Identification of endogenous retroviruses linked to IL-1-mediated immunopathology in severe COVID-19

जब कोई वायरस मानव शरीर पर आक्रमण करता है, तो प्रतिरक्षा प्रणाली आमतौर पर एक सटीक और समन्वित हमले के साथ प्रतिक्रिया करती है। हालाँकि, कोविड-19 के गंभीर मामलों में, यह रक्षा तंत्र अत्यधिक सक्रिय हो सकता है, जिससे शरीर अपनी ही ऊतकों को नुकसान पहुँचाने के लिए एक अराजक सूजन (इन्फ्लेमेशन) के विस्फोट में झोंक देता है। यह खतरनाक स्थिति, जिसे इम्यूनोपैथोलॉजी (immunopathology) कहा जाता है, संकेत देने वाले प्रोटीन की बाढ़ से प्रेरित होती है जो प्रतिरक्षा कोशिकाओं को हमला करने का निर्देश देते हैं, जिससे अक्सर श्वसन विफलता और अंगों को क्षति पहुँचती है। मानव आनुवंशिक कोड के भीतर लाखों साल पहले हमारे पूर्वजों को संक्रमित करने वाले वायरसों के प्राचीन अवशेष छिपे हुए हैं। ये "एंडोजेनस रेट्रोवायरस" (endogenous retroviruses) सामान्यतः लॉक और शांत रहते हैं, लेकिन कुछ विशेष तनाव की स्थितियों में, वे जाग सकते हैं। वैज्ञानिक लंबे समय से यह जानने के लिए उत्सुक रहे हैं कि क्या ये सोए हुए आनुवंशिक भूत आधुनिक बीमारियों में, विशेष रूप से इस तरह से भूमिका निभाते हैं जिसमें प्रतिरक्षा प्रणाली कभी-कभी गंभीर संक्रमण के दौरान अपने ही विरुद्ध हो जाती है।

ब्रिटिश कोलंबिया विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम यह जांचने के लिए आगे बढ़ी कि क्या ये प्राचीन वायरल अवशेष गंभीर कोविड-19 के दौरान सक्रिय होते हैं और क्या वे सबसे अधिक बीमार रोगियों में देखी जाने वाली खतरनाक सूजन में योगदान करते हैं। गंभीर बीमारी वाले रोगियों के रक्त से प्राप्त आनुवंशिक डेटा का विश्लेषण करके, वैज्ञानिकों ने इन विशिष्ट सक्रिय वायरसों के एक सेट की खोज की जो सक्रिय हो गए थे। उन्होंने पाया कि जब ये वायरल अनुक्रम (sequences) जागे, तो वे उन्हीं सूजन संबंधी मार्गों से मजबूती से जुड़े हुए थे जो गंभीर कोविड-19 में सबसे अधिक नुकसान पहुंचाते हैं। अध्ययन बताता है कि इन प्राचीन आनुवंशिक तत्वों का सक्रिय होना केवल संक्रमण का एक दुष्प्रभाव नहीं है, बल्कि प्रतिरक्षा प्रणाली की हानिकारक अति-प्रतिक्रिया का एक संभावित चालक भी है।

शोधकर्ताओं ने गंभीर कोविड-19 वाले रोगियों के रक्त से लिए गए आनुवंशिक सामग्री के बड़े डेटासेट की जांच करके और उनकी तुलना स्वस्थ व्यक्तियों से करके शुरुआत की। वे जीनोम में उन विशिष्ट स्थानों की तलाश कर रहे थे जहाँ इन प्राचीन वायरल अनुक्रमों को आरएनए (RNA) में ट्रांसक्राइब किया जा रहा था, जो उनके सक्रिय होने का संकेत है। अन्य आस-पास के जीनों से आने वाले संकेतों को छानने के बाद, उन्होंने तैंतीस विशिष्ट वायरल स्थानों की पहचान की जो स्वस्थ लोगों की तुलना में गंभीर मामलों में काफी अधिक सक्रिय थे। शोधकर्ताओं ने इस संग्रह को "सेवियर कोविड-19 सिग्नेचर" (severe COVID-19 signature) कहा। ये सक्रिय वायरल अनुक्रम कई अलग-अलग गुणसूत्रों (chromosomes) में पाए गए और इनमें प्राचीन वायरल परिवारों के विभिन्न प्रकार शामिल थे, जो यह दर्शाता है कि यह घटना केवल एक प्रकार के आनुवंशिक तत्व तक सीमित नहीं थी।

यह समझने के लिए कि ये वायरस क्यों जागे, टीम ने उस कोशिकीय मशीनरी की जांच की जो उन्हें शांत रखने के लिए जिम्मेदार है। एक स्वस्थ अवस्था में, शरीर इन वायरल अनुक्रमों को ढकने और उन्हें बंद रखने के लिए विशिष्ट प्रोटीनों का उपयोग करता है। अध्ययन में पाया गया कि गंभीर कोविड-19 रोगियों में, इन साइलेंसिंग प्रोटीनों का स्तर कम था, जबकि "ऑफ" स्विच हटाने वाले अन्य एंजाइम अधिक थे। कोशिका के रासायनिक वातावरण में यह बदलाव इन वायरल अनुक्रमों को अनलॉक करने में सक्षम रहा, जिससे उन्हें पढ़ा और व्यक्त किया जा सका। शोधकर्ताओं ने यह भी नोट किया कि इन वायरल अनुक्रमों की गतिविधि सूजन से जुड़े जीनों की अभिव्यक्ति के साथ दृढ़ता से सह-संबंधित थी, जो जागृत वायरसों और शरीर की सूजन संबंधी प्रतिक्रिया के बीच एक सीधा संबंध का सुझाव देती है।

रोग की गंभीरता के साथ संबंध और भी स्पष्ट हो गया जब शोधकर्ताओं ने विशिष्ट नैदानिक परिणामों (clinical outcomes) को देखा। उन्होंने पाया कि सक्रिय वायरल अनुक्रमों के छह उपसमूहों का एक हिस्सा विशेष रूप से उन रोगियों से जुड़ा था जिन्हें गहन देखभाल इकाई (ICU) में भर्ती होने की आवश्यकता थी। इन छह अनुक्रमों की संयुक्त गतिविधि जितनी अधिक थी, रोगी देखभाल की आवश्यकता के बिना अस्पताल में उतने ही कम दिन रहा, जो खराब नैदानिक परिणाम का संकेत देता है। इसके अलावा, जब उन्होंने गंभीर कोविड-19 वाले रोगियों की तुलना उन लोगों से की जिनमें समान लक्षण थे लेकिन वायरस के लिए नेगेटिव टेस्ट आया था, तो उन्होंने पाया कि ये विशिष्ट वायरल अनुक्रम कोविड-19 रोगियों में अद्वितीय रूप से सक्रिय थे। यह सुझाव देता है कि यह सक्रियण गंभीर बीमारी का एक विशिष्ट लक्षण है, न कि किसी भी बीमारी के प्रति एक सामान्य प्रतिक्रिया।

शायद सबसे सम्मोहक प्रमाण यह देखकर मिला कि शरीर उपचार के प्रति कैसे प्रतिक्रिया करता है। शोधकर्ताओं ने उन रोगियों के डेटा का विश्लेषण किया जिन्होंने एनाकिनरा (anakinra) नामक दवा प्राप्त की थी, जो इंटरल्यूकिन-1 (interleukin-1) नामक एक विशिष्ट सूजन संबंधी संकेत को रोकता है। उन रोगियों में जिन्होंने इस उपचार के प्रति अच्छी प्रतिक्रिया दी, सिग्नेचर वायरल अनुक्रमों की गतिविधि काफी कम हो गई। यह निष्कर्ष बताता है कि बीमारी को चलाने वाले सूजन संबंधी संकेत ही इन प्राचीन वायरसों को सक्रिय रखने के लिए भी जिम्मेदार हैं। जब सूजन को कम किया गया, तो वायरस प्रभावी रूप से फिर से शांत हो गए, जो इस विचार को पुख्ता करता है कि ये वायरल अनुक्रम उस सूजन चक्र का हिस्सा हैं जो रोगी को नुकसान पहुँचाता है।

यह पता लगाने के लिए कि शरीर के भीतर वास्तव में यह कहाँ हो रहा था, टीम ने सिंगल-सेल डेटा की जांच की, जो वैज्ञानिकों को कई मिश्रणों के बजाय व्यक्तिगत कोशिकाओं में जीन गतिविधि देखने की अनुमति देता है। उन्होंने पाया कि सक्रिय वायरल अनुक्रम दो प्रकार की कोशिकाओं में सबसे प्रमुख थे: मैक्रोफेज (macrophages), जो खतरों के लिए शरीर की निगरानी करने वाली प्रतिरक्षा कोशिकाएं हैं, और एरिथ्रॉइड प्रिकर्सर कोशिकाएं (erythroid precursor cells), जो विकसित हो रही लाल रक्त कोशिकाएं हैं। इन विशिष्ट कोशिकाओं में, सक्रिय वायरल अनुक्रमों की उपस्थिति प्रतिरक्षा प्रणाली के अलार्म संकेतों से संबंधित जीनों की उच्च अभिव्यक्ति के साथ देखी गई। इसका अर्थ यह है कि उन्हीं कोशिकाओं के भीतर जो बीमारी के लिए सबसे अधिक सक्रिय थीं, जागृत वायरस प्रतिरक्षा सतर्कता की बढ़ी हुई स्थिति के साथ सह-अस्तित्व में थे।

यह अध्ययन यह दावा नहीं करता है कि ये प्राचीन वायरस गंभीर कोविड-19 का एकमात्र कारण हैं, और न ही यह सुझाव देता है कि वे आधुनिक वायरस की तरह संक्रामक हैं। इसके बजाय, निष्कर्ष एक जटिल संबंध की ओर इशारा करते हैं जहाँ वायरस से लड़ने का शरीर का प्रयास अनजाने में इन सुप्त आनुवंशिक तत्वों को सक्रिय कर देता है। ये तत्व, बदले में, सूजन संबंधी प्रतिक्रिया को बढ़ाते प्रतीत होते हैं, जिससे एक फीडबैक लूप बनता है जो बीमारी को बदतर बना देता है। शोधकर्ता प्रस्ताव देते हैं कि ये विशिष्ट वायरल अनुक्रम गंभीर परिणामों के जोखिम वाले रोगियों की पहचान करने के लिए मार्कर के रूप में काम कर सकते हैं, और उन्हें जगाने वाले सूजन संबंधी मार्गों को लक्षित करना बीमारी के इलाज के नए तरीके प्रदान कर सकता है। इन प्राचीन आनुवंशिक अवशेषों की भूमिका को उजागर करके, यह अध्ययन यह समझने के लिए एक नया दृष्टिकोण प्रदान करता है कि क्यों कुछ व्यक्ति वायरस के प्रति इतनी गंभीर प्रतिक्रिया देते हैं, जो हमारे अपने जीव विज्ञान की एक छिपी हुई परत को उजागर करता है जो हमारे सबसे कमजोर होने पर सक्रिय हो जाती है।