Transcriptional responses of white-tailed deer to SARS-CoV-2 challenge

वायरस अनुकूलन के उस्ताद होते हैं, जो अक्सर तब एक प्रजाति से दूसरी में कूद जाते हैं जब सही जैविक द्वार खुलता है। कोविड-19 का कारण बनने वाले वायरस के लिए, वह द्वार कोशिकाओं की सतह पर मौजूद एक विशिष्ट रिसेप्टर है, एक ऐसा प्रोटीन जो एक ताले की तरह है जो वायरल चाबी के इंतजार में है। जबकि मनुष्य इस चाबी के पहले शिकार बने थे, वैज्ञानिकों ने पाया कि यही ताला कई अन्य जानवरों की कोशिकाओं में भी मौजूद है। among उनमें, व्हाइट-टेल्ड डियर (सफेद पूंछ वाला हिरण) विशिष्ट रूप से उभर कर आता है। ये जानवर न केवल इस वायरस के प्रति संवेदनशील हैं; वे इसे पकड़ने, इसे अन्य हिरणों में फैलाने और मानव आबादी से गायब होने के लंबे समय बाद तक इसे ढोने में अत्यधिक कुशल हैं। यह उन्हें एक संभावित जलाशय (रिजर्वायर) बनाता है, एक ऐसी जगह जहाँ वायरस छिप सकता है और विकसित हो सकता है, जिससे मनुष्यों में वापस आने का जोखिम बना रहता है। यह समझने के लिए कि यह कैसे होता है, शोधकर्ताओं को संक्रमण के क्षण में हिरण के शरीर के भीतर देखना आवश्यक था, विशेष रूप से यह देखना कि आणविक स्तर पर हिरण की प्रतिरक्षा प्रणाली कैसे प्रतिक्रिया करती है।

नेशनल एनिमल डिजीज सेंटर के वैज्ञानिकों की एक टीम ने इस प्रतिक्रिया का मानचित्र बनाने का लक्ष्य रखा। उन्होंने व्हाइट-टेल्ड डियर के एक समूह को लिया और उन्हें एक नियंत्रित वातावरण में वायरस के संपर्क में लाया, जैसा कि जंगली अवस्था में संक्रमण हो सकता है। शोधकर्ताओं ने इन जानवरों से विशिष्ट अंतरालों पर रक्त के नमूने एकत्र किए: संक्रमण से पहले, और फिर दो, पांच और सात दिन बाद। रक्त कोशिकाओं में आनुवंशिक निर्देशों को पढ़कर, वे देख सकते थे कि हिरणों ने अपने शरीर द्वारा हमलावर से लड़ने के दौरान किन जीनों को सक्रिय या निष्क्रिय किया। इस दृष्टिकोण ने उन्हें प्रतिरक्षा प्रणाली की प्रतिक्रिया को एक एकल घटना के रूप में नहीं, बल्कि बदलती रक्षाओं की एक समयरेखा के रूप में देखने की अनुमति दी।

डेटा ने जो कहानी सुनाई वह तीव्र लामबंदी के बाद एक सावधानीपूर्वक 'स्टैंड-डाउन' (पीछे हटने) की थी। हिरणों के संपर्क में आने के मात्र दो दिन बाद, उनके शरीर ने अलार्म बजा दिया। उनके रक्त में आनुवंशिक गतिविधि बढ़ गई, जिसमें सैकड़ों जीन वायरस से लड़ने के लिए सक्रिय हो गए। ये वे जीन थे जो जन्मजात प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया (इनेट इम्यून रिस्पॉन्स) के लिए जिम्मेदार थे, जो शरीर की रक्षा की पहली पंक्ति है। उन्होंने ऐसे प्रोटीन बनाए जो एंटीवायरल सैनिकों की तरह कार्य करते हैं, जो वायरस को प्रतिकृति बनाने से रोकते हैं और अन्य कोशिकाओं को युद्ध की तैयारी करने का संकेत देते हैं। हिरण की प्रणाली ने खतरे को तुरंत पहचान लिया और एक पूर्ण-स्तरीय जवाबी हमला शुरू कर दिया, उन मार्गों को सक्रिय किया जो कोरोनाविरस से लड़ने के लिए जाने जाते हैं।

पांचवें दिन तक, युद्ध अपनी चरम तीव्रता पर पहुँच गया था, लेकिन लड़ाई का स्वरूप बदल गया था। सक्रिय जीनों की संख्या हजारों में पहुँच गई, जो हिरण के जीव विज्ञान के बड़े पैमाने पर पुनर्गठन का संकेत देती है। जबकि प्रारंभिक एंटीवायरल रक्षाएं अभी भी सक्रिय थीं, शरीर ने अपनी अधिक विशिष्ट शक्तियों को तैनात करना शुरू कर दिया, जो दीर्घकालिक प्रतिरक्षा के लिए जिम्मेदार कोशिकाएं हैं। आनुवंशिक संकेतों ने दिखाया कि हिरण एंटीबॉडी का उत्पादन करना और टी-सेल्स (T-cells) को जुटाना शुरू कर रहे थे, जो संक्रमित कोशिकाओं का शिकार करने वाले सैनिक हैं। महत्वपूर्ण रूप से, शरीर ने सबसे खतरनाक हिस्से को कम करना भी शुरू कर दिया। वे संकेत जो "साइटोकाइन स्टॉर्म" (cytokine storm) को प्रेरित करते हैं—जो प्रतिरक्षा प्रणाली की एक अराजक और अक्सर घातक अति-प्रतिक्रिया है जो गंभीर मानव मामलों में फेफड़ों और अंगों को नुकसान पहुँचाती है—मद्धम पड़ने लगे। हिरण एक नियंत्रित, विनियमित प्रतिक्रिया के साथ संक्रमण का प्रबंधन कर रहे थे, जिससे उस आत्मघाती सूजन (इंफ्लेमेशन) से बचा जा सका जो मृत्यु का कारण बन सकती है।

सातवें दिन तक, तूफान काफी हद तक थम चुका था। आनुवंशिक गतिविधि लगभग सामान्य स्तर पर लौट आई, जिसमें केवल कुछ ही जीन परिवर्तन के संकेत दिखा रहे थे। हिरण की प्रतिरक्षा प्रणाली आपातकाल की स्थिति से उबरने की स्थिति में आ गई थी, जिसका ध्यान शेष वायरस को साफ करने और शरीर की मरम्मत करने पर था। आनुवंशिक प्रोफाइल ने सुझाव दिया कि हिरण संक्रमण को सफलतापूर्वक नियंत्रित कर रहे थे और गंभीर मानव मामलों में देखे जाने वाले गंभीर ऊतक क्षति (टिश्यू डैमेज) से बच रहे थे।

यह समझने के लिए कि क्या यह प्रतिक्रिया हिरणों के लिए अद्वितीय थी या अन्य जानवरों में भी साझा की जाती है, वैज्ञानिकों ने अपने निष्कर्षों की एल्क (elk) और बाइसन (bison) पर किए गए समान अध्ययनों के साथ तुलना की। हालांकि ये तीनों प्रजातियां संबंधित हैं और वायरस को पकड़ सकती हैं, लेकिन उनकी आनुवंशिक प्रतिक्रियाएं आश्चर्यजनक रूप से भिन्न थीं। दूसरे दिन, तीनों प्रजातियों में जीनों का एक छोटा समूह साझा था जो वायरस से लड़ने के लिए सक्रिय हुआ, जो एक सामान्य रक्षा तंत्र है। हालांकि, जैसे-जैसे समय बीता, उनके मार्ग अलग हो गए। हिरणों ने एल्क या बाइसन की तुलना में बहुत अधिक तीव्र और विशिष्ट आनुवंशिक परिवर्तन दिखाए। उदाहरण के लिए, हिरण ही एकमात्र ऐसे थे जिन्होंने उन विशिष्ट जीनों को सक्रिय किया जो वायरस को कोशिकाओं में प्रवेश करने में मदद करते हैं, एक ऐसा विवरण जो यह समझा सकता है कि वे अपने चचेरे भाइयों की तुलना में संक्रमण के प्रति इतने अधिक संवेदनशील क्यों हैं। एल्क और बाइसन ने जीन गतिविधि के अलग पैटर्न दिखाए, जो यह सुझाव देते हैं कि उनके शरीर वायरस को एक अलग तरीके से संभालते हैं, शायद कम तीव्रता या अलग समय के साथ।

अध्ययन ने खुलासा किया कि व्हाइट-टेल्ड डियर के पास एक परिष्कृत और अत्यधिक सक्रिय प्रतिरक्षा प्रणाली होती है जो वायरस के प्रति तेजी से प्रतिक्रिया करती है, लेकिन वह उस विनाशकारी अति-प्रतिक्रिया से बचने में सक्षम है जो घातक हो सकती है। यह संतुलन हिरण को संक्रमण से जीवित रहने में मदद करता है, जबकि वे वायरस को ले जाने और फैलाने में भी सक्षम रहते हैं, जो यह समझाने में मदद करता है कि वे जंगली अवस्था में इतने व्यापक जलाशय क्यों बन गए हैं। यह शोध आणविक मशीनरी की एक स्पष्ट तस्वीर प्रदान करता है, जो दिखाता है कि कैसे ये जानवर वायरस को पहचानते हैं, उससे लड़ते हैं और अंततः अपनी प्रतिरक्षा प्रणाली को वापस सामान्य करने के लिए शांत करते हैं। यह रेखांकित करता है कि हालांकि हिरण अत्यधिक संवेदनशील हैं, फिर भी उनके शरीर असहाय नहीं हैं; वे एक जटिल, विनियमित युद्ध में लगे हुए हैं जो उन्हें जीवित रखता है लेकिन वायरस को पर्यावरण में बने रहने की अनुमति देता है।