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डेल्टा इतना संक्रामक क्यों है? नया लैब टूल कम देखे गए म्यूटेशन को स्पॉटलाइट करता है जो वायरल प्रसार को गति देता है


जैसा कि दुनिया ने अपनी लागत के बारे में सीखा है, महामारी कोरोनावायरस का डेल्टा संस्करण पिछले उपभेदों की तुलना में दोगुने से अधिक संक्रामक है। हालाँकि, डेल्टा की इतनी तेज़ी से फैलने की क्षमता क्या है, यह स्पष्ट नहीं है। अब, एक नई लैब रणनीति जो SARS-CoV-2 वेरिएंट में म्यूटेशन के प्रभावों का त्वरित और सुरक्षित रूप से अध्ययन करना संभव बनाती है, ने एक उत्तर दिया है: डेल्टा में एक छोटा-सा म्यूटेशन जो वायरस को अपने आनुवंशिक कोड को अधिक भरने की अनुमति देता है। मेजबान कोशिकाएं, इस प्रकार इस संभावना को बढ़ाती हैं कि प्रत्येक संक्रमित कोशिका वायरस को दूसरी कोशिका में फैला देगी।

वो खोज, में आज प्रकाशित विज्ञान, “एक बड़ी बात” है, माइकल समर्स, मैरीलैंड विश्वविद्यालय, बाल्टीमोर काउंटी के एक संरचनात्मक जीवविज्ञानी कहते हैं – सिर्फ इसलिए नहीं कि यह डेल्टा के कहर को समझाने में मदद करता है। कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय (यूसी), बर्कले और उनके सहयोगियों के नोबेल पुरस्कार विजेता जेनिफर डौडना द्वारा विकसित नई प्रणाली, वर्तमान SARS-CoV-2 वेरिएंट को समझने और यह पता लगाने के लिए एक शक्तिशाली उपकरण है कि भविष्य के वेरिएंट महामारी को कैसे प्रभावित कर सकते हैं, उन्होंने कहते हैं। “उसने जो प्रणाली विकसित की है वह आपको वायरल प्रतिकृति के प्रमुख हिस्सों पर किसी भी उत्परिवर्तन और उसके प्रभाव को देखने की अनुमति देती है। … इसका अब और अधिक वैज्ञानिकों द्वारा बहुत आसान तरीके से अध्ययन किया जा सकता है।”

शोधकर्ताओं ने विश्लेषण किया कि कोरोनोवायरस के जीनोम में उत्परिवर्तन इसकी गतिविधि को कैसे प्रभावित करते हैं, स्पाइक प्रोटीन पर ध्यान केंद्रित किया है, जो वायरस की सतह को स्टड करता है और इसे मानव कोशिकाओं पर आक्रमण करने की अनुमति देता है। यह आंशिक रूप से इसलिए है क्योंकि, जानबूझकर वायरस को बदलने और उसका परीक्षण करने की कमी – अनुसंधान जिसमें उच्च-स्तरीय जैव सुरक्षा सुविधाओं की आवश्यकता होती है – व्यक्तिगत उत्परिवर्तन की जांच के लिए सबसे अच्छा उपकरण जिसे “स्यूडोवायरस” कहा जाता है, एक अलग वायरस से बना एक निर्माण, जिसे लेंटवायरस कहा जाता है , जो अपनी सतह पर एक कोरोनावायरस प्रोटीन व्यक्त कर सकता है। लेकिन लेंटिवायरस केवल स्पाइक व्यक्त करते हैं, न कि SARS-CoV-2 के अन्य तीन संरचनात्मक प्रोटीन।

दौडना और उनकी टीम नया उपकरण बनाया वायरस जैसे कण (वीएलपी) नामक प्रयोगशाला निर्माणों में बदलाव करके, जिसमें सभी वायरस के संरचनात्मक प्रोटीन होते हैं लेकिन इसके जीनोम की कमी होती है। बाहर से, एक SARS-CoV-2 VLP बिल्कुल पूर्ण वायरस जैसा दिखता है। यह एक प्रयोगशाला में कोशिकाओं के साथ बंध सकता है और उन पर आक्रमण कर सकता है। लेकिन क्योंकि यह वायरस के आरएनए जीनोम से छीन लिया गया है, यह अधिक कोशिकाओं को संक्रमित करने के लिए मेजबान सेल को दोहराने और फटने के लिए एक सेल की मशीनरी को हाईजैक नहीं कर सकता है। “यह एकतरफा टिकट है। यह फैलता नहीं है, ”रॉकफेलर विश्वविद्यालय के आणविक वायरोलॉजिस्ट चार्ल्स राइस कहते हैं।

डौडना और उनके सहयोगियों, सह-वरिष्ठ लेखक मेलानी ओट, एक वायरोलॉजिस्ट और ग्लैडस्टोन इंस्टीट्यूट ऑफ वायरोलॉजी के निदेशक सहित, ने वीएलपी प्रणाली में एक नया नवाचार जोड़ा। उन्होंने मैसेंजर आरएनए (एमआरएनए) का एक स्निपेट डाला जिससे वीएलपी द्वारा आक्रमण की गई कोशिकाओं को हल्का और चमकने का कारण बनता है। वीएलपी से संक्रमित होने के बाद कोशिकाएं जितनी तेज चमकती हैं, उतने ही अधिक एमआरएनए वीएलपी सफलतापूर्वक वितरित होते हैं।

इसके बाद, शोधकर्ताओं ने विभिन्न उत्परिवर्तन के साथ वीएलपी के प्रोटीन को बदल दिया। एक R203M था, डेल्टा में पाया जाने वाला एक उत्परिवर्तन जो न्यूक्लियोकैप्सिड (N) को बदल देता है, एक प्रोटीन जो वायरस के अंदर होता है जो इसके आरएनए जीनोम को पैकेज करता है। एन प्रोटीन वायरल प्रतिकृति में एक केंद्रीय खिलाड़ी है, जिसमें भूमिकाएं होती हैं जिसमें वायरस की आनुवंशिक सामग्री को स्थिर करना और जारी करना शामिल है। और इसमें एक उत्परिवर्तनीय गर्म स्थान होता है: एक सात-एमिनो एसिड खिंचाव जो अध्ययन किए गए अधिकांश नमूनों में रुचि या चिंता के प्रत्येक SARS-CoV-2 प्रकार में उत्परिवर्तित होता है। इस हॉट स्पॉट में R203M एक उत्परिवर्तन है।

डौडना कहते हैं, “उस काम ने “आश्चर्यजनक खुलासा किया”। वीएलपी की चमक की तीव्रता के अनुसार, “डेल्टा के न्यूक्लियोकैप्सिड प्रोटीन में पाए जाने वाले एक एकल अमीनो एसिड परिवर्तन ने कणों को मूल वायरस की तुलना में 10 गुना अधिक mRNA के साथ सुपरचार्ज किया!” अल्फा और गामा वेरिएंट में पाए जाने वाले एन म्यूटेशन वाले वीएलपी से संक्रमित कोशिकाएं क्रमशः 7.5 और 4.2 गुना तेज चमकती हैं।

वैज्ञानिकों ने अगली बार उपयुक्त प्रयोगशाला जैव सुरक्षा स्थितियों में R203M उत्परिवर्तन को शामिल करने के लिए इंजीनियर एक वास्तविक कोरोनावायरस का परीक्षण किया। लैब में फेफड़ों की कोशिकाओं पर आक्रमण करने के बाद, उत्परिवर्तित वायरस ने मूल SARS-CoV-2 स्ट्रेन की तुलना में 51 गुना अधिक संक्रामक वायरस उत्पन्न किया।

कोरोनवायरस से संक्रमित लोगों में, एक कोशिका द्वारा उत्पादित वायरल कणों का एक बहुत छोटा अनुपात वास्तव में दूसरे सेल को संक्रमित करता है, क्योंकि कई वायरल कणों में भागों या सभी वायरल आरएनए जीनोम की कमी होती है। इसलिए उत्परिवर्तन जो वायरस को मेजबान कोशिकाओं के अंदर आरएनए डालने में अधिक कुशल बनाते हैं, उत्पादित संक्रामक कणों की संख्या को बढ़ा सकते हैं।

ग्लैडस्टोन इंस्टीट्यूट ऑफ डेटा साइंस एंड बायोटेक्नोलॉजी के बायोमेडिकल इंजीनियर अब्दुल्ला सैयद कहते हैं, “यह उत्परिवर्तन जो डेल्टा में पाया जाता है … संक्रामक कण बनाने में वायरस को बेहतर बनाता है और इसके कारण, यह अधिक तेज़ी से फैलता है।” लेखक।

एन प्रोटीन का अध्ययन करने वाले यूसी सैन डिएगो के एक सेल जीवविज्ञानी शान लू कहते हैं, इस खोज के उपचार के निहितार्थ हैं। “क्षेत्र वास्तव में संक्रमण को नियंत्रित करने और रोगियों के इलाज में मदद करने के लिए न्यूक्लियोकैप्सिड प्रोटीन को लक्षित करने के बारे में अधिक सोच सकता है।”

शोधकर्ता अब यह समझने की कोशिश कर रहे हैं कि डेल्टा के R203M उत्परिवर्तन और N में अन्य कैसे वायरल कणों की असेंबली में सुधार करते हैं और कोशिकाओं को होस्ट करने के लिए उनकी mRNA डिलीवरी में सुधार करते हैं। वे जांच करेंगे कि क्या एक मेजबान प्रोटीन शामिल है। यदि ऐसा है, तो इसे दवा के साथ लक्षित करना डेल्टा के प्रसार को रोकने का एक प्रभावी तरीका हो सकता है।

नई वीएलपी प्रणाली से वैज्ञानिक भी उत्साहित हैं, जो शोधकर्ताओं को उच्च-स्तरीय जैव सुरक्षा पहुंच के बिना अध्ययन करने की अनुमति देगा कि कैसे सभी चार कोरोनावायरस संरचनात्मक प्रोटीन वायरस को इकट्ठा करने के लिए काम करते हैं, इसे कोशिकाओं से कली में मदद करते हैं, और अन्य कोशिकाओं पर आक्रमण करते हैं। जैस्मीन क्यूबुक, सेंट लुइस में वाशिंगटन विश्वविद्यालय में एक बायोकेमिस्ट और बायोफिजिसिस्ट, जो SARS-CoV-2 N प्रोटीन का अध्ययन करते हैं, इसे “एक आकर्षक और बहुत शक्तिशाली उपकरण” कहते हैं।

राइस चेतावनी देते हैं कि नए वीएलपी एक मॉडल सिस्टम हैं जो हमेशा वास्तविक चीज़ की नकल नहीं कर सकते हैं। शोधकर्ताओं को अभी भी उन्नत जैव सुरक्षा प्रयोगशालाओं में वास्तविक वायरस के साथ काम करने की आवश्यकता होगी। “दिन के अंत में यदि आप वास्तव में यह समझना चाहते हैं कि ये उत्परिवर्तन बुनियादी वायरल प्रतिकृति प्रक्रियाओं को कैसे प्रभावित कर रहे हैं, तो आपको रखना होगा [a mutation] वायरस में और इसका अध्ययन करें। ”

लेकिन वह नए उपकरण की प्रशंसा करता है। “यह वास्तव में कोरोनावायरस असेंबली का अध्ययन करने और इन प्रक्रियाओं में हस्तक्षेप करने वाले अवरोधकों के लिए दवाओं की तलाश करने के लिए एक अद्भुत प्रणाली प्रदान करता है।”





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