A Validated National Framework for Multi-Pathogen Wastewater-Based Epidemiological Surveillance in Kenya: From Pathogen Prioritisation to Real- Time Public Health Intelligence

दुनिया के कई हिस्सों में, बीमारी को ट्रैक करने का हमारा तरीका इस बात पर निर्भर करता है कि लोग डॉक्टर के पास जाने लायक बीमार महसूस करें। जब किसी व्यक्ति में लक्षण दिखाई देते हैं, तो उनका परीक्षण किया जाता है, और वह परिणाम दर्ज किया जाता है। यह प्रणाली स्पष्ट बीमारियों के लिए अच्छी तरह काम करती है, लेकिन यह छिपे हुए प्रसार (transmission) की एक विशाल मात्रा को छोड़ देती है। जो लोग वायरस या बैक्टीरिया के वाहक हैं लेकिन ठीक महसूस कर रहे हैं, या जो क्लिनिक तक नहीं पहुँच सकते, वे इन रिकॉर्डों में दिखाई नहीं देते। जब तक कोई डॉक्टर पर्याप्त बीमार लोगों को देखकर अलार्म बजाने के लिए देखता है, तब तक प्रकोप पहले से ही व्यापक हो चुका होता है। इस ब्लाइंड स्पॉट को हल करने के लिए, वैज्ञानिकों ने स्वयं सीवरेज सिस्टम की ओर रुख किया है। अपशिष्ट जल (wastewater) उस सब का मिश्रण लेकर चलता है जिसे एक समुदाय बहा देता है, जिसमें बीमार और स्वस्थ दोनों लोगों द्वारा छोड़े गए वायरस और बैक्टीरिया का आनुवंशिक पदार्थ भी शामिल है। क्योंकि यह पानी एक साथ हजारों व्यक्तियों के योगदान को एकत्र करता है, इसलिए यह पूरे पड़ोस के लिए एक एकल, विशाल परीक्षण के रूप में कार्य करता है। यदि किसी शहर में कोई रोगजनक (pathogen) घूम रहा है, तो उसका आनुवंशिक हस्ताक्षर अंततः पाइपों में दिखाई देगा, जो अक्सर अस्पताल में पहले मरीज के आने से कई दिन पहले होता है।

केन्या में शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब इस अवधारणा को राष्ट्रीय वास्तविकता में बदलने के लिए एक पूर्ण, प्रमाणित प्रणाली बनाई है। उन्होंने एक ऐसा ढांचा तैयार किया है जो यह तय करने से लेकर कि किन बीमारियों पर नज़र रखनी है, देश भर के सत्तावन विशिष्ट स्थानों से नमूने एकत्र करने, और अंततः एक ऐसी रिपोर्ट देने तक जाता है जिसका उपयोग सार्वजनिक स्वास्थ्य अधिकारी तुरंत कर सकें। यह एक छोटा शोध प्रोजेक्ट नहीं है जो एक शहर तक सीमित हो; यह एक संरचित, एंड-टू-एंड प्रोटोकॉल है जिसे विविध बुनियादी ढांचे वाले एक विविध राष्ट्र में काम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। विशेषज्ञों के नेतृत्व में टीम, जिसमें केन्या नेशनल पब्लिक हेल्थ इंस्टीट्यूट और अफ्रीका सेंटर्स फॉर डिजीज कंट्रोल एंड प्रिवेंशन सहित भागीदार शामिल हैं, ने एक ऐसी योजना बनाई है जो फील्ड वर्कर के जूतों से लेकर डेटा विज़ुअलाइज़ेशन के लिए कंप्यूटर स्क्रीन तक सब कुछ कवर करती है। उनका लक्ष्य एक ऐसा सिस्टम बनाना था जो केन्या के अपशिष्ट जल की विशिष्ट चुनौतियों, जैसे कि परीक्षण में हस्तक्षेप करने वाले पदार्थों के उच्च स्तर को संभालने में सक्षम हो, जबकि प्रकोप को जल्दी पकड़ने के लिए पर्याप्त तेज़ भी हो।

प्रक्रिया की शुरुआत सावधानीपूर्वक लक्ष्यों के चयन से होती है। शोधकर्ताओं ने साठ-चार संभावित रोगजनकों की एक सूची के साथ शुरुआत की, जिसमें पोलियो और SARS-CoV-2 जैसे वायरस, हैजा और टाइफाइड जैसे बैक्टीरिया, और एंटीबायोटिक प्रतिरोध के मार्कर शामिल थे। उन्होंने केवल सबसे प्रसिद्ध बीमारियों को नहीं चुना। इसके बजाय, उन्होंने यह तय करने के लिए कि केन्या के लिए कौन से सबसे ज़रूरी हैं, एक सात-बिंदु स्कोरिंग प्रणाली लागू की। इस प्रणाली ने इस तरह के कारकों को तौला जैसे कि कितने लोग उस बीमारी से मरते हैं, अचानक प्रकोप होने की कितनी संभावना है, और क्या देश के वर्तमान क्लिनिक इसे मिस कर रहे हैं। उन्होंने यह भी जांचा कि क्या प्रयोगशाला के पास इसे पहचानने के लिए उपकरण हैं और क्या वह बीमारी वास्तव में क्षेत्र में मौजूद है। इस गणना को चलाने के बाद, उन्होंने सूची को एक प्राथमिकता पैनल तक सीमित कर दिया। इस पैनल में हमेशा सक्रिय रहने वाले लक्ष्य जैसे पोलिओवायरस और तपेदिक (tuberculosis), मौसमी खतरे जैसे इन्फ्लुएंजा, और ड्रग-रेसिस्टेंट बैक्टीरिया के विशिष्ट मार्कर शामिल हैं। यह सुनिश्चित करता है कि सिस्टम अपनी ऊर्जा उन खतरों पर केंद्रित करे जो इस समय सबसे अधिक महत्वपूर्ण हैं।

एक बार लक्ष्य निर्धारित हो जाने के बाद, टीम ने सत्तावन सैंपलिंग साइटों का एक नेटवर्क डिजाइन किया। ये साइटें यादृच्छिक (random) नहीं हैं; इन्हें पोलियो उन्मूलन के लिए उपयोग किए जाने वाले मौजूदा निगरानी बिंदुओं के साथ कृषि और पर्यावरणीय शोधकर्ताओं द्वारा पहचाने गए नए स्थानों को जोड़कर, नैरोबी, मोम्बासा और किसुमु सहित पांच प्रमुख काउंटियों को कवर करने के लिए चुना गया था। टीम ने प्रत्येक साइट को सत्यापित किया ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि वहां पहुंचना सुरक्षित है, अपशिष्ट जल का प्रवाह स्थिर है, और वह एक विशिष्ट जनसंख्या का प्रतिनिधित्व करता है। उन्होंने 'पैसिव सैंपलिंग' नामक एक विधि का उपयोग किया, जहाँ बहते पानी में एक स्टेराइल स्वैब (sterile swab) को बीस-चार घंटों के लिए छोड़ा जाता है ताकि वह सूक्ष्मजीवों को सोख सके, ठीक वैसे ही जैसे एक स्पंज किसी फैलाव को सोख लेता है। कुछ स्थानों पर, उन्होंने पानी का एक त्वरित 'ग्रैब सैंपल' भी लिया। इन नमूनों को तापमान लॉगर्स के साथ इंसुलेटेड बॉक्स में पैक किया जाता है ताकि उन्हें ठंडा रखा जा सके और एक सख्त समय सीमा के भीतर विशेष प्रयोगशालाओं में भेजा जा सके। नमूना संग्रह के क्षण से लेकर प्रयोगशाला में पहुंचने तक की पूरी यात्रा को ट्रैक किया जाता है ताकि डेटा विश्वसनीय बना रहे।

प्रयोगशाला के भीतर, नमूने सीवरेज के भीतर छिपे आनुवंशिक पदार्थ को निकालने और पहचानने के लिए कठोर चरणों की एक श्रृंखला से गुजरते हैं। सबसे पहले, टीम नमूने को केंद्रित (concentrate) करती है, चुंबकीय मोतियों (magnetic beads) का उपयोग करके सूक्ष्म वायरस कणों को बाहर निकालती है और गाढ़े, गंदे अपशिष्ट जल को हटाती है जो अन्यथा परीक्षणों को बाधित कर सकता है। इसके बाद वे आनुवंशिक कोड को निकालते हैं, मिश्रण के बाकी हिस्सों से RNA और DNA को अलग करते हैं। शोधकर्ता एक पूर्ण तस्वीर प्राप्त करने के लिए तीन अलग-अलग प्रकार के परीक्षणों का उपयोग करते हैं। पहला एक हाई-थ्रूपुट स्क्रीन है जो दर्जनों रोगजनकों की एक साथ जांच करता है। यदि कोई सिग्नल मिलता है, तो दूसरा, अधिक सटीक परीक्षण यह मापता है कि रोगजनक की मात्रा बिल्कुल कितनी है। अंत में, सबसे महत्वपूर्ण निष्कर्षों के लिए, टीम वायरस या बैक्टीरिया के पूरे जीनोम का अनुक्रम (sequence) करती है। यह न केवल यह देखने की अनुमति देता है कि बीमारी वहां है, बल्कि यह भी कि कौन सा विशिष्ट संस्करण घूम रहा है, जिससे यह ट्रैक करने में मदद मिलती है कि यह कैसे बदल रहा है या फैल रहा है।

पहेली का अंतिम हिस्सा इन प्रयोगशाला आंकड़ों को एक ऐसी कहानी में बदलना है जिसे स्वास्थ्य अधिकारी समझ सकें। शोधकर्ताओं ने एक डिजिटल प्लेटफॉर्म बनाया है जो डेटा लेता है और उसे केन्या के मानचित्र पर प्रदर्शित करता है। यह मानचित्र दिखाता है कि कहाँ संकेत बढ़ रहे हैं, जोखिम स्तरों को दर्शाने के लिए रंग कोड का उपयोग करता है। यदि अपशिष्ट जल में किसी रोगजनक की मात्रा सामान्य से अधिक तेजी से बढ़ने लगती है, तो सिस्टम इसे प्रारंभिक चेतावनी के रूप में फ्लैग करता है। टीम ने गणना की है कि यह पूरा चक्र, नमूना एकत्र करने से लेकर रिपोर्ट उत्पन्न करने तक, सात दिनों में पूरा किया जा सकता है। यह गति महत्वपूर्ण है क्योंकि यह सार्वजनिक स्वास्थ्य टीमों को स्थानीय प्रकोप के राष्ट्रीय संकट बनने से पहले कार्य करने का समय देती है। सिस्टम में क्लिनिकों में जाने वाले लोगों की संख्या के साथ अपशिष्ट जल के डेटा की तुलना करने का एक तरीका भी शामिल है, जिससे अधिकारियों को यह देखने में मदद मिलती है कि क्या छिपा हुआ प्रसार दृश्य मामलों के करीब पहुंच रहा है।

इस ढांचे को टिकाऊ और अनुकूलन योग्य बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। शोधकर्ताओं ने स्वीकार किया कि केन्या का हर हिस्सा सीवर सिस्टम से जुड़ा नहीं है, इसलिए उनके परिणाम विशेष रूप से उन समुदायों पर लागू होते हैं जो इससे जुड़े हैं। वे नई तकनीकों के उपलब्ध होने के साथ नेटवर्क का विस्तार करने और विधियों को परिष्कृत करने की योजना बना रहे हैं। यह परियोजना सुरक्षा और नैतिकता पर भी ज़ोर देती है। चूंकि नमूने सार्वजनिक सीवरों से एकत्र किए जाते हैं और पूरे समुदाय का प्रतिनिधित्व करते हैं, इसलिए किसी भी व्यक्ति की पहचान नहीं की जाती या ट्रैक नहीं किया जाता है। डेटा गुमनाम है, जो लोगों की गोपनीयता की रक्षा करते हुए समुदाय के स्वास्थ्य की स्पष्ट तस्वीर प्रदान करता है। केन्या के मौजूदा रोग निगरानी कार्यक्रमों के साथ इस नए सिस्टम को एकीकृत करके, टीम ने एक ऐसा उपकरण बनाया है जो पारंपरिक तरीकों के साथ मिलकर काम कर सकता है, और उन अंतरालों को भर सकता है जहाँ क्लिनिक नहीं पहुँच पाते।

यह कार्य उप-सहारा अफ्रीका में सार्वजनिक स्वास्थ्य की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है। यह अपशिष्ट जल निगरानी को एक अल्पकालिक शोध प्रयोग से स्थायी, राष्ट्रीय बुनियादी ढांचे में बदल देता है। टीम ने दिखाया है कि एक ऐसी प्रणाली बनाना संभव है जो वैज्ञानिक रूप से कठोर, लॉजिस्टिक रूप से व्यवहार्य और वास्तविक दुनिया के उपयोग के लिए तैयार हो। बीमारी के शुरुआती संकेतों को पानी में पकड़कर, केन्या के पास अब अपने लोगों की रक्षा करने का एक शक्तिशाली नया तरीका है, जो एक ऐसा मॉडल पेश करता है जिसे अन्य राष्ट्र भी समान चुनौतियों के साथ अपना सकते हैं। इसका परिणाम एक स्मार्टर, तेज़ तरीका है जिससे राष्ट्र के स्वास्थ्य की निगरानी की जा सकती है, जो अपशिष्ट जल के प्रवाह को जीवन रक्षक सूचना की धारा में बदल देता है।