A project-selection audit of public urinary-source Escherichia coli genomes from China distinguishes purpose-enriched NDM and mcr signals from CTX-M recurrence across projects

बैक्टीरिया लगातार विकसित हो रहे हैं, और उनकी सबसे खतरनाक चालों में से एक उन दवाओं के प्रति जीवित रहने का तरीका सीखना है जिनका उपयोग हम उन्हें मारने के लिए करते हैं। जब एस्चेरिचिया कोली (Escherichia coli) जैसा बैक्टीरिया एंटीबायोटिक प्रतिरोध विकसित कर लेता है, तो यह एक सामान्य संक्रमण, जैसे कि मूत्र पथ के संक्रमण (यूटीआई) को एक जीवन के लिए खतरा बन बना सकता है। इस खतरे पर नज़र रखने के लिए, दुनिया भर के वैज्ञानिक इन बैक्टीरिया के जेनेटिक कोड को अनुक्रमित (सीक्वेंसिंग) कर रहे हैं और उनके परिणामों को विशाल सार्वजनिक अभिलेखों (आर्काइव्स) में संग्रहीत कर रहे हैं। इन अभिलेखों को बैक्टीरिया के ब्लूप्रिंट के एक विशाल पुस्तकालय के रूप में समझें, जहाँ शोधकर्ता विभिन्न स्थानों और समय के संक्रमणों के जेनेटिक इतिहास को देख सकते हैं। हालाँकि, किसी भी पुस्तकालय की तरह, यह संग्रह मौजूद हर चीज़ का एक आदर्श यादृच्छिक नमूना नहीं है। कुछ किताबें इसलिए वहाँ हैं क्योंकि वे दुर्लभ और दिलचस्प हैं, जबकि अन्य इसलिए हैं क्योंकि वे एक सामान्य दिन का प्रतिनिधित्व करती हैं। यदि कोई शोधकर्ता केवल दुर्लभ किताबों को देखता है, तो उसे लग सकता है कि दुनिया राक्षसों से भरी हुई है, जबकि वास्तव में पुस्तकालय का अधिकांश भाग साधारण कहानियों से भरा है। एक दुर्लभ, विशेष मामले और एक सामान्य, आवर्ती पैटर्न के बीच के अंतर को समझना यह जानने के लिए आवश्यक है कि बैक्टीरिया का एक विशिष्ट प्रकार वास्तव में कितना खतरनाक है।

निंगबो मेडिकल सेंटर लीहुइली अस्पताल के शोधकर्ताओं की एक टीम ने चीन के ई. कोली जीनोम के सार्वजनिक पुस्तकालय का बारीकी से निरीक्षण करने का निर्णय लिया ताकि यह देखा जा सके कि इस संग्रह को कैसे बनाया गया था। उन्होंने मूत्र के नमूनों से प्राप्त 512 बैक्टीरियल जीनोम एकत्र किए, जो संक्रमण का एक सामान्य स्रोत है। केवल इस बात को गिनने के बजाय कि कितने बैक्टीरिया में विशिष्ट प्रतिरोध जीन थे, उन्होंने पहले प्रत्येक डेटा बैच के पीछे की "कहानी" की जांच की। उन्होंने एक सरल लेकिन महत्वपूर्ण प्रश्न पूछा: इस विशिष्ट बैक्टीरिया समूह को अनुक्रमित करने के लिए क्यों चुना गया था? क्या यह इसलिए था क्योंकि शोधकर्ता रोगियों के सामान्य नमूने की तलाश में थे, या वे विशेष रूप से उन बैक्टीरिया की तलाश कर रहे थे जिन्होंने पहले से ही शक्तिशाली दवाओं के प्रति प्रतिरोध के संकेत दिखाए थे? प्रत्येक समूह के मूल शोध पत्रों और प्रोजेक्ट रिकॉर्ड्स का पता लगाकर, उन्होंने पाया कि पुस्तकालय काफी पक्षपाती था। संग्रह में लगभग सत्तर प्रतिशत बैक्टीरिया उन अध्ययनों से आए थे जो विशेष रूप से प्रतिरोधी उपभेदों (रेसिस्टेंट स्ट्रेन) को खोजने के लिए डिज़ाइन किए गए थे। ये जनसंख्या के यादृच्छिक स्नैपशॉट नहीं थे; ये सबसे कठिन कीटाणुओं की लक्षित खोजें थीं।

यह अंतर प्रतिरोध की वास्तविक तस्वीर को खोलने की कुंजी साबित हुआ। शोधकर्ताओं ने पाया कि सबसे खतरनाक प्रतिरोध जीन, जो बैक्टीरिया को कार्बापेनम (अंतिम विकल्प के एंटीबायोटिक्स का एक वर्ग) और कोलिस्टिन (एक अन्य शक्तिशाली दवा) के प्रति जीवित रहने की अनुमति देते हैं, लगभग पूरी तरह से इन लक्षित अध्ययनों में केंद्रित थे। संग्रह में मौजूद हर एक बैक्टीरिया जिसमें कार्बापेनम प्रतिरोध का जीन था, वह एक ऐसे प्रोजेक्ट से आया था जो स्पष्ट रूप से इस प्रकार के प्रतिरोध की तलाश में था। इसी तरह, कोलिस्टिन-प्रतिरोध जीन ले जाने वाले लगभग सभी बैक्टीरिया इन्हीं विशेष संग्रहों से आए थे। इसके विपरीत, एक अलग प्रकार का प्रतिरोध जीन, जो सेफलोस्पोरिन नामक एंटीबायोटिक्स के एक सामान्य समूह के प्रति प्रतिरोधी बनाता है, लगभग हर प्रोजेक्ट में दिखाई दिया, जिसमें वे प्रोजेक्ट भी शामिल थे जो केवल सामान्य रोगी नमूनों की तलाश कर रहे थे। यह जीन सामान्य संग्रहों के लगभग आधे बैक्टीरिया में पाया गया और उन सबसे बड़े, लक्षित अध्ययनों को उनके विश्लेषण से हटाने के बाद भी सामान्य बना रहा। इसने वैज्ञानिकों को बताया कि जहाँ सुपर-रेसिस्टेंट जीन दुर्लभ और विशिष्ट शोध प्रयासों में केंद्रित थे, वहीं सेफलोस्पोरिन-प्रतिरोध जीन एक व्यापक, आवर्ती समस्या थी जो बैक्टीरिया की पूरी आबादी में मौजूद थी, चाहे डेटा को कैसे भी एकत्र किया गया हो।

अध्ययन ने यह देखने के लिए बैक्टीरिया के वंश वृक्षों (फैमिली ट्री) की भी जांच की कि क्या कुछ वंश इन खतरनाक जीनों को ले जाने की अधिक संभावना रखते हैं। उन्होंने पाया कि विशिष्ट जेनेटिक परिवार, जिन्हें सीक्वेंस टाइप कहा जाता है, के व्यक्तित्व बहुत अलग थे। दो परिवार, ST410 और ST167, कार्बापेनम-प्रतिरोध जीनों के प्राथमिक मेजबान थे, जो इन सुपर-रेसिस्टेंट लक्षणों के मुख्य वाहक के रूप में कार्य कर रहे थे। अन्य दो परिवार, ST131 और ST1193, फ्लोरोक्विनोलोन और व्यापक सेफलोस्पोरिन-प्रतिरोध जीन से अधिक जुड़े हुए थे, लेकिन वे शायद ही कभी कार्बापेनम-प्रतिरोध जीन ले जाते थे। शोधकर्ताओं ने उन जेनेटिक पड़ोस की भी जांच की जहाँ ये प्रतिरोध जीन रहते थे। उन्होंने पाया कि कार्बापेनम-प्रतिरोध जीन आमतौर पर एक विशिष्ट प्रकार के मोबाइल जेनेटिक वाहन पर पाया जाता था, जो प्लाज्मिड के समान है, जो प्रतिरोध के लिए 'डिलीवरी ट्रक' के रूप में कार्य करता है। कोलिस्टिन-प्रतिरोध जीन अलग-अलग डिलीवरी ट्रकों पर पाया गया था। इससे उन्हें यह समझने में मदद मिली कि ये खतरनाक लक्षण केवल बेतरतीब ढंग से तैर नहीं रहे थे, बल्कि विशिष्ट जेनेटिक संरचनाओं की सवारी कर रहे थे जो बैक्टीरिया के बीच चलते हैं।

शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि हम सार्वजनिक डेटा को किस तरह देखते हैं, यह डेटा के अस्तित्व जितना ही महत्वपूर्ण है। यदि आप केवल सार्वजनिक संग्रह में प्रतिरोधी बैक्टीरिया की संख्या गिनते हैं, बिना यह जांचे कि उन्हें क्यों एकत्र किया गया था, तो आपको खतरे का एक विकृत दृश्य मिल सकता है। संग्रह सबसे खतरनाक प्रतिरोध के केंद्रित संकेतों से भरा है क्योंकि वैज्ञानिक सक्रिय रूप से उनकी तलाश कर रहे हैं, लेकिन इसमें अधिक सामान्य प्रतिरोध का एक स्थिर, आवर्ती संकेत भी है जो सामान्य आबादी में मौजूद है। प्रत्येक अध्ययन के उद्देश्य का ऑडिट करके और बैक्टीरिया के विस्तृत जेनेटिक विवरण के साथ जोड़कर, टीम सबसे दुर्लभ, केंद्रित खतरों को सामान्य, व्यापक खतरों से अलग करने में सक्षम रही। यह दृष्टिकोण वैज्ञानिकों को बैक्टीरिया की दुनिया की वास्तविक संरचना को समझने में मदद करता है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि जब वे डेटा में कोई पैटर्न देखते हैं, तो वे जानते हैं कि यह एक व्यापक महामारी का संकेत है या केवल एक बहुत ही केंद्रित खोज का परिणाम है।