A novel chromosomally encoded OXA-12-like β-lactamase variant (bla OXA-1433 ) in a new Aeromonas veronii sequence type (ST3591) from ready-to-eat oysters

बैक्टीरिया अनुकूलन के उस्ताद हैं, जो बदलते परिवेश में जीवित रहने के लिए नए तरीके विकसित करने के लिए लगातार विकसित होते रहते हैं। उनके सबसे शक्तिशाली अस्तित्व रक्षा उपकरणों में से एक एंटीबायोटिक प्रतिरोध की क्षमता है, जो उन दवाओं को कहते हैं जिन्हें उन्हें मारने के लिए बनाया गया है। यह प्रतिरोध केवल अस्पतालों में पाई जाने वाली समस्या नहीं है; यह नदियों, महासागरों और हमारे द्वारा खाए जाने वाले भोजन में स्वतंत्र रूप से घूम रहा है। सीफूड, विशेष रूप से ऑयस्टर (सीप) जैसे शेलफिश, प्राकृतिक दुनिया और मानव उपभोग के मिलन बिंदु पर रहते हैं। क्योंकि ऑयस्टर भोजन करने के लिए भारी मात्रा में पानी को फिल्टर करते हैं, वे अपने परिवेश से बैक्टीरिया और आनुवंशिक सामग्री को केंद्रित कर सकते हैं। यह उन्हें यह समझने के लिए एक महत्वपूर्ण खिड़की बनाता है कि कैसे प्रतिरोध जीन पर्यावरण के माध्यम से चलते हैं और संभावित रूप से लोगों तक पहुँचते हैं। वैज्ञानिक तैयार-से-खाने वाले (रेडी-टू-ईट) सीफूड में पाए जाने वाले बैक्टीरिया में तेजी से रुचि ले रहे हैं, न केवल खाद्य सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए, बल्कि मानव स्वास्थ्य के लिए खतरा बनने से पहले इन सूक्ष्म रक्षकों के प्राकृतिक विकास को ट्रैक करने के लिए भी।

हाल ही में एक अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने फ्लोरियानोपोलिस, ब्राजील के एक वाणिज्यिक स्रोत से तैयार-से-खाने वाले ऑयस्टर की जांच की ताकि यह देखा जा सके कि उनमें कौन से बैक्टीरिया मौजूद हैं। नमूनों के बीच, उन्होंने 'एरोमोनास वेरोनी' (Aeromonas veronii) नामक एक विशिष्ट प्रकार का बैक्टीरिया पाया। हालांकि यह बैक्टीरिया जलीय वातावरण में सामान्य है, लेकिन इन ऑयस्टर में पाया गया बैक्टीरिया असामान्य था। यह एक पहले से अज्ञात आनुवंशिक परिवार, या सीक्वेंस टाइप (sequence type) से संबंधित था, जिसे शोधकर्ताओं ने ST3591 नाम दिया। अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि इस विशिष्ट स्ट्रेन ने कार्बापेनेम (carbapenems) नामक एंटीबायोटिक्स के एक शक्तिशाली वर्ग के प्रति प्रतिरोध दिखाया। इन दवाओं को अक्सर गंभीर संक्रमणों के इलाज के लिए अंतिम विकल्प माना जाता है, इसलिए भोजन में ऐसे बैक्टीरिया का मिलना जो इनका सामना कर सके, महत्वपूर्ण है। टीम ने यह समझने की कोशिश की कि इस बैक्टीरिया ने वास्तव में इस प्रतिरोध को कैसे प्राप्त किया और इसके लिए आनुवंशिक निर्देश कहाँ से आए।

इस रहस्य को सुलझाने के लिए, वैज्ञानिकों ने बैक्टीरिया के पूरे निर्देश मैनुअल, या जीनोम को पढ़ने के लिए उन्नत जेनेटिक सीक्वेंसिंग का उपयोग किया। उन्होंने यह सुनिश्चित करने के लिए कि उन्होंने जीव के डीएनए के हर विवरण को पकड़ लिया है, दो अलग-अलग सीक्वेंसिंग तकनीकों को मिलाया। इस उच्च-गुणवत्ता वाले आनुवंशिक मानचित्र ने उन्हें एंटीबायोटिक प्रतिरोध के लिए जिम्मेदार विशिष्ट जीन की पहचान करने में मदद की। उन्होंने पाया कि बैक्टीरिया में blaOXA-1433 नामक जीन का एक नया संस्करण मौजूद है। यह जीन एक एंजाइम का उत्पादन करता है, जो एक प्रकार का प्रोटीन है जो आणविक कैंची की तरह कार्य करता है, जो कार्बापेनेम एंटीबायोटिक को काटकर नष्ट करने में सक्षम है। शोधकर्ताओं ने इस नए एंजाइम वेरिएंट को OXA-1433 नाम दिया। यह OXA-12 नामक एक ज्ञात एंजाइम का करीबी संबंधी है, जो लगभग 95 प्रतिशत अमीनो एसिड बिल्डिंग ब्लॉक्स साझा करता है, लेकिन इसमें 13 विशिष्ट स्थानों पर अंतर है। इन छोटे अंतरों के बावजूद, नए एंजाइम ने एक कार्बापेनेज़ (carbapenemase) के रूप में कार्य करने के लिए आवश्यक संरचनात्मक विशेषताओं को बनाए रखा, जिससे दवा प्रभावी रूप से निष्प्रभावी हो गई।

अध्ययन केवल जीन की पहचान करने तक ही सीमित नहीं था; इसने यह भी जांचा कि यह जीन बैक्टीरिया के डीएनए के भीतर कहाँ रहता है और क्या यह अन्य बैक्टीरिया में आसानी से जा सकता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि blaOXA-1433 जीन सीधे बैक्टीरिया के मुख्य गुणसूत्र (क्रोमोसोम) में समाहित था, जो उसके आनुवंशिक सूचना के केंद्रीय पुस्तकालय के रूप में कार्य करता है। यह स्थिर, आवश्यक जीनों से घिरा हुआ था जिनकी बैक्टीरिया को जीवित रहने के लिए आवश्यकता होती है, जैसे कि कोशिका भित्ति बनाने और ऊर्जा उत्पन्न करने में शामिल जीन। महत्वपूर्ण रूप से, इस प्रतिरोध जीन के आसपास के क्षेत्र में मोबाइल जेनेटिक तत्व (mobile genetic elements) जैसे कि जंपिंग जीन या प्लास्मिड की कमी थी, जो आमतौर पर विभिन्न बैक्टीरिया के बीच प्रतिरोध को तेजी से फैलाने में मदद करते हैं। यह सुझाव देता है कि प्रतिरोध इस विशिष्ट बैक्टीरिया वंश की एक अंतर्निहित, निर्मित विशेषता है, न कि हाल ही में प्राप्त किया गया गुण जिसे आसानी से इधर-उधर भेजा जा सके। यह जीन बैक्टीरिया के इस समूह के भीतर समय के साथ बनाए रखे गए एक स्थिर विकासवादी इतिहास का हिस्सा प्रतीत होता है।

यह पुष्टि करने के लिए कि क्या यह नया जीन वास्तव में प्रतिरोध का कारण था, टीम ने प्रयोगशाला परीक्षण किए। उन्होंने बैक्टीरिया को इमिपेनम (imipenem), जो एक प्रकार का कार्बापेनेम एंटीबायोटिक है, के संपर्क में रखा और यह देखने के लिए निगरानी की कि क्या बैक्टीरिया इसे तोड़ सकता है। परिणामों ने दिखाया कि बैक्टीरिया ने सफलतापूर्वक एंटीबायोटिक को हाइड्रोलाइज (hydrolyzed), या विघटित किया। उन्होंने यह भी परीक्षण किया कि क्या प्रतिरोध धातु आयनों (metal ions) पर निर्भर करता है, जो प्रतिरोध के एक अलग वर्ग के एंजाइमों की विशेषता है। परीक्षण ने दिखाया कि धातु आयनों को ब्लॉक करने के बाद भी प्रतिरोध मजबूत बना रहा, जिससे पुष्टि हुई कि OXA-1433 एंजाइम, जो धातुओं पर निर्भर नहीं है, सक्रिय एजेंट था। इस निष्कर्ष ने इस संभावना को खारिज कर दिया कि कोई अन्य प्रकार का एंजाइम, जिसे बैक्टीरिया भी वहन करता है और जिसे कार्य करने के लिए धातुओं की आवश्यकता होती है, प्राथमिक कारण था।

इस नए सीक्वेंस टाइप और इसके अद्वितीय प्रतिरोध जीन की खोज हमारे खाद्य आपूर्ति में जीवित बैक्टीरिया की छिपी हुई विविधता को उजागर करती है। शोधकर्ताओं ने पाया कि यह विशिष्ट एरोमोनास वेरोनी स्ट्रेन, अपनी नई आनुवंशिक पहचान और अपने स्थिर, क्रोमोसोमली एनकोडेड प्रतिरोध के साथ, पर्यावरण में एक अज्ञात संयोजन का प्रतिनिधित्व करता है। हालांकि यह विशेष बैक्टीरिया वर्तमान में मानव रोग का प्रमुख कारण नहीं है, तैयार-से-खाने वाले ऑयस्टर में इसकी उपस्थिति इस बात की याद दिलाती है कि जलीय पारिस्थितिकी तंत्र आनुवंशिक नवाचार के लिए गतिशील भंडार हैं। अध्ययन बताता है कि एंटीबायोटिक प्रतिरोध का विकास एक निरंतर प्राकृतिक प्रक्रिया है जो खाद्य श्रृंखला में हो रही है, जो बैक्टीरिया के उनके परिवेश के प्रति निरंतर अनुकूलन द्वारा संचालित है। सीफूड में इन परिवर्तनों की निगरानी करके, वैज्ञानिक प्रतिरोध जीनों की उत्पत्ति और स्थिरता को बेहतर ढंग से समझ सकते हैं, जिससे यह स्पष्ट चित्र मिलता है कि ये सूक्ष्म रक्षक मानव रोगी के सामने आने से पहले कैसे विकसित होते हैं।