कोरम संवेदन
कोरम संवेदन
प्रसंग
माइक्रोबायोलॉजी और बायोकेमिस्ट्री में हाल की सफलताओं ने बैक्टीरियल कम्युनिकेशन में कोरम सेंसिंग (QS) को एक ज़रूरी मैकेनिज्म के तौर पर सामने लाया है। जैसे-जैसे ग्लोबल हेल्थ एंटी-माइक्रोबियल रेजिस्टेंस (AMR) के बढ़ते खतरे का सामना कर रही है , बैक्टीरिया कैसे "बात करते हैं" यह समझना एक खास बायोलॉजिकल जिज्ञासा से अगली पीढ़ी के मेडिकल इलाज का आधार बन गया है।
विज्ञान के बारे में
बैकग्राउंड: बैक्टीरिया को लंबे समय तक अकेला जीव माना जाता था। हालांकि, बायोल्यूमिनसेंट समुद्री बैक्टीरिया (जैसे विब्रियो फिशरी ) पर रिसर्च से पता चला कि वे तभी चमकते हैं जब उनकी आबादी एक तय डेंसिटी तक पहुंच जाती है। इससे कोरम सेंसिंग की खोज हुई, यह एक ऐसा प्रोसेस है जिसमें बैक्टीरिया ऑटोइंड्यूसर नाम के केमिकल सिग्नल मॉलिक्यूल बनाते और पहचानते हैं ।
कार्रवाई की प्रणाली:
- डेंसिटी डिटेक्शन: अलग-अलग बैक्टीरिया अपने एनवायरनमेंट में सिग्नलिंग मॉलिक्यूल्स रिलीज़ करते हैं।
- थ्रेशोल्ड अचीवमेंट: जैसे-जैसे बैक्टीरिया की आबादी बढ़ती है, इन मॉलिक्यूल्स का कंसंट्रेशन भी बढ़ता है।
- कोऑर्डिनेटेड रिस्पॉन्स: एक बार "कोरम" (थ्रेशहोल्ड) पर पहुंचने के बाद, मॉलिक्यूल रिसेप्टर्स से जुड़ जाते हैं, जिससे पूरी कॉलोनी में जीन एक्सप्रेशन में एक साथ बदलाव शुरू हो जाता है।
संचार पदानुक्रम
बैक्टीरिया असल में "मल्टीलिंगुअल" होते हैं, जो अपने ऑडियंस के आधार पर अलग-अलग केमिकल भाषाओं का इस्तेमाल करते हैं:
- इंट्रा-स्पीशीज़ कम्युनिकेशन: खास सिग्नलिंग मॉलिक्यूल्स (जैसे ग्राम-नेगेटिव बैक्टीरिया में एसाइलेटेड होमोसरीन लैक्टोन) का इस्तेमाल करके अपनी ही स्पीशीज़ के सदस्यों से खास तौर पर बात करना, एक "प्राइवेट भाषा।"
- प्रजातियों के बीच कम्युनिकेशन: यूनिवर्सल सिग्नलिंग मॉलिक्यूल्स (जैसे ऑटोइंड्यूसर-2) का इस्तेमाल, जो बैक्टीरिया की अलग-अलग प्रजातियों को एक-दूसरे को समझने और जवाब देने में मदद करता है, एक "यूनिवर्सल भाषा" है।
प्रमुख जीवाणु व्यवहार
जब कोरम पूरा हो जाता है, तो बैक्टीरिया अलग-अलग बचे हुए बैक्टीरिया से एक कोऑर्डिनेटेड "सुपर-ऑर्गेनिज्म" में बदल जाते हैं, और कई तरह के व्यवहार दिखाते हैं:
- बायोफिल्म बनना: बैक्टीरिया एक चिपचिपा मैट्रिक्स निकालकर सुरक्षा परतें (बायोफिल्म) बनाते हैं। ये बनावट एंटीबायोटिक्स और इंसानी इम्यून सिस्टम के लिए बहुत ज़्यादा रेसिस्टेंट होती हैं।
- विरुलेंस फैक्टर एक्सप्रेशन: पैथोजेनिक बैक्टीरिया अक्सर तब तक इंतज़ार करते हैं जब तक उनकी संख्या काफी न हो जाए, फिर वे होस्ट पर हावी होने के लिए टॉक्सिन छोड़ते हैं।
- बायोल्यूमिनेसेंस और मोटिलिटी: माहौल में घूमने या होस्ट के साथ इंटरैक्ट करने के लिए कोऑर्डिनेटेड चमक या मूवमेंट (झुंड में घूमना)।
चुनौतियाँ और AMR संकट
- एंटीबायोटिक रेजिस्टेंस: पारंपरिक एंटीबायोटिक्स बैक्टीरिया को मारकर या उनकी ग्रोथ को रोककर काम करते हैं। इससे "इवोल्यूशनरी प्रेशर" बनता है, जिससे रेजिस्टेंट स्ट्रेन बच जाते हैं।
- बायोफिल्म बैरियर: बायोफिल्म, फ्री-फ्लोटिंग बैक्टीरिया की तुलना में एंटीबायोटिक्स के प्रति 1,000 गुना ज़्यादा रेसिस्टेंट हो सकते हैं।
- सिग्नल कॉम्प्लेक्सिटी: केमिकल सिग्नल की बहुत ज़्यादा वैरायटी की वजह से "वन-साइज़-फिट्स-ऑल" इन्हिबिटर डिज़ाइन करना मुश्किल हो जाता है।
आगे का रास्ता: कोरम पूरा करना
बैक्टीरिया को मारने के बजाय, वैज्ञानिक कोरम क्वेंचिंग (QQ) विकसित कर रहे हैं , जो रेडियो सिग्नल को "जैमिंग" करने जैसा बायोलॉजिकल तरीका है।
- सिग्नल डिस्ट्रक्शन: ऑटोइंड्यूसर को दूसरे बैक्टीरिया तक पहुंचने से पहले तोड़ने के लिए एंजाइम का इस्तेमाल करना।
- रिसेप्टर ब्लॉकिंग: "डिकॉय" मॉलिक्यूल बनाना जो बैक्टीरियल रिसेप्टर्स को ब्लॉक कर देते हैं, जिससे असली सिग्नल आपस में जुड़ नहीं पाते।
- एंटी-वायरलेंस थेरेपी: बातचीत तोड़कर, बैक्टीरिया अपनी नुकसान न पहुंचाने वाली, अलग अवस्था में रहते हैं। क्योंकि इससे वे मरते नहीं हैं, इसलिए यह रेज़िस्टेंस बनाने के लिए कम दबाव डालता है, जो AMR के खिलाफ़ एक टिकाऊ हथियार देता है ।
निष्कर्ष
कोरम सेंसिंग से पता चलता है कि माइक्रोबियल दुनिया पहले सोची गई दुनिया से कहीं ज़्यादा सोशल और स्ट्रेटेजिक है। कोरम क्वेंचिंग के ज़रिए बैक्टीरिया को "मारने" से उन्हें "चुप" करने की ओर बढ़ते हुए, साइंस ड्रग रेजिस्टेंस की आग को भड़काए बिना इन्फेक्शन को मैनेज करने का एक तरीका ढूंढ सकता है।