Field deployable viral genomic surveillance using panviral integrated indexed primers
पैनवायरल इंटीग्रेटेड इंडेक्स्ड प्राइमर (PiiP) परख व्यापक रूप से प्रतिक्रियाशील प्राइमरों को पोर्टेबल ऑक्सफोर्ड नैनोपोर अनुक्रमण और ऑफलाइन विश्लेषण के साथ जोड़कर संसाधन-सीमित फील्ड सेटिंग्स में तीव्र, उसी दिन वायरल जीनोमिक निगरानी सक्षम करती है, जैसा कि कंबोडिया के एक लाइव बर्ड मार्केट में इसके सफल परिनियोजन द्वारा प्रदर्शित किया गया है।
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वायरस अदृश्य यात्री हैं, जो लोगों, जानवरों और पर्यावरण के बीच घूमते रहते हैं, और अक्सर किसी को पता चलने से पहले ही प्रकोप पैदा कर देते हैं। दशकों तक, इन खतरों को पकड़ने के लिए नमूनों को दूर स्थित, उच्च-तकनीकी प्रयोगशालाओं में भेजना आवश्यक था, जहाँ विशेषज्ञ रोगजनक के जेनेटिक कोड को डिकोड करने में कई दिनों या हफ्तों का समय बिताते थे। यह देरी एक वायरस के उभरने और वैज्ञानिकों द्वारा उसकी पहचान किए जाने के बीच एक खतरनाक अंतराल पैदा करती है। दुनिया के कई हिस्सों में, विशेष रूप से उन क्षेत्रों में जहाँ मनुष्य और जानवर निकट संपर्क में रहते हैं, यह अंतराल घातक हो सकता है। वायरस को ठीक वहीं तेजी से और सटीक रूप से पहचानने की क्षमता, जहाँ वह पाया जाता है, लंबे समय से सार्वजनिक स्वास्थ्य अधिकारियों का लक्ष्य रही है, लेकिन इसे करने के लिए आवश्यक उपकरण पारंपरिक रूप से बहुत बड़े, बहुत महंगे या क्षेत्र में ले जाने के लिए बहुत जटिल थे।
हालिया शोध में वर्णित एक नया दृष्टिकोण उस अंतराल को भरने का एक तरीका प्रदान करता है। वैज्ञानिकों ने एक विधि विकसित की है जो एक व्यापक-स्पेक्ट्रम जेनेटिक टेस्ट को एक पोर्टेबल सीक्वेंसिंग डिवाइस के साथ जोड़ती है, जिससे वे मौके पर ही वायरस की पहचान कर सकते हैं। यह तकनीक विशेष 'प्राइमर्स' का उपयोग करती है, जो जेनेटिक सामग्री के छोटे स्ट्रैंड्स हैं जिन्हें एक साथ कई प्रकार के वायरसों को पकड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है, न कि केवल एक विशिष्ट लक्ष्य के लिए। ये प्राइमर्स एक ऐसी प्रणाली से जुड़े होते हैं जो जेनेटिक सामग्री को टैग करती है ताकि इसे एक छोटे, हैंडहेल्ड सिक्वेंसर द्वारा पढ़ा जा सके। नमूना एकत्र करने से लेकर लैपटॉप स्क्रीन पर परिणाम देखने तक की पूरी प्रक्रिया अब एक ही दिन में, यहाँ तक कि बिना इंटरनेट या सेंट्रल पावर ग्रिड वाले दूरदराज के स्थानों में भी पूरी की जा सकती है।
शोधकर्ताओं ने इस प्रणाली का परीक्षण कंबोडिया में किया, जो एक ऐसा देश है जहाँ वन्यजीव, पशुधन और मनुष्यों का मिश्रण नई बीमारियों के लिए एक हॉटस्पॉट बनाता है। उन्होंने पहले यह जांचा कि नियंत्रित प्रयोगशाला सेटिंग में यह टेस्ट कितनी अच्छी तरह काम करता है, जिसमें ज्ञात वायरसों के साथ विभिन्न नमूनों को मिलाया गया था। उन्होंने मुर्गी के गले के स्वाब, चमगादड़ के पेट के ऊतक, मच्छर के होमोजेनेट और कुत्ते के मस्तिष्क के ऊतकों का उपयोग किया, और एवियन इन्फ्लुएंजा, SARS-CoV-2, डेंगू बुखार और रेबीज जैसे वायरसों को जोड़ा ताकि यह देखा जा सके कि क्या टेस्ट उन्हें ढूंढ सकता है। परिणाम उत्साहजनक थे। टेस्ट ने लगभग सभी नमूनों में वायरसों का सफलतापूर्वक पता लगाया, तब भी जब वायरल मात्रा बहुत कम थी। यह विभिन्न प्रकार के वायरसों के बीच अंतर कर सका, जैसे कि डेंगू वायरस को अन्य समान कीट-जनित वायरसों से अलग करना, और यह मच्छरों के पिसे हुए मिश्रण या गंदे बाजार के पानी जैसे जटिल मिश्रणों में भी अच्छी तरह से काम कर सका। हालाँकि, टीम ने उल्लेख किया कि जबकि टेस्ट वायरस के परिवार की पहचान करने में उत्कृष्ट था, इसे कभी-कभी इन्फ्लुएंजा के सटीक सबटाइप (उप-प्रकार) को पहचानने में कठिनाई हुई, जिसे उन्होंने एक डिज़ाइन संबंधी सीमा के रूप में स्वीकार किया।
यह सिद्ध करने के लिए कि यह प्रणाली पारंपरिक लैब के बाहर काम कर सकती है, टीम ने फनोम पेन में एक लाइव बर्ड मार्केट के बीच में एक पोर्टेबल प्रयोगशाला स्थापित की। यह सेटअप मामूली था, जो तीन सूटकेस में समा सकता था और एक पोर्टेबल बैटरी स्टेशन द्वारा संचालित था। इसमें एक छोटा सेंट्रीफ्यूज, नमूनों को गर्म और ठंडा करने के लिए एक थर्मल साइक्लर, डीएनए को देखने के लिए एक जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस यूनिट और एक हैंडहेल्ड सिक्वेंसर शामिल था। उल्लेखनीय रूप से, उन्होंने अपने जेल टेस्ट के लिए आवश्यक एगारोज़ को पिघलाने के लिए एक मानक राइस कुकर का भी उपयोग किया, जो यह दर्शाता है कि वैज्ञानिक उपयोग के लिए स्थानीय उपकरणों को कैसे अनुकूलित किया जा सकता है। बाजार की गर्म और आर्द्र परिस्थितियों में, टीम ने वायु फिल्टर, पोल्ट्री के पिंजरों से पानी और पक्षियों के शवों से निकले धुलाई के पानी सहित पर्यावरणीय नमूने एकत्र किए। उन्होंने इन नमूनों को ऑन-साइट प्रोसेस किया, एक्सट्रैक्शन से लेकर सीक्वेंसिंग तक के पूरे वर्कफ़्लो को लगभग साढे छह घंटों में पूरा किया।
फील्ड टेस्ट से तत्काल परिणाम मिले। नमूने एकत्र करने के कुछ ही घंटों के भीतर, सिस्टम ने बाजार में घूम रहे इन्फ्लुएंजा वायरसों की पहचान की, जिसमें H3, H7 और H9 सबटाइप के साथ-साथ बर्ड कोरोनावायरस भी शामिल थे। गति सबसे महत्वपूर्ण कारक थी; टीम के पास सूरज ढलने से पहले ही बाजार में मौजूद वायरसों की स्पष्ट तस्वीर थी। यह त्वरित टर्नअराउंड का मतलब है कि स्वास्थ्य अधिकारी किसी दूर के शहर से रिपोर्ट आने के लिए दिनों तक इंतजार करने के बजाय, प्रकोप के शुरुआती चरणों में ही रोकथाम या आगे के परीक्षण के बारे में निर्णय लेने की क्षमता रख सकते हैं। अध्ययन ने यह भी रेखांकित किया कि एक डेटाबेस का होना महत्वपूर्ण है जिसमें स्थानीय वायरस स्ट्रेन शामिल हों, क्योंकि ऑटोमेटेड सॉफ्टवेयर कभी-कभी उन वायरसों को मिस कर देता था जो उसके वैश्विक लाइब्रेरी में अच्छी तरह से प्रस्तुत नहीं थे, जिसके लिए डेटा की दोबारा जांच के लिए एक मानव विशेषज्ञ की आवश्यकता होती थी।
हालाँकि यह प्रणाली हर समस्या का समाधान करने वाला कोई 'मैजिक बुलेट' नहीं है, फिर भी यह बीमारी की निगरानी करने के तरीके में एक महत्वपूर्ण प्रगति का प्रतिनिधित्व करती है। इसने दिखाया है कि जीनोमिक निगरानी को प्रकोप के किनारे तक लाना संभव है, जिससे एक ऐसी प्रक्रिया जो कभी उपकरणों के एक किले की मांग करती थी, अब एक सूटकेस में समा जाने वाली चीज़ बन गई है। शोधकर्ताओं ने जोर देकर कहा कि यह टूल विशेष रूप से उन वायरसों के समूहों की स्क्रीनिंग के लिए डिज़ाइन किया गया है जो प्रजातियों के बीच संक्रमण फैलाते हैं, जो कि पूर्ण डायग्नोस्टिक विधियों के विकल्प के बजाय एक प्रारंभिक चेतावनी प्रणाली के रूप में कार्य करता है। यह सिद्ध करके कि यह वर्कफ़्लो एक उष्णकटिबंधीय, संसाधन-सीमित वातावरण में कार्य कर सकता है, अध्ययन सुझाव देता है कि प्रकोप का पता लगाने का भविष्य किसी ऊंची इमारत वाली प्रयोगशाला में नहीं, बल्कि उन्हीं स्थानों पर हो सकता है जहाँ नई बीमारियाँ शुरू होने की सबसे अधिक संभावना होती है।
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