Exploring the therapeutic potential of bacteriocin-producing skin and oral microbiota for combating methicillin-resistant Staphylococcus aureus

मानव शरीर में, त्वचा पर और मुँह के अंदर सूक्ष्म जीवन के विशाल समुदाय रहते हैं। ये समुदाय, जिन्हें माइक्रोबायोटा (microbiota) कहा जाता है, केवल निष्क्रिय निवासी नहीं हैं; वे एक भीड़भाड़ वाले वातावरण में सक्रिय प्रतिस्पर्धी भी हैं। जीवित रहने के लिए, इनमें से कई सूक्ष्म जीव प्राकृतिक हथियार पैदा करते हैं जिन्हें बैक्टीरियोसिन (bacteriocins) कहा जाता है। ये छोटे प्रोटीन-आधारित अणु हैं जो लक्षित मिसाइलों की तरह कार्य करते हैं, जिन्हें उन प्रतिद्वंद्वी बैक्टीरिया को मारने या उनकी वृद्धि को रोकने के लिए बनाया गया है जो उनके क्षेत्र के लिए खतरा पैदा करते हैं। दशकों से, वैज्ञानिक इन प्राकृतिक रक्षा प्रणालियों को नई दवाओं के एक संभावित स्रोत के रूप में देखते आए हैं, विशेष रूप से जैसे-जैसे सामान्य बैक्टीरिया उन एंटीबायोटिक्स के प्रति अधिक प्रतिरोधी होते जा रहे हैं जिन पर मनुष्यों ने पिछली शताब्दी में भरोसा किया है। इन प्रतिरोधी बैक्टीरिया में से एक सबसे खतरनाक मेथििसिलिन-प्रतिरोधी स्टैफिलोकोकस ऑरियस (methicillin-resistant Staphylococcus aureus) है, जिसे अक्सर MRSA कहा जाता है। यह रोगजनक गंभीर संक्रमण का कारण बन सकता है जिन्हें उपचारित करना कठिन होता है क्योंकि यह कई मानक दवाओं को अनदेखा कर देता है। इसे हराने के नए तरीके की खोज ने शोधकर्ताओं को हमारे भीतर और हमारे ऊपर रहने वाले बैक्टीरिया की ओर गहराई से देखने के लिए प्रेरित किया है, यह सोचते हुए कि क्या हमारे अपने सूक्ष्म पड़ोसी इस खतरे को रोकने की कुंजी रख सकते हैं।

शोधकर्ताओं की एक टीम इस संभावना की जांच करने के लिए स्वस्थ लोगों की त्वचा और मुँह में रहने वाले बैक्टीरिया का परीक्षण करने के उद्देश्य से आगे बढ़ी। उन्होंने शरीर के विभिन्न हिस्सों से नमूने एकत्र किए, जिनमें पैरों की उंगलियों के बीच के नम हिस्से, बगल, घुटनों के पीछे, जीभ और मसूड़े शामिल थे। इन नमूनों से, उन्होंने सैकड़ों अलग-अलग बैक्टीरिया के उपभेदों (strains) को अलग किया। उनका लक्ष्य किसी ऐसे बैक्टीरिया को खोजना था जो MRSA पर हमला करने में सक्षम बैक्टीरियोसिन का उत्पादन करता हो। इन बैक्टीरिया का सावधानीपूर्वक परीक्षण करने के बाद, उन्होंने पाया कि स्वस्थ व्यक्तियों में पाए जाने वाले स्टैफिलोकोकस ऑरियस के छह विशिष्ट उपभेद वास्तव में इन रोगाणुरोधी हथियारों का उत्पादन कर रहे थे। उल्लेखनीय रूप से, ये छह उपभेद MRSA के दो अलग-अलग क्लिनिकल आइसोलेट्स (clinical isolates) को रोकने में सक्षम थे, जो अस्पताल के माहौल में मरीजों से लिए गए बैक्टीरिया के उपभेद हैं। यह निष्कर्ष बताता है कि एक ही प्रजाति के बैक्टीरिया के भीतर भी, कुछ उपभेद ऐसे पदार्थ पैदा कर सकते हैं जो उनके अधिक खतरनाक, दवा-प्रतिरोधी रिश्तेदारों को मार सकते हैं।

यह समझने के लिए कि ये प्राकृतिक हथियार कितने उपयोगी हो सकते हैं, शोधकर्ताओं ने परीक्षण किया कि वे विभिन्न परिस्थितियों में कितनी अच्छी तरह टिके रहते हैं। उन्होंने बैक्टीरियोसिन अर्क (extracts) को अम्लता और ऊष्मा के विभिन्न स्तरों के संपर्क में रखा, जो शरीर में या भंडारण के दौरान एक दवा द्वारा सामना किए जाने वाले विभिन्न वातावरणों की नकल करते हैं। परिणामों ने दिखाया कि ये बैक्टीरियोसिन 25 और 30 डिग्री सेल्सियस के बीच तापमान और तटस्थ अम्लता, विशेष रूप से 6.5 और 7 के pH के बीच स्थिर और सक्रिय रहे। हालांकि, जब शोधकर्ताओं ने अर्क को उन एंजाइमों के साथ उपचारित किया जो प्रोटीन को तोड़ते हैं, तो गतिविधि काफी कम हो गई। इसने पुष्टि की कि सक्रिय तत्व वास्तव में प्रोटीन थे, जैसा कि अपेक्षित था, और उन्हें शरीर में अन्य प्रोटीनों को तोड़ने वाली समान जैविक प्रक्रियाओं द्वारा नष्ट किया जा सकता है।

टीम ने इन छह आशाजनक बैक्टीरिया के उपभेदों को बड़े टैंकों में उगाकर बड़े पैमाने पर उत्पादन करने की दिशा में कदम बढ़ाया ताकि आगे के परीक्षण के लिए पर्याप्त बैक्टीरियोसिन बनाया जा सके। उन्होंने मिश्रण के सक्रिय भागों को शुद्ध किया, और सबसे शक्तिशाली घटकों को खोजने के लिए उन्हें विभिन्न अंशों (fractions) में अलग किया। जब उन्होंने इन शुद्ध अंशों का MRSA उपभेदों के विरुद्ध परीक्षण किया, तो उन्होंने पाया कि उनमें से कई ने बैक्टीरिया को बढ़ने से सफलतापूर्वक रोक दिया। बैक्टीरिया को रोकने के लिए आवश्यक पदार्थ की मात्रा, जिसे न्यूनतम निरोधात्मक सांद्रता (minimum inhibitory concentration) कहा जाता है, लगभग 121.8 से 425 माइक्रोग्राम प्रति मिलीलीटर के बीच थी। ये संख्याएँ दर्शाती हैं कि बैक्टीरियोसिन प्रभावी थे, हालांकि अलग-अलग उपभेदों और उनके द्वारा लड़े जा रहे विशिष्ट MRSA के बीच सटीक शक्ति भिन्न थी।

शायद भविष्य के किसी भी चिकित्सा उपयोग के लिए सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि शोधकर्ताओं ने जांचा कि क्या ये बैक्टीरियोसिन मानव कोशिकाओं के लिए सुरक्षित हैं। उन्होंने मानव कैंसर सेल लाइनों के तीन अलग-अलग प्रकारों—जो प्रोस्टेट, फेफड़े और कोलोरेक्टल ऊतकों का प्रतिनिधित्व करते हैं—को बैक्टीरियोसिन अर्क के संपर्क में रखा। कम सांद्रता पर, अर्क ने मानव कोशिकाओं को नुकसान पहुँचाने के कोई संकेत नहीं दिखाए। उच्च सांद्रता पर भी, कोशिकाओं को होने वाला नुकसान न्यूनतम था या इस तरह भिन्न था कि वह व्यापक, खतरनाक विषाक्तता का सुझाव नहीं देता था। यह एक महत्वपूर्ण कदम है, क्योंकि यह सुझाव देता है कि ये प्राकृतिक हथियार उन अच्छे बैक्टीरिया को मारने में सक्षम हो सकते हैं जिन्हें उन्हें बचाने के लिए बनाया गया है, बिना उन अच्छे मानव कोशिकाओं को नुकसान पहुँचाए जिनकी वे रक्षा करते हैं।

अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि मानव माइक्रोबायोटा नए रोगाणुरोधी एजेंटों का एक समृद्ध और काफी हद तक अप्रयुक्त स्रोत है। इस शोध में पहचाने गए छह बैक्टीरियोसिन-उत्पादक उपभेद प्रयोगशाला सेटिंग में दवा-प्रतिरोधी MRSA के खिलाफ लड़ने की वास्तविक क्षमता प्रदर्शित करते हैं। हालांकि यह कार्य अभी तक पूर्ण इलाज नहीं है, लेकिन यह भविष्य के अनुसंधान के लिए एक मजबूत आधार प्रदान करता है। वैज्ञानिक नोट करते हैं कि इन निष्कर्षों के लिए जीवित जीवों में अध्ययन करने की आवश्यकता है ताकि यह देखा जा सके कि बैक्टीरियोसिन एक पूर्ण जैविक प्रणाली में कैसे व्यवहार करते हैं। फिलहाल, यह शोध एक संभावित भविष्य की आशाजनक झलक पेश करता है जहाँ हमारे अपने शरीर की प्राकृतिक रक्षा प्रणालियाँ हमें कुछ सबसे जिद्दी संक्रमणों से लड़ने में मदद करती हैं।