Unconventional Endocytic Pathways and Receptor Plasticity Support FMDV Internalization and Replication in Porcine Mesenchymal Stromal Cells

वायरस को अक्सर विशेषज्ञ माना जाता है, ऐसे जीव जो ठीक से जानते हैं कि किस कोशिका के दरवाजे पर दस्तक देनी है और अंदर जाने के लिए कौन सी चाबी का उपयोग करना है। फुट-एंड-माउथ डिजीज वायरस के लिए, जो पशुधन में एक विनाशकारी बीमारी का कारण बनता है, वह दरवाजा लंबे समय से उपकला कोशिकाओं (epithelial cells) की सतह के रूप में जाना जाता रहा है, जो जानवरों के मुंह और त्वचा की आंतरिक पतली ऊतक परत होती है। इन कोशिकाओं में प्रवेश करने के लिए, वायरस आमतौर पर 'इंटीग्रिन' नामक आणविक चाबियों के एक विशिष्ट सेट का उपयोग करता है, जो कोशिका की सतह पर हैंडल की तरह कार्य करते हैं, और यह उस सुव्यवस्थित प्रक्रिया के माध्यम से अंदर घुस जाता है जहाँ कोशिका झिल्ली हमलावर को निगलने के लिए मुड़ जाती है। यह मानक मार्ग इतना अच्छी तरह से समझा गया है कि यह आधार बनाता है कि वैज्ञानिक आमतौर पर इस बीमारी के प्रसार और इसे कैसे रोका जा सकता है, इसके बारे में कैसे सोचते हैं। हालाँकि, प्रकृति शायद ही कभी एक ही मार्ग तक सीमित होती है, और वायरस के पास अंदर जाने के अन्य तरीके भी हो सकते हैं, विशेष रूप से जब वह विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं का सामना करता है जिनके पास सामान्य हैंडल या दरवाजे नहीं होते।

स्पेन के नेशनल इंस्टीट्यूट फॉर एग्रीकल्चरल एंड फूड रिसर्च एंड टेक्नोलॉजी की शोधकर्ताओं की एक टीम ने यह देखने के लिए हाथ डाला कि क्या यह वायरस एक बहुत ही अलग प्रकार की कोशिका को भी संक्रमित कर सकता है: मेसेनकाइमल स्ट्रोमल कोशिकाएं (mesenchymal stromal cells)। ये वसा, त्वचा और रक्त में पाई जाने वाली बहुमुखी कोशिकाएं हैं जो ऊतकों की मरम्मत करने और प्रतिरक्षा प्रणाली को शांत करने में मदद करती हैं। वैज्ञानिक यह जानना चाहते थे कि क्या ये मरम्मत करने वाली कोशिकाएं, जो वायरस के लिए सामान्य लक्ष्य नहीं हैं, वास्तव में संक्रमित हो सकती हैं, और यदि ऐसा है, तो वायरस उन तक कैसे पहुँचता है। उन्होंने वायरस के दो अलग-अलग स्ट्रेन का उपयोग किया, जिन्हें सेरोटाइप A और O के रूप में जाना जाता है, जो क्षेत्र में सामान्य हैं, और उन्होंने इबेरियन सूअरों के वसा, त्वचा और रक्त से ली गई कोशिकाओं पर उनका परीक्षण किया। उन्होंने इन परिणामों की तुलना उन मानक प्रयोगशाला कोशिकाओं से भी की जो वायरस के प्रति अत्यधिक संवेदनशील मानी जाती हैं।

शोधकर्ताओं ने पाया कि वायरस ने वास्तव में इन स्ट्रोमल कोशिकाओं को संक्रमित किया, जिससे वे सामान्य कोशिकाओं की तरह ही फूल गईं और मर गईं। यह आश्चर्यजनक था क्योंकि इन स्ट्रोमल कोशिकाओं को अपेक्षित लक्ष्य नहीं माना गया था। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह थी कि वायरस ने उसी प्रवेश विधि का उपयोग नहीं किया जो वह उपकला कोशिकाओं में करता है। वसा और रक्त की कोशिकाओं में, वायरस ने आणविक हैंडल के एक अलग सेट पर भरोसा किया, विशेष रूप से एक प्रोटीन जिसे बीटा-6 इंटीग्रिन कहा जाता है, जो इन कोशिकाओं की सतह पर पाया गया था लेकिन मानक नियंत्रण कोशिकाओं पर नहीं। वायरस ने JMJD6 नामक प्रोटीन का भी उपयोग किया, जो परीक्षण की गई सभी स्ट्रोमल कोशिकाओं पर मौजूद है। महत्वपूर्ण रूप से, वायरस को इन कोशिकाओं से जुड़ने के लिए सामान्य शुगर-कोटेड अणुओं यानी हेपरन सल्फेट प्रोटीओग्लाइकन्स (heparan sulfate proteoglycans) की आवश्यकता नहीं थी, जो अन्य कोशिका प्रकारों में वायरस के लिए पहला कदम होते हैं।

यह पता लगाने के लिए कि वायरस वास्तव में कैसे प्रवेश करता है, वैज्ञानिकों ने उन विशिष्ट मार्गों को ब्लॉक करने के लिए रासायनिक उपकरणों का उपयोग किया जिनका उपयोग कोशिकाएं चीजों को निगलने के लिए करती हैं। उन्होंने पाया कि दोनों वायरस स्ट्रेन स्ट्रोमल कोशिकाओं के अंदर जाने के लिए अलग-अलग मार्गों का उपयोग करते हैं। A स्ट्रेन के लिए कोशिका के आंतरिक कंकाल, जो एक्टिन फाइबर से बना है, का लचीला और गतिशील होना आवश्यक था, और इसके लिए टाइरोसिन काइनेज (tyrosine kinases) के संकेतों की भी आवश्यकता थी, जो कोशिका के भीतर स्विच के रूप में कार्य करने वाले एंजाइम हैं। हालाँकि, O स्ट्रेन चुनिเลือก रूप से जेनिस्टीन (genistein) के प्रति संवेदनशील था, जो केवियोले-मीडिएटेड एंडोसाइटोसिस (caveolae-mediated endocytosis) को रोकने वाला एक ब्लॉकर है, जो कोशिका झिल्ली में छोटे, फ्लास्क के आकार के जेबों से जुड़ी एक प्रक्रिया है। इससे पता चला कि यहाँ तक कि एक ही प्रकार की कोशिका के भीतर भी, वायरस अपने स्ट्रेन के आधार पर अपनी रणनीति बदल सकता है।

अपनी अपेक्षाओं को चुनौती देते हुए, शोधकर्ताओं ने पाया कि जब उन्होंने प्रयोगशाला नियंत्रण कोशिकाओं में वायरस द्वारा उपयोग किए जाने वाले मानक प्रवेश मार्ग को अवरुद्ध किया, तो संक्रमण वास्तव में और मजबूत हो गया। यह सुझाव देता है कि जब सामान्य मार्ग बंद हो जाता है, तो वायरस को अंदर जाने के लिए एक वैकल्पिक, अत्यधिक कुशल मार्ग की ओर धकेला जा सकता है। अध्ययन ने यह भी दिखाया कि स्ट्रोमल कोशिका का विशिष्ट प्रकार मायने रखता था; पेट की वसा और रक्त की कोशिकाएं A स्ट्रेन को सहारा देने में बेहतर थीं, जबकि पेट और उपचर्म (subcutaneous) वसा की कोशिकाएं O स्ट्रेन के लिए बेहतर थीं। इसका अर्थ है कि वायरस की फैलने की क्षमता न केवल स्वयं वायरस पर, बल्कि जानवर के शरीर में मिलने वाली विशिष्ट कोशिकाओं के मिश्रण पर भी निर्भर करती है।

ये निष्कर्ष बताते हैं कि फुट-एंड-माउथ डिजीज वायरस पहले की तुलना में अधिक अनुकूलन योग्य है। यह उन कोशिकाओं को भी संक्रमित कर सकता है जो इसके सामान्य लक्ष्य नहीं हैं, और यह अंदर जाने के लिए विभिन्न प्रकार के प्रवेश तंत्रों का उपयोग कर सकता है। यह लचीलापन वायरस को शरीर के विभिन्न हिस्सों, जैसे वसा या रक्त में छिपने की अनुमति दे सकता है, जहाँ वह प्रतिरक्षा प्रणाली द्वारा तुरंत पता लगाए बिना पुनरुत्पादित (replicate) हो सकता है। चूंकि ये स्ट्रोमल कोशिकाएं प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को विनियमित करने में मदद करने के लिए जानी जाती हैं, इसलिए इनका संक्रमण एक शांत वातावरण बना सकता है जो वायरस को लंबे समय तक जीवित रहने में मदद करता है। यह अध्ययन यह साबित नहीं करता है कि जंगली अवस्था में बीमारी इसी तरह फैलती है, लेकिन यह दिखाता है कि वायरस के पास इन कोशिकाओं को संक्रमित करने के उपकरण हैं और वह जटिल, गैर-मानक तरीकों से ऐसा करता है। यह वायरस के व्यवहार के बारे में हमारी समझ में एक नया स्तर जोड़ता है और इस बात पर जोर देता है कि बीमारी को नियंत्रित करने के प्रयास में इन वैकल्पिक कोशिका प्रकारों पर विचार करने की आवश्यकता है।