Genomic Factors Associated with Invasiveness in Klebsiella pneumoniae Isolates from Hospitalised Adults in Johannesburg, South Africa

जोहानसबर्ग, दक्षिण अफ्रीका के अस्पतालों में, 'क्लेबसिएला न्यूमोनिया' (Klebsiella pneumoniae) नामक एक जीवाणु एक निरंतर और खतरनाक अतिथि बना हुआ है। कई रोगियों के लिए, यह सूक्ष्मजीव उनकी आंतों में शांति से रहता है और कोई नुकसान नहीं पहुँचाता। हालाँकि, अन्य लोगों के लिए, यह पाचन तंत्र से बाहर निकल आता है और शरीर के बाँझ हिस्सों, जैसे कि रक्त या मस्तिष्क के चारों ओर मौजूद तरल पदार्थ पर आक्रमण कर देता है। एक हानिरहित निवासी से एक घातक हमलावर में इस बदलाव को डॉक्टर 'इनवेसिव डिजीज' (आक्रामक रोग) कहते हैं। यह गंभीर बीमारी और मृत्यु का एक प्रमुख कारण है, विशेष रूप से उन स्थानों पर जहाँ चिकित्सा संसाधन सीमित हैं। वैज्ञानिकों ने लंबे समय से यह आशा की है कि इन बैक्टीरिया की आनुवंशिक संरचना का अध्ययन करके, वे विशिष्ट "बुरे पात्रों" (bad actors)—उन उपभेदों (strains) की पहचान कर सकते हैं जिनमें ऐसे अनूठे आनुवंशिक लक्षण होते हैं जो उन्हें रोग फैलाने के लिए अधिक प्रवृत्त बनाते हैं। यदि ऐसे लक्षणों को सटीक रूप से पहचाना जा सके, तो केवल सबसे खतरनाक संस्करणों को लक्षित करने वाला टीका तैयार करना संभव हो सकता है, जिससे बैक्टीरिया के हर एक प्रकार को कवर करने की आवश्यकता के बिना सबसे संवेदनशील लोगों की रक्षा की जा सके।

जोहानसबर्ग, दक्षिण अफ्रीका की शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस विचार का परीक्षण करने के लिए कदम उठाया। उन्होंने वयस्कों से प्राप्त 'क्लेबसिएला न्यूमोनिया' के नमूनों का एक बड़ा संग्रह एकत्र किया जो जोहानसबर्ग के अस्पतालों में भर्ती थे। उन्होंने दो प्रकार के नमूने लिए: वे बैक्टीरिया जो पहले से ही इनवेसिव संक्रमण से पीड़ित रोगियों के रक्त या स्पाइनल फ्लूइड (रीढ़ के तरल पदार्थ) में पाए गए, और वे बैक्टीरिया जो उन अस्पताल में भर्ती रोगियों की आंतों में पाए गए जो इनवेसिव संक्रमण से बीमार नहीं थे। इन दोनों समूहों के आनुवंशिक कोड की तुलना करके, वैज्ञानिक उन विशिष्ट आनुवंशिक लक्षणों को खोजने की उम्मीद कर रहे थे जो एक हानिराहित आंत के जीव को एक घातक हमलावर में बदल देते हैं। उन्होंने बैक्टीरिया के पारिवारिक इतिहास, उनके सुरक्षात्मक बाहरी आवरण, पोषक तत्वों को चुराने के लिए उनके पास मौजूद हथियारों और एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति उनकी प्रतिरोधक क्षमता का अध्ययन किया।

शोधकर्ताओं ने सैकड़ों बैक्टीरिया के संपूर्ण आनुवंशिक कोड को अनुक्रमित (sequence) किया, जिससे उनके संबंधों का एक विस्तृत मानचित्र तैयार हुआ। उन्होंने पाया कि इनवेसिव रोग पैदा करने वाले बैक्टीरिया केवल एक या दो विशिष्ट वंशों (family lines) से संबंधित नहीं थे। इसके बजाय, खतरनाक उपभेद आनुवंशिक वृक्ष पर बिखरे हुए थे, जो हानिरहित उपभेदों के साथ मिश्रित थे। कोई एक विशिष्ट "सुपर-स्ट्रेन" नहीं था जो हमलावरों की सूची पर हावी हो। जब शोधकर्ताओं ने अन्य कारकों को ध्यान में रखा, तो कुछ विशिष्ट आनुवंशिक परिवार जो स्वस्थ लोगों की तुलना में बीमार रोगियों में अधिक बार पाए गए थे, का यह पैटर्न गायब हो गया। जब उन्होंने रोगी की आयु, उनके विशिष्ट अस्पताल और दवाओं के प्रति बैक्टीरिया की प्रतिरोधक क्षमता पर विचार करते हुए अपने विश्लेषण को समायोजित किया, तो इन विशिष्ट आनुवंशिक परिवारों और बीमारी के बीच का संबंध समाप्त हो गया। डेटा से संकेत मिला कि बैक्टीरिया का पारिवारिक नाम, या उनके विशिष्ट बाहरी आवरण का प्रकार, उनके खतरनाक होने का प्राथमिक कारण नहीं था।

अध्ययन ने कुछ ऐसे कारकों को उजागर किया जो सावधानीपूर्वक सांख्यिकीय समायोजन के बाद भी इनवेसिव रोग से मजबूती से जुड़े रहे। इनमें सबसे महत्वपूर्ण कारक उन जीन की उपस्थिति थी जो बैक्टीरिया को 'कार्बापेनम्स' (carbapenems) नामक एंटीबायोटिक्स के एक शक्तिशाली वर्ग के प्रति प्रतिरोध करने की अनुमति देते हैं। इन प्रतिरोध जीन वाले बैक्टीरिया इनवेसिव रोग वाले रोगियों में पाए जाने की संभावना बहुत अधिक थी। यह निष्कर्ष संभवतः अस्पताल के जीवन की वास्तविकता को दर्शाता है: वे रोगी जो कई एंटीबायोटिक्स के संपर्क में आते हैं, गहन देखभाल (intensive care) में लंबे समय तक रहते हैं, या आक्रामक प्रक्रियाओं से गुजरते हैं, उनमें जोखिम अधिक होता है। ये वे रोगी भी हैं जिनके संक्रमित होने की संभावना सबसे अधिक होती है जो सबसे मजबूत दवाओं के जीवित रहने के लिए सीख चुके बैक्टीरिया से प्रभावित होते हैं। शोधकर्ताओं ने यह भी पाया कि 65 वर्ष से अधिक आयु के रोगियों में इनवेसिव रोग विकसित होने की संभावना काफी अधिक थी, जो संक्रमण से लड़ने में शरीर की क्षमता के रूप में आयु को एक प्रमुख कारक के रूप में दर्शाता है।

एक आश्चर्यजनक खोज 'यर्सिनियाबैक्टिन' (yersiniabactin) नामक एक विशिष्ट आनुवंशिक हथियार के बारे में थी, जो बैक्टीरिया को मानव शरीर से लोहा (iron) चुराने में मदद करता है। प्रारंभिक विश्लेषण में, यह हथियार खतरनाक उपभेदों के लिए एक मजबूत मार्कर के रूप में दिखाई दिया। हालाँकि, जब शोधकर्ताओं ने उन 'मोबाइल जेनेटिक एलिमेंट्स' या 'प्लाज्मिड्स' (plasmids) की गहराई से जांच की जो इन हथियारों को ले जाते हैं, तो वह संबंध गायब हो गया। यह पता चला कि यर्सिनियाबैक्टिन की उपस्थिति उन्हीं प्लाज्मिड्स से जुड़ी थी जो कार्बापेनम प्रतिरोध जीन ले जाते हैं। एक बार प्रतिरोध जीन को ध्यान में रखने के बाद, यर्सिनियाबकेटिन अब एक स्वतंत्र कारण के रूप में अलग से नहीं खड़ा हो सका। यह सुझाव देता है कि खतरा केवल एक एकल 'विरुलेंस टूल' (virulence tool) से नहीं, बल्कि प्रतिरोध और अस्पताल के वातावरण के संयोजन से आता है।

इन निष्कर्षों के निहितार्थ भविष्य की रोकथाम के लिए स्पष्ट और चुनौतीपूर्ण हैं। चूंकि कोई एक विशिष्ट आनुवंशिक हस्ताक्षर (genetic signature) यह भविष्यवाणी नहीं कर सकता कि कौन से बैक्टीरिया इनवेसिव हो जाएंगे, इसलिए विशिष्ट बैक्टीरिया प्रकारों को लक्षित करने पर आधारित टीका बनाना उम्मीद के मुताबिक काम नहीं कर सकता है। बीमारी पैदा करने वाले बैक्टीरिया बहुत विविध हैं, और उनके पास ऐसे अद्वितीय जीन नहीं हैं जो उन्हें हानिरहित बैक्टीरिया से अलग करते हों। इसके बजाय, जोखिम रोगी की अपनी संवेदनशीलता, विशेष रूप से आयु, और एंटीबायोटिक प्रतिरोध की उपस्थिति से प्रेरित लगता है। शोधकर्ता निष्कर्ष निकालते हैं कि वयस्कों के लिए किसी भी भविष्य की वैक्सीन रणनीति को प्रभावी होने के लिए कुछ विशिष्ट "बुरे" उपभेदों पर ध्यान केंद्रित करने के बजाय, बैक्टीरिया के विविध प्रकारों को कवर करने की आवश्यकता होगी। इस बैक्टीरिया के खिलाफ लड़ाई, जैसा कि प्रतीत होता है, एक विशिष्ट राक्षस की पहचान करने के बारे में नहीं है, बल्कि उन परिस्थितियों को समझने के बारे में है जो इसे हमला करने की अनुमति देती हैं।