Bioprospecting the Cultivable Bacteria Associated with Trididemnum maragogi from the Saint Peter and Saint Paul’s Archipelago (Brazil) for Bioactive Metabolites
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि सेंट पीटर और सेंट पॉल्स द्वीपसमूह के एसिडियन *Trididemnum maragogi* और उससे जुड़े संवर्धनीय बैक्टीरिया, विशेष रूप से *Micromonospora* और *Salinispora* उपभेदों से, नवीन जैवसक्रिय मेटाबोलाइट्स का एक समृद्ध स्रोत हैं, जो शक्तिशाली एंटीप्रोलिफेरेटिव गतिविधि प्रदर्शित करते हैं और विविध बायोसिंथेटिक जीन क्लस्टर धारण करते हैं।
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महासागर की गहराइयों में, जहाँ सूर्य का प्रकाश फीका पड़ जाता है और दबाव बढ़ता है, जीवन अप्रत्याशित साझेदारियों के माध्यम से फलने-फूलने का रास्ता खोज लेता है। इनमें से सबसे सफल साझेदारियों में समुद्री जीवों और उनके भीतर या उन पर रहने वाले सूक्ष्म बैक्टीरिया के बीच के संबंध शामिल हैं। दशकों से, वैज्ञानिक जानते हैं कि ये नन्हे पड़ोसी केवल यात्री नहीं हैं; वे अक्सर उन शक्तिशाली रासायनिक यौगिकों के पीछे के वास्तविक कारखाने होते हैं जो समुद्री जीवों में पाए जाते हैं। आज हम जिन दवाओं का उपयोग करते हैं, विशेष रूप से जो कैंसर से लड़ती हैं, उनमें से कई मूल रूप से सी स्क्विर्ट (sea squirts) जैसे समुद्री जीवों में खोजी गई थीं, लेकिन आगे के शोध से पता चला है कि वास्तव में वे बैक्टीरिया ही हैं जो उनके भीतर रहकर इन दवाओं का निर्माण करते हैं। इस अहसास ने दवा की खोज के केंद्र को सूक्ष्म दुनिया की ओर स्थानांतरित कर दिया है, जहाँ शोधकर्ता नए रासायनिक संरचनाओं की तलाश कर रहे हैं जो अगली पीढ़ी के जीवन रक्षक उपचार बन सकते हैं।
अटलांटिक महासागर के एक सुदूर कोने में, ब्राजील की मुख्य भूमि से बहुत दूर, सेंट पीटर एंड सेंट पॉल्स द्वीपसमूह नामक ज्वालामुखीय द्वीपों का एक छोटा सा समूह स्थित है। यह अलग-थलग पड़ा स्थान एक विशिष्ट प्रकार के सी स्क्विर्ट का घर है, जो एक छोटा, स्थिर जीव है जो भोजन के लिए पानी को छानता है। शोधकर्ताओं की एक टीम इस विशिष्ट सी स्क्विर्ट के नमूने एकत्र करने के लिए इस द्वीपसमूह की यात्रा पर निकली थी, जो चट्टानी समुद्री तल पर बड़े, सपाट पैच में उगता है। उनका लक्ष्य स्वयं उस जीव का अध्ययन करना नहीं था, बल्कि उसकी सतह पर रहने वाले बैक्टीरिया के समुदाय की जांच करना था। वे यह देखना चाहते थे कि क्या ये सूक्ष्मजीव ऐसे रसायन बना सकते हैं जो कैंसर कोशिकाओं की वृद्धि को रोकने में सक्षम हों, जिसे एंटीप्रोलिफेरेटिव गतिविधि (antiproliferative activity) के रूप में जाना जाता है।
वैज्ञानिक अपने नमूनों को प्रयोगशाला लेकर आए और सी स्क्विर्ट के ऊतकों से बैक्टीरिया को अलग करने का धीमा कार्य शुरू किया। उन्होंने क्रश किए गए पशु पदार्थ की सूक्ष्म मात्रा को विभिन्न प्रकार की पोषक तत्वों से भरपूर प्लेटों पर रखा, और बैक्टीरिया के दृश्य कॉलोनियों के रूप में विकसित होने की प्रतीक्षा की। कई महीनों की इस प्रक्रिया के बाद, उन्हें पचास अलग-अलग बैक्टीरियल स्ट्रेन (bacterial strains) प्राप्त हुए। शोधकर्ताओं ने सभी जीवित चीजों में सामान्य एक विशिष्ट जेनेटिक कोड को पढ़कर यह पहचाना कि उन्हें किस प्रकार के बैक्टीरिया मिले हैं। उन्होंने सूक्ष्मजीवों का एक विविध मिश्रण पाया, जिसमें बैसिलस (Bacillus) और कई प्रकार के एक्टिनोमाइसेट्स (actinomycetes) जैसे समूह शामिल थे, जो एंटीबायोटिक्स बनाने की अपनी क्षमता के लिए प्रसिद्ध बैक्टीरिया हैं।
यह परीक्षण करने के लिए कि क्या ये बैक्टीरिया उपयोगी हैं, टीम ने उन्हें तरल कल्चर में उगाया और उनके द्वारा उत्पादित रसायनों को निकाला। फिर उन्होंने इन अर्क (extracts) को एक डिश में मानव कैंसर कोशिकाओं के दो अलग-अलग प्रकारों—एक मेलानोमा स्किन कैंसर से और दूसरा कोलोन कैंसर से—के संपर्क में लाया। परिणाम उत्साहजनक थे। कई बैक्टीरियल अर्क ने कैंसर कोशिकाओं के बढ़ने को रोक दिया, जिनमें से कुछ ने विशेष रूप से मजबूत प्रभाव दिखाया। सबसे सफल अर्क माइक्रोमोनोस्पोरा (Micromonospora) और सालिनिसपोरा (Salinispora) समूहों से संबंधित बैक्टीरिया से आए थे। ये विशिष्ट स्ट्रेन बहुत कम सांद्रता (concentration) पर कैंसर कोशिकाओं को मारने या उनकी वृद्धि को रोकने में सक्षम थे, जो यह सुझाव देता है कि वे शक्तिशाली रासायनिक हथियार बना रहे थे।
हालाँकि, यह जानना कि एक बैक्टीरिया कैंसर कोशिकाओं को मारता है, केवल पहला कदम है। शोधकर्ताओं को यह समझने की आवश्यकता थी कि कौन से रसायन इसके लिए जिम्मेदार थे। उन्होंने एक परिष्कृत तकनीक का उपयोग किया जो अणुओं को उनके वजन और संरचना के आधार पर अलग करती है और पहचानती है। इस विधि ने उन्हें अर्क में मौजूद रसायनों का एक मानचित्र बनाने की अनुमति दी। उन्होंने पाया कि कुछ सक्रिय अर्क में ज्ञात यौगिक परिवारों, जैसे कि स्टौरोस्पोरिन्स (staurosporines) और रिफैमायसिन्स (rifamycins) शामिल थे, जो पहले से ही कैंसर विरोधी गुणों के लिए जाने जाते हैं। फिर भी, सबसे आश्चर्यजनक खोज यह थी कि उनके द्वारा पता लगाए गए अधिकांश रासायनिक संकेत मौजूदा डेटाबेस में किसी भी चीज़ से मेल नहीं खाते थे। लगभग पचानवे प्रतिशत रसायन पूरी तरह से विज्ञान के लिए अज्ञात थे, जो एक छिपी हुई रासायनिक विविधता का प्रतिनिधित्व करते थे जो पहले कभी नहीं देखी गई थी।
इस रहस्य की गहराई में जाने के लिए, टीम ने सबसे सक्रिय बैक्टीरिया में से एक, एक माइक्रोमोनोस्पोरा स्ट्रेन को चुना और उसके संपूर्ण जेनेटिक कोड को अनुक्रमित (sequence) किया। इस जीनोमिक मानचित्र ने खुलासा किया कि बैक्टीरिया के पास जटिल अणुओं को बनाने के लिए बीस विशिष्ट जीन क्लस्टर समर्पित थे। जबकि इनमें से कुछ जीन क्लस्टर एंटीबायोटिक्स या अन्य दवाओं को बनाने के ज्ञात मार्गों से मेल खाते थे, कई अन्य पूरी तरह से नए प्रतीत होते थे। जेनेटिक ब्लूप्रिंट ने सुझाव दिया कि बैक्टीरिया के पास विविध प्रकार के यौगिकों, जिनमें से कुछ जो पहले कभी वर्णित नहीं किए गए थे, को बनाने की क्षमता है। इसने पुष्टि की कि बैक्टीरिया न केवल उन कुछ ज्ञात रसायनों को बना रहे थे जिन्हें शोधकर्ताओं ने देखा था, बल्कि वे संभवतः बहुत व्यापक श्रेणी के नवीन पदार्थों का संश्लेषण भी कर रहे थे।
अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि सेंट पीटर एंड सेंट पॉल्स द्वीपसमूह के सी स्क्विर्ट और उनके साथ रहने वाले बैक्टीरिया, नई दवाओं के एक समृद्ध और काफी हद तक अनछुए स्रोत हैं। हालांकि शोधकर्ताओं ने इस विशिष्ट अध्ययन में किसी एक नई दवा को अलग नहीं किया, लेकिन उन्होंने प्रदर्शन किया कि ये सुदूर समुद्री द्वीप अद्वितीय रसायनों की एक विशाल श्रृंखला उत्पन्न करने में सक्षम सूक्ष्मजीवी समुदायों को धारण करते हैं। यह कार्य केवल जीव के बजाय उसके भीतर रहने वाले सूक्ष्म साथी को देखने के महत्व को रेखांकित करता है। बैक्टीरिया के जेनेटिक्स के अध्ययन को उनके रासायनिक उत्पादन के विश्लेषण के साथ जोड़कर, वैज्ञानिक दुनिया के "डार्क मैटर" (dark matter)—लाखों अज्ञात अणुओं जो खोजे जाने की प्रतीक्षा कर रहे हैं—को बेहतर ढंग से नेविगेट कर सकते हैं। यह दृष्टिकोण दुनिया के सबसे अलग-थलग पड़े पारिस्थित प्रणालियों की जैव विविधता में निहित, कैंसर जैसी बीमारियों के लिए अगली पीढ़ी के उपचार खोजने के लिए एक शक्तिशाली मार्ग प्रदान करता है।
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