The live attenuated DGAT1-knockout whole-cell Toxoplasma vaccine confers protective immunity against acute and chronic toxoplasmosis
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि DGAT1 एंजाइम रहित एक लाइव-एटेन्यूएटेड (जीवित-क्षीण) *Toxoplasma gondii* वैक्सीन स्ट्रेन सुरक्षित है, मजबूत मिश्रित Th1/Th2 प्रतिरक्षा उत्पन्न करता है, और चूहों में तीव्र प्रकार I और क्रोनिक प्रकार II टॉक्सोप्लाज्मोसिस दोनों के विरुद्ध पूर्ण, दीर्घकालिक सुरक्षा प्रदान करता है।
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टॉक्सोप्लाज्मा गोंडी (Toxoplasma gondii) एक सूक्ष्मजीवी परजीवी है जो गर्म रक्त वाले जानवरों के भीतर, जिसमें मनुष्य भी शामिल हैं, कोशिकाओं के अंदर रहता है। यह पृथ्वी पर सबसे सामान्य संक्रमणों में से एक है, जिसमें लगभग तीन में से एक व्यक्ति चुपचाप इसे अपने शरीर में लेकर घूमता है। हालांकि यह परजीवी स्वस्थ लोगों में आमतौर पर कोई लक्षण पैदा नहीं करता है, लेकिन यह कमजोर प्रतिरक्षा प्रणाली वाले लोगों या यदि कोई गर्भवती महिला संक्रमित हो जाती है, तो भ्रूण के लिए विनाशकारी हो सकता है। यह परजीवी अपने मेजबान से पोषक तत्व, विशेष रूप से फैटी एसिड चुराकर जीवित रहता है, जिन्हें यह लिपिड बूंदों (lipid droplets) नामक छोटी, तेल से भरी जेबों में जमा करता है। ये बूंदें एक 'पेंट्री' की तरह काम करती हैं, जिससे परजीवी ऊर्जा को संचित कर पाता है और अपनी कोशिकाओं में बहुत अधिक वसा होने के जहरीले प्रभावों से खुद को सुरक्षित रख पाता है। दशकों से, वैज्ञानिक जानते हैं कि इन भंडारण जेबों को बनाने की परजीवी की क्षमता को रोकने से इसकी गति धीमी हो जाती है, लेकिन एक सुरक्षित टीका बनाना एक कठिन चुनौती बना हुआ है क्योंकि यह परजीवी छिपने और बदलने में बहुत कुशल है।
जॉन्स हॉपकिन्स यूनिवर्सिटी और अमेरिकी खाद्य एवं औषधि प्रशासन (FDA) के शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब परजीवी को आनुवंशिक रूप से बदलकर उसकी वसा संग्रहीत करने की क्षमता को छीनकर एक नया दृष्टिकोण विकसित किया है। उन्होंने एक विशिष्ट एंजाइम पर ध्यान केंद्रित किया, जो परजीवी के भीतर एक प्रोटीन मशीन है जिसे DGAT1 कहा जाता है, जो फैटी एसिड को सुरक्षात्मक लिपिड बूंदों में पैक करने के लिए जिम्मेदार है। सटीक जीन-एडिटिंग उपकरणों का उपयोग करके, वैज्ञानिकों ने परजीवी के एक अत्यधिक खतरनाक स्ट्रेन से उस जीन को हटा दिया जो इस एंजाइम का उत्पादन करता है। इस एंजाइम के बिना, परजीवी अपनी अतिरिक्त वसा को संग्रहीत नहीं कर पाता है। इसके बजाय, वसा कोशिका के भीतर जमा हो जाती है, जो जहरीली हो जाती है और परजीवी के विकास को बहुत धीमा कर देती है, उसका आकार बिगाड़ देती है और अंततः उसे मार देती है। शोधकर्ताओं ने पाया कि लैब में बनाया गया यह कमजोर संस्करण चूहों के लिए पूरी तरह से हानिरहित है, यहाँ तक कि बहुत कमजोर प्रतिरक्षा प्रणाली वाले चूहों के लिए भी। यह उन्हें बीमार नहीं करता है, और न ही उन्हें मारता है, भले ही इन परिवर्तित परजीवियों की बड़ी संख्या को उनके शरीर में इंजेक्ट किया जाए।
इसके बाद टीम ने परीक्षण किया कि क्या यह हानिरहित, वसा-रहित परजीवी प्रतिरक्षा प्रणाली को वास्तविक, खतरनाक संस्करण से लड़ने के लिए सिखा सकता है। उन्होंने चूहों में कमजोर स्ट्रेन इंजेक्ट किया और देखा कि क्या होता है। चूहे बीमार नहीं हुए, लेकिन उनकी प्रतिरक्षा प्रणाली जाग गई और उसने परजीवी को पहचानना सीख लिया। अगले छह महीनों में, टीकाकृत चूहों ने उच्च स्तर के सुरक्षात्मक एंटीबॉडी का उत्पादन किया और मेमोरी सेल्स (स्मृति कोशिकाओं) की एक मजबूत सेना विकसित की, जो प्रतिरक्षा प्रणाली के दीर्घकालिक रक्षक होते हैं। जब शोधकर्ताओं ने बाद में इन टीकाकृत चूहों को घातक खुराक वाले जंगली, खतरनाक परजीवी के संपर्क में डाला, तो टीकाकृत जानवर स्वस्थ रहे। उनका वजन नहीं घटा, वे बीमार नहीं पड़े और वे जीवित रहे। सुरक्षा इतनी मजबूत थी कि यह परजीवी के दो अलग-अलग प्रकारों के खिलाफ भी काम कर सकी: तेजी से बढ़ने वाला प्रकार जो तीव्र बीमारी का कारण बनता है, और धीरे-धीरे बढ़ने वाला प्रकार जो मस्तिष्क और मांसपेशियों में सिस्ट (cysts) बनाता है, जो दीर्घकालिक, आजीवन संक्रमण का कारण बनता है।
यह समझने के लिए कि यह सुरक्षा वास्तव में कैसे काम करती है, वैज्ञानिकों ने टीकाकृत चूहों के प्रतिरक्षा तंत्र के विशिष्ट हिस्सों को हटाया ताकि यह देख सकें कि कौन से हिस्से आवश्यक हैं। उन्होंने पाया कि सुरक्षा काफी हद से इंटरफेरॉन-गामा (interferon-gamma) नामक एक विशिष्ट सिग्नलिंग अणु पर निर्भर करती है, जो प्रतिरक्षा प्रणाली के लिए एक सामान्य अलार्म की तरह कार्य करता है। उन्होंने यह भी खोजा कि एक विशिष्ट प्रकार की श्वेत रक्त कोशिका, CD8 T सेल, संक्रमण को नियंत्रित करने के लिए महत्वपूर्ण थी। आश्चर्यजनक रूप से, जबकि ये कोशिकाएं महत्वपूर्ण थीं, चूहों को प्रारंभिक हमले से बचने के लिए अपनी CD4 T कोशिकाओं की आवश्यकता नहीं थी, जो यह सुझाव देता है कि टीका एक बहुत ही प्रत्यक्ष और कुशल रक्षा को सक्रिय करता है। हालांकि, अध्ययन ने यह भी दिखाया कि B कोशिकाएं, जो एंटीबॉडी बनाने के लिए जिम्मेदार हैं, टीके के पूर्ण रूप से कार्य करने के लिए आवश्यक थीं। B कोशिकाओं के बिना चूहों ने बिना टीका लगे चूहों की तुलना में थोड़ा अधिक समय तक जीवित रहने में सफलता पाई, लेकिन वे संक्रमण को पूरी तरह से नहीं रोक सके। यह इंगित करता है कि टीका तब सबसे अच्छा काम करता है जब यह एक कोशिकीय सेना और एंटीबॉडी की आपूर्ति दोनों उत्पन्न कर सकता है।
शोधकर्ताओं ने यह भी देखा कि टीकाकरण के लिए उपयोग किए गए कमजोर परजीवी की मात्रा ने चूहों में विकसित होने वाली प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के प्रकार को प्रभावित किया। कम खुराक ने एक ऐसी प्रतिक्रिया को प्रेरित किया जो कोशिकीय रक्षा पर केंद्रित थी, जबकि अधिक खुराक ने कोशिकीय और एंटीबॉडी-आधारित रक्षाओं का मिश्रण तैयार किया। खुराक के बावजूद, सुरक्षा कम से कम छह महीने तक बनी रही, और प्रतिरक्षा प्रणाली उस समय के बाद भी परजीवी से लड़ने के लिए तैयार रही। अध्ययन पुष्टि करता है कि कमजोर परजीवी वापस खतरनाक रूप में नहीं बदलता है, जो पिछले जीवित टीकों के साथ एक प्रमुख सुरक्षा चिंता रही है। चूंकि परजीवी वसा संग्रहीत नहीं कर सकता, इसलिए वह मौलिक रूप रूप से टूट चुका है और बीमारी पैदा करने या उन सिस्ट को बनाने के लिए पर्याप्त समय तक जीवित नहीं रह सकता जो पुराने संक्रमण का कारण बनते हैं। यह एक ऐसे टीके के लिए एक आशाजनक उम्मीदवार बनाता है जो मनुष्यों और पशु फार्मों दोनों को टॉक्सोप्लास्मोसिस से बचा सकता है, जिससे बीमारी के प्रसार को उसके स्रोत पर ही रोका जा सकता है और गर्भावस्था के दौरान संक्रमण या कमजोर प्रतिरक्षा वाले व्यक्तियों में होने वाली गंभीर जटिलताओं को रोका जा सकता है।
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