प्रतिक्रिया से संबंधित जीन को सक्रिय कर रही थीं। इसके विपरीत, सोते हुए परजीवियों के आसपास की यकृत कोशिकाएं शांत और स्थिर रहीं, जो उनकी गतिविधि में बहुत कम परिवर्तन दिखा रही थीं। यह इंगित करता है कि सोता हुआ परजीवी केवल छिपता नहीं है; वह सक्रिय रूप से एक शांतिपूर्ण, अपरिवर्तनीय वातावरण बनाए रखता है जो उसे मेजबान की प्रतिरक्षा प्रणाली को सतर्क किए बिना या यकृत कोशिका को प्रतिक्रिया देने के लिए उत्तेजित किए बिना लंबे समय तक जीवित रहने में सक्षम बनाता है।

ये निष्कर्ष मलेरिया परजीवियों के यकृत में जीवित रहने के तरीके की एक बहुत स्पष्ट तस्वीर प्रदान करते हैं। यह अध्ययन पहचान करता है कि PUF1 एक केंद्रीय नियामक के रूप में कार्य करता है जो आनुवंशिक सूचना के प्रवाह को नियंत्रित करके परजीवी को उसकी सुप्त अवस्था बनाए रखने में मदद करता है। यह यह भी प्रकट करता है कि परजीवी यकृत के भीतर एक शांत, अपरिवर्तनीय स्थान (niche) बनाता है जो इस दीर्घकालिक उत्तरजीविता का समर्थन करता है। हालांकि इस शोध से अभी कोई नई दवा प्राप्त नहीं हुई है, लेकिन यह भविष्य की चिकित्साओं के लिए एक विशिष्ट लक्ष्य प्रदान करता है। इस आणविक स्विच को समझने के बाद, जो परजीवी को सोए रहने के लिए मजबूर करता है, वैज्ञानिक अब ऐसे उपचार विकसित करने की दिशा में काम कर सकते हैं जो या तो परजीवी को जगाकर मौजूदा दवाओं द्वारा मारा जा सके, या उस तंत्र को स्थायी रूप से अक्षम कर सके जो उसे सोने की अनुमति देता है। यह कार्य हमें पुनरावर्ती मलेरिया के वास्तविक इलाज के करीब ले जाता है, जो एक ऐसी समस्या का समाधान करता है जो बहुत लंबे समय से बनी हुई है।