An oncolytic reovirus-based platform amenable to oral vaccination

टीके लंबे समय से संक्रामक रोगों और कैंसर के खिलाफ मानवता के पास मौजूद सबसे शक्तिशाली उपकरणों में से एक रहे हैं, फिर भी उनकी डिलीवरी अक्सर सुइयों और प्रशीतन (refrigeration) पर निर्भर करती है, जो दूरदराज के क्षेत्रों के लोगों या इंजेक्शन से डरने वालों के लिए बाधाएं पैदा करती है। इसके अलावा, कई मानक टीके शरीर भर में रक्षा उत्पन्न करने के लिए रक्तप्रवाह के माध्यम से यात्रा करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, लेकिन वे शरीर के प्रवेश बिंदुओं, जैसे कि आंत या फेफड़ों की परत पर, एक मजबूत ढाल बनाने में अक्सर संघर्ष करते हैं, जहाँ कई वायरस पहले आक्रमण करते हैं और जहाँ कुछ कैंसर अक्सर शुरू होते हैं। वैज्ञानिक मुंह के माध्यम से एक मजबूत प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया (immune response) को सक्रिय करने का तरीका खोजने की कोशिश कर रहे थे, जो एक ऐसी विधि होती जो देने में आसान होती और स्वाभाविक रूप से इन संवेदनशील श्लेष्म सतहों (mucosal surfaces) को लक्षित करती, लेकिन पाचन तंत्र के कठोर वातावरण ने इसे एक कठिन इंजीनियरिंग चुनौती बना दिया था।

एक नए अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने एक ऐसे वायरस का उपयोग करके एक आशाजनक समाधान विकसित किया है जो मानव आंत में जीवित रहने के लिए स्वाभाविक रूप से अनुकूलित है। उन्होंने एक हानिरहित 'रियोवायरस' (reovirus) के इंजीनियर संस्करण को विकसित किया, जो एक ऐसा वायरस है जो स्वाभाविक रूप से आंतों को संक्रमित करता है, ताकि इसे विशिष्ट रोग-विरोधी निर्देशों के लिए एक वितरण वाहन (delivery vehicle) के रूप में उपयोग किया जा सके। वायरस के बाहरी खोल के एक हिस्से को बदलकर, जो आमतौर पर कोशिकाओं से चिपकने में मदद करता है, उन्होंने इसे अन्य खतरों, जैसे कि एक मॉडल कैंसर प्रोटीन या कोरोनावायरस के एक हिस्से से प्राप्त प्रोटीन के टुकड़ों से बदल दिया। इस संशोधित वायरस को सुरक्षित बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया था, जो स्वस्थ लोगों में बीमारी पैदा करने में असमर्थ था, लेकिन प्रतिरक्षा प्रणाली को जगाने के लिए पर्याप्त शक्तिशाली था। शोधकर्ताओं ने पाया कि जब यह वायरस मौखिक रूप से दिया गया, तो इसने सफलतापूर्वक पेट और आंतों के माध्यम से यात्रा की ताकि शरीर की प्रतिरक्षा कोशिकाओं को प्रशिक्षित किया जा सके, जिससे एक दोहरी रक्षा प्रणाली बनी जिसने उस विशिष्ट वायरस के विरुद्ध सुरक्षा प्रदान की जिसे यह वहन कर रहा था और उस कैंसर के विरुद्ध भी जिसे इसे लक्षित करने के लिए प्रोग्राम किया गया था।

टीम ने एक जीवित, कमजोर रियोवायरस (T3D के रूप में ज्ञात) को लेकर उसके सतह को जेनेटिक रूप से पुनर्गठित करना शुरू किया। उन्होंने वायरस के बाहरी प्रोटीन के एक विशिष्ट खंड को हटा दिया, जो सामान्यतः कोशिकाओं को खोलने की 'चाबी' के रूप में कार्य करता है, और उसके स्थान पर विदेशी एंटीजन (antigens) के लिए जेनेटिक निर्देश डाले। इन एंटीजनों में ओवलब्युमिन (ovalbumin), जो अनुसंधान में उपयोग किया जाने वाला एक सामान्य प्रोटीन है, और SARS-CoV-2 वायरस का रिसेप्टर-बाइंडिंग डोमेन शामिल था, जो कोरोनावायरस का वह हिस्सा है जो मानव कोशिकाओं से चिपकता है। लक्ष्य एक ऐसा वायरस बनाना था जो इन विदेशी लक्ष्यों को अपनी सतह पर प्रदर्शित कर सके और साथ ही पेट की अम्लीय स्थितियों में जीवित रहने के लिए पर्याप्त स्थिर भी रह सके। शोधकर्ताओं ने पुष्टि की कि ये इंजीनियर किए गए वायरस अभी भी कोशिकाओं के भीतर प्रतिकृति (replicate) बना सकते हैं और अपनी सतह पर नए प्रोटीन का उत्पादन कर सकते हैं, जो प्रभावी रूप से वायरस को प्रतिरक्षा प्रणाली द्वारा पहचाने जाने वाले एक चलते-फिरते 'बिलबोर्ड' में बदल देता है।

यह परीक्षण करने के लिए कि क्या यह दृष्टिकोण काम करता है, वैज्ञानिकों ने चूहों को विभिन्न विधियों के माध्यम से इंजीनियर किए गए वायरस दिए, जिसमें इंजेक्शन और ओरल गेवेज (oral gavage) शामिल था, जो गोली या तरल निगलने की नकल करता है। उन्होंने पाया कि सभी मार्गों से दी गई डिलीवरी ने एक मजबूत प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को सफलतापूर्वक सक्रिय किया, जिससे एंटीबॉडी का उत्पादन हुआ और टी-कोशिकाएं (T cells) सक्रिय हुईं, जो शरीर के विशेष सैनिक हैं जो संक्रमित या कैंसर कोशिकाओं का शिकार करते हैं। हालांकि, मौखिक मार्ग ने एक अद्वितीय और महत्वपूर्ण लाभ प्रदान किया: इसने IgA एंटीबॉडी के उच्च स्तर उत्पन्न किए। ये एक विशिष्ट प्रकार की एंटीबॉडी हैं जो आंत और फेफड़ों के श्लेष्म झिल्ली (mucous membranes) को ढक लेती हैं, जिससे शरीर के प्रवेश बिंदुओं पर ही रक्षा की पहली पंक्ति मिलती है। इससे पता चला कि मौखिक टीका न केवल एक सामान्य प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया पैदा कर रहा था, बल्कि विशेष रूप से शरीर के प्रवेश बिंदुओं को मजबूत कर रहा था।

शोधकर्ताओं ने फिर यह परीक्षण किया कि क्या यह प्रतिरक्षा प्रशिक्षण कैंसर को रोकने में सक्षम है। उन्होंने मेलानोमा (melanoma), जो कि त्वचा कैंसर का एक प्रकार है, के एक चूहे के मॉडल का उपयोग किया जिसे जेनेटिक रूप से उसी प्रोटीन को प्रदर्शित करने के लिए संशोधित किया गया था जिसे वायरस वहन कर रहा था। जिन चूहों को मौखिक टीका दिया गया था, उन्हें बाद में कैंसर कोशिकाओं के संपर्क में आने पर ट्यूमर विकसित करने से बचाया गया। वास्तव में, टीका इतना प्रभावी था कि इसने कई मामलों में कैंसर को जड़ जमाने से पूरी तरह रोक दिया। जब शोधकर्ताओं ने चूहों के फेफड़ों में कैंसर कोशिकाओं को अंतःशिरा (intravenously) रूप से दिया ताकि मेटास्टेसिस (metastasis) का अनुकरण किया जा सके, तो टीकाकृत चूहों में गैर-टीकाकृत नियंत्रण समूहों की तुलना में ट्यूमर की वृद्धि में नाटकीय कमी देखी गई। प्रतिरक्षा प्रणाली, जिसे मौखिक वायरस द्वारा प्रशिक्षित किया गया था, ने कैंसर कोशिकाओं को हमलावर के रूप में पहचाना और उन्हें फैलने से पहले ही खत्म कर दिया।

अध्ययन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा यह निर्धारित करना था कि यह सुरक्षा कैसे काम करती है। वैज्ञानिक जानना चाहते थे कि क्या वायरस को केवल लक्ष्य दिखाने के लिए उपस्थित रहने की आवश्यकता है, या क्या वायरस को प्रभावी होने के लिए शरीर के भीतर सक्रिय रूप से प्रतिकृति बनाने और बढ़ने की आवश्यकता है। उन्होंने इसे परीक्षण करने के लिए वायरस के एक संस्करण का उपयोग किया जिसे पराबैंगनी प्रकाश (ultraviolet light) से मार दिया गया था, जिससे वह प्रजनन करने में असमर्थ हो गया। जब उन्होंने यह मृत वायरस चूहों को दिया, तो यह उन्हें कैंसर से बचाने में विफल रहा। इस निष्कर्ष ने सिद्ध कर दिया कि वायरस को प्रभावी प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया उत्पन्न करने के लिए जीवित और प्रतिकृति बनाने की आवश्यकता है। सक्रिय प्रतिकृति (active replication) आवश्यक प्रतीत होती है ताकि वायरस एक शक्तिशाली एडजुवेंट (adjuvant) के रूप में कार्य कर सके, जो शरीर की प्रतिक्रिया को बढ़ाता है, यह सुनिश्चित करता है कि प्रतिरक्षा प्रणाली उन नए लक्ष्यों पर पूरा ध्यान दे जो उसे दिखाए जा रहे हैं।

अध्ययन ने वायरस-आधारित उपचारों के बारे में एक सामान्य चिंता को भी संबोधित किया: क्या होता है यदि कोई व्यक्ति पहले से ही प्राकृतिक रूप से इस वायरस के संपर्क में आया हो? रियोवायरस मानव आबादी में बहुत सामान्य है, और कई लोगों में पहले से ही इसके विरुद्ध एंटीबॉडी मौजूद हैं। शोधकर्ताओं ने यह परीक्षण करने के लिए कि क्या यह पूर्व-मौजूद प्रतिरक्षा टीके की प्रभावशीलता को रोकती है, चूहों को प्राकृतिक वायरस की खुराक दी ताकि पूर्व जोखिम का अनुकरण किया जा सके और फिर उन्हें इंजीनियर संस्करण से टीका लगाया। आश्चर्यजनक रूप से, पूर्व-मौजूद प्रतिरक्षा ने टीके को काम करने से नहीं रोका। इंजीनियर किया गया वायरस कैंसर के विरुद्ध एक मजबूत प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त रूप से प्रतिकृति बनाने में सक्षम था, जिससे पता चलता कि यह प्लेटफॉर्म प्रभावी हो सकता है भले ही जनसंख्या में वायरस पहले से ही व्यापक रूप से मौजूद हो।

अंत में, टीम ने यह भी खोजा कि क्या यह टीका अन्य उपचारों के संयोजन में काम कर सकता है। उन्होंने पाया कि जब मौखिक टीके को 'इम्यून चेकपॉइंट ब्लॉकेड' (immune checkpoint blockade) नामक एक प्रकार के उपचार के साथ जोड़ा गया, जो प्रतिरक्षा प्रणाली को कैंसर द्वारा छिपाने के लिए उपयोग किए जाने वाले बचावों को पार करने में मदद करता है, तो परिणाम और भी शक्तिशाली थे। इस संयोजन से स्थापित ट्यूमर वाले चूहों के जीवित रहने की दर में उल्लेखनीय वृद्धि हुई, जो अकेले किसी भी उपचार की तुलना में बहुत बेहतर थी। यह सुझाव देता है कि मौखिक वायरस टीका अन्य उपचारों के प्रति ट्यूमर को संवेदनशील बना सकता है, जिससे वे हमले के प्रति अधिक असुरक्षित हो जाते हैं। शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि यह प्लेटफॉर्म टीकों को वितरित करने का एक बहुमुखी और सुलभ तरीका प्रदान करता है, जो सुइयों या कोल्ड स्टोरेज की आवश्यकता के बिना, संक्रमण रोगों और आंत तथा फेफेड़ों में उत्पन्न होने वाले कैंसर को रोकने के लिए प्रणालीगत (systemic) और श्लेष्म (mucosal) प्रतिरक्षा दोनों को प्रेरित करने में सक्षम है।