Whole-Genome Characterization of Mammaliicoccus sciuri Sequence Type 605 from Subclinical Bubaline Mastitis Reveals a Distinct Lineage and Intrinsic Antimicrobial-Resistance Repertoire

डेयरी फार्मों के शांत कोनों में, दूध देने वाले जानवरों के थनों के भीतर अक्सर एक मौन युद्ध चलता रहता है। यह मैस्टाइटिस (mastitis) का क्षेत्र है, एक ऐसा संक्रमण जो दूध की पैदावार को कम करता है और किसानों को भारी नुकसान पहुँचाता है, फिर भी यह अक्सर जानवर में बीमारी के कोई दृश्य लक्षण नहीं दिखाता है। हालांकि कई बैक्टीरिया इन संक्रमणों का कारण बनते हैं, लेकिन 'नॉन-ऑरियस स्टैफिलोकोकी' (non-aureus staphylococci) के रूप में ज्ञात एक विशिष्ट समूह एक महत्वपूर्ण खिलाड़ी के रूप में उभरा है। ये वे बैक्टीरिया हैं जो स्वाभाविक रूप से स्तनधारियों की त्वचा पर रहते हैं लेकिन थन में घुसकर समस्या पैदा कर सकते हैं। इनमें से, मैमेलिकोकस स्कियूरी (Mammaliicoccus sciuri) नामक एक प्रजाति वैज्ञानिक समुदाय में एक अनूठा स्थान रखती है। यह केवल एक सामान्य परेशानी नहीं है; यह एक आनुवंशिक भंडार (genetic reservoir) है। यह बैक्टीरिया एक विशिष्ट जीन धारण करता है जो स्टैफिलोकोकस ऑरियस (Staphylococcus aureus) में मेथिसिलिन प्रतिरोध के लिए जिम्मेदार प्रसिद्ध जीन के विकासवादी पूर्वज के रूप में कार्य करता है, जिसे एमआरएसए (MRSA) के रूप में जाना जाने वाला सुपरबग कहा जाता है। इस वंशावली के कारण, वैज्ञानिकों को चिंता है कि M. sciuri अपने प्रतिरोध गुणों को अधिक खतरनाक बैक्टीरिया में स्थानांतरित कर सकता है, जिससे जानवरों से मनुष्यों में दवा प्रतिरोध (drug resistance) के कूदने के लिए एक सेतु बन सकता है।

वर्षों तक, शोधकर्ताओं ने यूरोप, अमेरिका और एशिया के कुछ हिस्सों से इन बैक्टीरिया के जीनोम का मानचित्रण किया, और ऐसे स्ट्रेन पाए जिनमें अर्जित प्रतिरोध जीन (acquired resistance genes) का भारी भार था, जो अक्सर पोल्ट्री और मानव चिकित्सा में एंटीबायोटिक्स के अत्यधिक उपयोग से प्राप्त किए गए थे। हालाँकि, दुनिया का एक विशाल क्षेत्र इस मानचित्र पर एक खाली स्थान बना हुआ था: दक्षिण एशिया। यह क्षेत्र दुनिया के अधिकांश जल भैंसों का घर है, फिर भी दक्षिण एशियाई डेयरी पशु से M. sciuri का कोई पूर्ण आनुवंशिक ब्लूप्रिंट कभी प्रकाशित नहीं किया गया था। इस डेटा के बिना, यह जानना असंभव था कि क्या इन झुंडों में मौजूद बैक्टीरिया दुनिया के अन्य हिस्सों में पाए जाने वाले खतरनाक, दवा-प्रतिरोधी स्ट्रेन के समान हैं या वे इस प्रजाति के एक अलग, शायद अधिक प्राकृतिक संस्करण का प्रतिनिधित्व करते हैं।

बांग्लादेश के शोधकर्ताओं की एक टीम ने सिलहट जिले में एक जल भैंस से अलग किए गए M. sciuri के एक विशिष्ट स्ट्रेन का अध्ययन करके इस अंतर को भरने के लिए हाथ बढ़ाया। उन्होंने सैकड़ों जानवरों से दूध के नमूने एकत्र किए, सबक्लिनिकल मैस्टाइटिस (subclinical mastitis) की जांच की। उन्होंने पाया कि संक्रमण व्यापक था, जो दो-तिहाई से अधिक व्यक्तिगत दूध उत्पादक क्वार्टरों (quarters) और परीक्षण किए गए 80 प्रतिशत से अधिक जानवरों को प्रभावित कर रहा था। इन नमूनों से, उन्होंने विशिष्ट बैक्टीरिया को अलग किया, उसे स्ट्रेन 30RR नाम दिया, और आधुनिक अनुक्रमण तकनीक (sequencing technology) का उपयोग करके इसका पूर्ण आनुवंशिक डिकोडिंग किया। लक्ष्य इसका पूर्ण आनुवंशिक मेकअप समझना, इसकी प्रतिरोध प्रोफ़ाइल को समझना और इस प्रजाति के पारिवारिक वृक्ष (family tree) पर इसे रखकर यह देखना था कि यह दुनिया भर के स्ट्रेन से कैसे संबंधित है।

परिणामों ने एक ऐसे बैक्टीरिया का खुलासा किया जो आनुवंशिक रूप से विशिष्ट और अपने रक्षा तंत्र में आश्चर्यजनक रूप से सरल है। यह स्ट्रेन, जिसे अब एक नए अनुक्रम प्रकार (sequence type) ST605 के रूप में नामित किया गया है, एक ऐसी वंशावली से संबंधित है जो शेष प्रजाति से बहुत पहले अलग हो गई थी। जब शोधकर्ताओं ने अपने डीएनए की दुनिया के बाईस अन्य जीनोम के साथ तुलना की, तो उन्होंने पाया कि यह बांग्लादेशी स्ट्रेन एक आनुवंशिक आउटलियर (outlier) था, जो अपने निकटतम ज्ञात रिश्तेदारों के साथ 97 प्रतिशत से कम कोर जेनेटिक कोड साझा करता है। यह विकासवादी वृक्ष पर एक अद्वितीय शाखा पर स्थित है, जो यह सुझाव देता है कि यह लंबे समय से अलग विकसित हो रहा है, संभवतः दक्षिण एशियाई भैंस आबादी में अलग-थलग रहा है।

सबसे चौंकाने वाली खोज बैक्टीरिया के एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति प्रतिरोध से संबंधित थी। जबकि स्ट्रेन वास्तव में पेनिसिलिन और टेट्रासाइक्लिन सहित कई दवाओं के प्रति प्रतिरोधी था, इसका प्रतिरोध पूरी तरह से उन जीनों से आया था जिनके साथ यह पैदा हुआ था, जिन्हें 'इंट्रिन्सिक रेजिस्टेंस' (intrinsic resistance) या स्वाभाविक प्रतिरोध कहा जाता है। इसमें पांच विशिष्ट जीन थे जो इस प्रजाति के लिए सामान्य हैं, जिसमें वह पूर्वज जीन भी शामिल है जो प्रसिद्ध MRSA प्रतिरोध जीन से पहले का है। महत्वपूर्ण रूप से, इस स्ट्रेन में कोई भी "अर्जित" (acquired) प्रतिरोध जीन या मोबाइल जेनेटिक तत्व नहीं थे जो बैक्टीरिया को ट्रेडिंग कार्ड की तरह दवा-प्रतिरोध गुणों को बदलने की अनुमति देते हैं। इसके विपरीत, दुनिया के अन्य हिस्सों में बत्तखों, मुर्गियों और मनुष्यों में पाए जाने वाले समान स्ट्रेन इन अर्जित जीनों से भरे हुए थे, जो अक्सर बड़े, खतरनाक पैकेटों में एक साथ होते हैं। इस बांग्लादेशी स्ट्रेन में इनमें से कोई भी नहीं था। यह एक "वाइल्ड-टाइप" (wild-type) संस्करण था, जो केवल अपनी प्रजाति के प्राकृतिक बचावों को धारण करता था, बिना उस अतिरिक्त बोझ के जो अन्य वंशों को बहु-दवा प्रतिरोध (multidrug resistance) से ग्रस्त करता है।

शोधकर्ताओं ने गंभीर बीमारी पैदा करने की क्षमता के लिए भी बैक्टीरिया की जांच की। उन्होंने पाया कि स्ट्रेन में एक सुरक्षात्मक कैप्सूल या एक चिपचिपी स्लाइम परत बनाने के लिए आनुवंशिक निर्देश नहीं थे जिसका उपयोग कई रोगजनक बैक्टीरिया प्रतिरक्षा प्रणाली से छिपने और जिद्दी बायोफिल्म (biofilms) बनाने के लिए करते हैं। यह सुझाव देता है कि हालांकि यह बैक्टीरिया थन में हल्के, पुराने संक्रमण का कारण बन सकता है, लेकिन यह एक प्राथमिक, आक्रामक रोगजनक नहीं है जो स्वस्थ जानवरों में गंभीर प्रणालीगत बीमारी पैदा करने में सक्षम हो। आनुवंशिक प्रोफ़ाइल एक ऐसे जीव की ओर संकेत करती है जो एक हत्यारे के बजाय एक सहजीवी निवासी (commensal resident) के रूप में त्वचा और थन में रहने के लिए अच्छी तरह से अनुकूलित है।

यह अध्ययन दक्षिण एशियाई डेयरी पशु से M. sciuri की पहली पूर्ण आनुवंशिक तस्वीर प्रदान करता है। यह दर्शाता है कि इस बैक्टीरिया के सभी स्ट्रेन एक जैसे नहीं हैं। बांग्लादेश में पाया गया स्ट्रेन एक विशिष्ट, जल्दी अलग होने वाली वंलिसा (lineage) का प्रतिनिधित्व करता है जो दुनिया के अन्य हिस्सों में देखे जाने वाले जटिल, अर्जित दवा-प्रतिरोध तत्वों से अपेक्षाकृत मुक्त रहा है। यह खोज वैश्विक स्वास्थ्य निगरानी के लिए महत्वपूर्ण है। यह एक आधार रेखा (baseline) स्थापित करता है कि इस बैक्टीरिया का "प्राकृतिक" संस्करण कैसा दिखता है। यह जानकर कि यह विशिष्ट स्ट्रेन आनुवंशिक रूप से अलग है और इसमें अन्य हिस्सों में पाए जाने वाले खतरनाक, मोबाइल प्रतिरोध जीन नहीं हैं, वैज्ञानिक बेहतर ढंग से ट्रैक कर सकते हैं कि कैसे दवा प्रतिरोध जानवरों से लोगों के बीच घूमता है। यह कार्य इस बात पर जोर देता है कि विभिन्न क्षेत्रों में बैक्टीरिया की निगरानी करना महत्वपूर्ण है, क्योंकि दवा प्रतिरोध का आनुवंशिक परिदृश्य एक समान नहीं है बल्कि स्थानीय खेती के तरीकों और एंटीबायोटिक उपयोग के आधार पर काफी भिन्न होता है।