फ्लू विकास: कैसे वैज्ञानिकों ने भविष्य का अनुमान लगाने के लिए जीनोम अनुक्रमण का उपयोग किया

विकास आमतौर पर बहुत धीमा होता है, परिवर्तन की एक प्रक्रिया जिसे देखने में हजारों या लाखों वर्ष लगते हैं।

लेकिन इन्फ्लूएंजा के लिए, विकास तेज है - और घातक। शरीर के बचाव के लिए फ्लू वायरस तेजी से बदलते हैं। हर कुछ वर्षों में फ्लू के नए रूप सामने आते हैं और दुनिया भर में महामारी फैलती है।

फ्लू के प्रसार को नियंत्रित करने का अर्थ है इस चल रहे विकास से निपटना। हर साल, विश्व स्वास्थ्य संगठन (डब्ल्यूएचओ) के विशेषज्ञों को अपना सर्वश्रेष्ठ अनुमान लगाना चाहिए कि वार्षिक टीका में शामिल करने के लिए कौन से फ्लू उपभेदों को चुनने के लिए वायरस कैसे बदल जाएगा।

यह काम कठिन और अनिश्चित है, और गलतियों के वास्तविक परिणाम हैं। दुनिया भर में, फ्लू प्रत्येक वर्ष कई मिलियन लोगों को संक्रमित करता है और सैकड़ों हजारों लोगों की मृत्यु का कारण बनता है। वर्षों में जब भविष्यवाणियां याद आती हैं और फ्लू का शॉट परिसंचारी उपभेदों से बहुत अलग होता है, तो अधिक लोग संक्रमण की चपेट में आते हैं।

पिछले कई वर्षों में, जीनोम अनुक्रमण में प्रगति व्यक्तिगत संक्रमणों के भीतर, वायरल विकास की शुरुआत पर प्रकाश डालना शुरू कर दिया है। हमने सोचा कि क्या फ्लू के लिए, यह जानकारी हमें भविष्य के वैश्विक विकासवादी रुझानों की शुरुआती झलक दे सकती है।

एक व्यक्ति के फ्लू संक्रमण के बारे में हमें क्या बता सकता है कि दुनिया भर में वायरस कैसे बदलता है? जैसा कि यह पता चला है, एक आश्चर्यजनक राशि।

दीप इनसाइड इन अ इंफेक्शन

फ्लू के विकास में हर कदम एक गलती से शुरू होता है। चूंकि वायरस एक संक्रमित व्यक्ति के भीतर खुद को कॉपी करते हैं, वे कभी-कभी उत्परिवर्तित होते हैं, जिससे उनके आनुवंशिक ब्लूप्रिंट में छोटे बदलाव होते हैं।

अधिकांश उत्परिवर्तन वायरस के लिए हानिकारक होते हैं क्योंकि वे उस मशीनरी को तोड़ देते हैं जिसे इसे कार्य करने की आवश्यकता होती है। लेकिन हर बार, एक उत्परिवर्ती वायरस जीवित रहता है, और यहां तक ​​कि पनपता है। वायरस मानव प्रतिरक्षा प्रणाली के साथ बिल्ली और चूहे का एक निरंतर खेल खेलते हैं। कभी-कभी, एक उत्परिवर्ती वायरस शरीर की सूचना से बचने के लिए बस अलग हो सकता है।

इस तरह के लाभ के साथ एक उत्परिवर्ती वायरस जल्दी से गुणा कर सकता है और संक्रमण पर हावी हो सकता है। आखिरकार, यह एक व्यक्ति से दूसरे व्यक्ति में भी फैल सकता है और वहां से दुनिया भर में फैलने लगता है।

हाल ही में, यह ट्रैक करना आसान हो गया है कि मानव शरीर के भीतर वायरस कैसे बदलते हैं। उन्हीं अग्रिमों ने मानव जीनोम को सस्ता और आसान बनाना आसान बना दिया है, हम वायरस का अध्ययन कर रहे हैं। एक एकल मानव जीनोम अनुक्रमण की लागत के लिए, हम एक संक्रमण से हजारों वायरस अनुक्रमित कर सकते हैं ताकि वे नए उत्परिवर्तन को ट्रैक कर सकें।

ये उत्परिवर्तन हमें दिखा सकते हैं कि वायरस मानव शरीर के भीतर चुनौतीपूर्ण वातावरण में कैसे प्रतिक्रिया करता है। एचआईवी के लिए, जहां संक्रमण अक्सर पिछले साल या यहां तक ​​कि दशकों तक होता है, विकास एक व्यक्ति के भीतर भी पर्याप्त हो सकता है। विशेष रूप से, विषाणु अक्सर एंटीवायरल उपचार के जवाब में दवा प्रतिरोध विकसित करते हैं।

4 लंबे संक्रमण में ट्रैकिंग फ्लू इवोल्यूशन

हमने हाल ही में चार कैंसर रोगियों में वायरल विकास को ट्रैक किया था जिनके फ्लू संक्रमण कई महीनों तक चले थे। अधिकांश फ्लू संक्रमण एक सप्ताह तक रहते हैं, जो कि होने वाले परिवर्तन की मात्रा को सीमित करता है। लेकिन कमजोर प्रतिरक्षा प्रणाली वाले रोगियों में संक्रमण गंभीर प्रभाव के साथ लंबे समय तक रह सकता है।

इन लंबे संक्रमणों के भीतर फ्लू कैसे बदल गया? संक्रमण के दौरान अलग-अलग समय से वायरस को अनुक्रमित करके और उनके जीनोम की तुलना करके, हम नए उत्परिवर्तन की पहचान करने और उनके भाग्य को ट्रैक करने में सक्षम थे।

हफ्ते के एक मामले में विकास ने काम किया। एक स्पष्ट उदाहरण टैमीफ्लू के लिए प्रतिरोध था। जिन रोगियों का हमने अध्ययन किया वे उनके संक्रमण को नियंत्रित करने के लिए दवा ले रहे थे। लेकिन, पूर्व अध्ययनों की तरह, दवा-प्रतिरोध उत्परिवर्तन को अंजाम देने वाले वायरस अंततः सामने आए। ये म्यूटेशन आंशिक रूप से समझा सकते हैं कि संक्रमण इतने लंबे समय तक क्यों चला।

ड्रग-प्रतिरोध म्यूटेशन हमारे द्वारा देखे गए केवल विकासवादी परिवर्तन नहीं थे। आधा दर्जन उत्परिवर्ती वायरस, सभी एक दूसरे से बस थोड़ा अलग, कभी-कभी एक ही व्यक्ति में एक साथ प्रतिस्पर्धा करेंगे।

इन प्रतिस्पर्धी वायरस ने विकास को एक जटिल मामला बना दिया। एक उत्परिवर्तन जो एक सप्ताह में फैलने लगा, वह कभी-कभी अगले विलुप्त हो जाता था। मुमकिन है, यह एक और भी बेहतर उत्परिवर्तन द्वारा outcompeted था।

कुछ मामलों में, हमने अपने अध्ययन में विभिन्न रोगियों से वायरस में सटीक समान उत्परिवर्तन पाया, भले ही हम यह बता सकें कि रोगी एक दूसरे को संक्रमित नहीं करते थे। हम केवल बहुत कम ही ऐसी संभावना की उम्मीद करते हैं कि मौका के कारण ऐसा हो। विकासवादी चुनौतियों के जवाब में वायरस इसी तरह के अनुकूलन पर चोट कर सकता है। इनमें से कुछ उत्परिवर्तन ने वायरस को प्रतिरक्षा प्रणाली से बचने में मदद की हो सकती है, अन्य अध्ययनों की गूंज।

भविष्य का पूर्वानुमान

इन रोगियों के भीतर और अधिक, कई उत्परिवर्तन, जो बाद में दुनिया भर में फैले हुए म्यूटेशन से मेल खाते हैं। फ्लू के बाहरी कोट की स्पाइक्स में, जो वायरस को मेजबान कोशिकाओं में प्रवेश करने में मदद करते हैं, उत्परिवर्तन N225D हमारे अध्ययन में चार में से तीन रोगियों में उभरा। 2015 तक, हमारे रोगियों के संक्रमित होने के लगभग 8 साल बाद, दुनिया भर के अधिकांश फ्लू वायरस ने ठीक उसी परिवर्तन को अंजाम दिया।

हमारे लिए, यह अप्रत्याशित था। विकास ट्रेड-ऑफ से भरा हुआ है, और कुछ उत्परिवर्तन जो लोगों के भीतर फ्लू को अनुकूल बनाने में मदद करते हैं, यह एक व्यक्ति से दूसरे व्यक्ति तक इसके संचरण को धीमा कर सकता है। हमें यह भी पता नहीं था कि इतने असामान्य रूप से लंबे फ्लू संक्रमण में विकास दुनिया भर में बदलाव के पैटर्न से मेल खाएगा या नहीं।

लेकिन हमारे अध्ययन में, व्यक्तिगत लोगों में फ्लू के विकास ने दुनिया भर में विकास के लिए हड़ताली समानताएं दिखाईं। हम कुछ लोगों के भीतर कुछ वैश्विक विकासवादी प्रवृत्तियों के संकेत देख सकते हैं।

जैसे-जैसे प्रौद्योगिकियां सुधरती जा रही हैं, वैसे-वैसे फ्लू के संक्रमणों के अंदर गहराई से देखना आसान होता जा रहा है। डब्लूएचओ लैब हर साल हजारों लोगों से फ्लू के विकास पर नज़र रखने के लिए फ़्लू सिक्वेंस करता है। शोधकर्ता अधिक से अधिक उपभेदों को ऐसे तरीके से अनुक्रमित कर रहे हैं जो हमें उत्परिवर्तन को पकड़ते हैं क्योंकि वे पहले व्यक्तिगत लोगों के भीतर उत्पन्न होते हैं।

इन हजारों संक्रमणों में से प्रत्येक एक अलग विकासवादी प्रयोग की तरह है। विभिन्न संक्रमणों में दिखाई देने वाले उत्परिवर्तन की तुलना करके, हम विकासवादी संभावनाओं और बाधाओं की भावना प्राप्त कर सकते हैं।

कहीं नीचे रेखा, इस तरह की जानकारी से फ्लू के विकास का पूर्वानुमान लगाने में मदद मिल सकती है। अभी के लिए, कम से कम, यह विकास की कुछ गतिशील प्रक्रियाओं को उजागर कर रहा है जो हम में से प्रत्येक के भीतर होती हैं।

यह लेख मूल रूप से कैथरीन ज़ू और जेसी ब्लूम द्वारा वार्तालाप पर प्रकाशित किया गया था। मूल लेख यहां पढ़ें।