बड़े पैमाने पर हत्यारों के रूप में चित्रित किए जाने के बावजूद, इन सूक्ष्म रूपों की लाभकारी भूमिकाएं भी हैं

कोविड-19 महामारी के वास्तविकता बनने से एक दशक पहले, 2011 की फिल्म कॉन्टैगियन ने एक कथा प्रस्तुत की थी, जिसमें तेजी से फैलने वाले, अत्यधिक संक्रामक वायरस के परिणामों पर विचार किया गया था, जो श्वसन की बूंदों और फोमाइट्स के माध्यम से फैलता है, जिसके परिणामस्वरूप हजारों लोगों की जान जा सकती है। यह पहली बार नहीं है कि वायरस को काल्पनिक कहानियों में “खलनायक” के रूप में दिखाया गया है, और निश्चित रूप से यह आखिरी बार भी नहीं हो सकता है, खासकर पिछले कुछ सालों के बाद। लेकिन क्या सभी वायरस बुरे होते हैं?

जीवित और मृत के बीच की रेखा को पार करने वाले सूक्ष्म जीव, वायरस, सचमुच हजारों वर्षों से हमारे जीवन का हिस्सा रहे हैं – शोधकर्ताओं ने पाया है कि हमारे डीएनए में लाखों वर्षों से चली आ रही प्राचीन वायरल आनुवंशिक सामग्री के कुछ अंश हो सकते हैं। हालांकि इन अवशेषों के लाभों पर अभी भी बहस चल रही है, लेकिन वैज्ञानिकों का यह मानना ​​है कि वायरस हमारे शरीर को बीमारियों से लड़ने में मदद करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, न कि केवल उन्हें पैदा करने में।

वायरस ऐसे वाहन बनाने में मदद कर सकते हैं जो हमारे शरीर में जीवन रक्षक दवाएँ पहुँचा सकते हैं या कैंसर कोशिकाओं को लक्षित करके उन्हें मार सकते हैं। कई जीवन रक्षक टीके या तो निष्क्रिय या कम-शक्ति वाले वायरस से बने होते हैं। इन एजेंटों को शरीर में डालने से प्रतिरक्षा प्रणाली तैयार होती है, जिससे भविष्य में होने वाले संक्रमणों का पता लगाने और उनसे लड़ने की इसकी क्षमता बढ़ती है। वैक्सीन के विकास की शुरुआत वर्ष 1796 में हुई थी, जब एडवर्ड जेनर ने पाया कि गाय-चेचक से संक्रमित डेयरीकर्मी चेचक से प्रतिरक्षित थे। उन्होंने उनके छालों से तरल पदार्थ निकाला, जिसमें गाय-चेचक का वायरस था, और इस तरल पदार्थ को चेचक से पीड़ित व्यक्तियों को दिया। उनका शोध संक्रामक रोग से लड़ने में वायरस का उपयोग करने के प्रारंभिक प्रयास का प्रतिनिधित्व करता है। वर्तमान में, 25 से अधिक टीकों को स्वीकृति मिल चुकी है और पोलियो, चेचक और खसरा जैसी गंभीर बीमारियों से बचाव के लिए वैश्विक स्तर पर इनका इस्तेमाल किया जा रहा है। सामूहिक रूप से, इन वैक्सीन ने लाखों लोगों के जीवन को बचाने में योगदान दिया है।

वायरल वैक्सीन के तीन प्रमुख प्रकार हैं। एमआरएनए वैक्सीन – जो महामारी के दौरान सुर्खियों में आए – एक वायरल आनुवंशिक सामग्री की एक प्रति ले जाते हैं जो हमारे शरीर को वायरल प्रोटीन का उत्पादन करने के लिए प्रेरित करती है। जेनर द्वारा विकसित किए गए वायरल वेक्टरों का उपयोग करने वाले वैक्सीन, वायरस के कम या निष्क्रिय स्ट्रेन को हमारे सिस्टम में पहुंचाते हैं। तीसरे प्रकार, प्रोटीन सबयूनिट वैक्सीन में सावधानी से चयनित प्रोटीन या वायरल प्रोटीन का हिस्सा होता है। ये सभी वैक्सीन हमारी प्रतिरक्षा प्रणाली को भविष्य के संक्रमणों से लड़ने के लिए आवश्यक एंटीबॉडी का उत्पादन करने के लिए प्रेरित कर सकते हैं।

आईआईएससी में, मॉलिक्यूलर बायोफिज़िक्स यूनिट के प्रोफेसर राघवन वरदराजन जैसे वैज्ञानिक एचआईवी, इन्फ्लूएंजा और कोविड-19 जैसी बीमारियों के लिए वायरल टीके विकसित कर रहे हैं। उनकी प्रयोगशाला, माइनवैक्स (एक स्टार्टअप जिसकी स्थापना उन्होंने 2017 में अन्य सहयोगियों के साथ मिलकर की थी) के साथ मिलकर उन्नत इन्फ्लूएंजा वैक्सीन के विकास में लगी हुई है और हाल ही में, एक कोविड-19 वैक्सीन का विकास किया है जो उच्च तापमान को झेल सकती है। वे बताते हैं कि उनके जैसे वैज्ञानिकों के लिए, हालांकि प्रारंभिक प्रयोगशाला प्रयोग और अनुसंधान शीघ्रता से हो सकते हैं, लेकिन उन्हें नैदानिक ​​परीक्षणों तक ले जाना अधिक लंबी और कठिन प्रक्रिया है।

एक और क्षेत्र जहां शोधकर्ताओं ने वायरस को उपयोगी पाया है, वह है कैंसर कोशिकाओं को लक्षित करना और उन्हें मारना। ऑन्कोलिटिक वायरस एक ऐसा वायरस है जो कैंसर कोशिका को चुनिंदा रूप से संक्रमित कर सकता है और उसे वायरस की कई प्रतियां बनाने के लिए मजबूर कर सकता है, जब तक कि कोशिका फट कर मर न जाए, और ट्यूमर के वातावरण में अधिक वायरल एंटीजन जारी न कर दे। 2015 में, टी-वीईसी या ओनकोवेक्स, उन्नत मेलेनोमा (त्वचा कैंसर) के इलाज के लिए “वायरोथेरेपी” के रूप में संयुक्त राज्य अमेरिका और यूरोपीय संघ में अनुमोदन प्राप्त करने वाला पहला ऑन्कोलिटिक वायरस बन गया। आईआईएससी के संक्रामक रोग अनुसंधान केंद्र (सीआईडीआर) के सहायक प्रोफेसर शशांक त्रिपाठी और उनकी टीम एक ऑन्कोलिटिक जीका वायरस विकसित करने पर काम कर रही है जिसका उपयोग न्यूरोनल और गोनाडल कैंसर के इलाज के लिए किया जा सकता है। “तीव्र संक्रमण पैदा करने वाले वायरस सबसे पहले संक्रमित कैंसर कोशिका को मारने की कोशिश करते हैं, और वे प्रतिरक्षा प्रणाली को सक्रिय करने का भी प्रयास करते हैं। इसलिए, यदि वायरस को इन दो विशेषताओं को मजबूत करने के लिए संशोधित किया जाता है, तो उनका लक्ष्य ट्यूमर कोशिकाओं को खत्म करना, प्रतिरक्षा कोशिकाओं को उस स्थान पर लाना और उनकी प्रभावशीलता को बढ़ाना होगा, ऐसा उन्होंने विस्तार से बताया।

वायरस का तीसरा अनुप्रयोग आनुवंशिक इंजीनियरिंग के क्षेत्र में है। प्रत्येक वायरस कण में एक प्रोटीन आवरण होता है जिसमें आनुवंशिक सामग्री के रूप में आरएनए या डीएनए होता है। हालाँकि उनकी संरचना अपेक्षाकृत सरल है, लेकिन उनमें होस्ट के अंदर तेज़ी से खुद को दोहराने की प्रभावशाली क्षमता होती है। इस क्षमता का उपयोग करते हुए, वैज्ञानिक वायरस को वेक्टर नामक वाहन में बदलने में सक्षम हुए हैं जो कोशिकाओं के अंदर अणुओं, यहां तक कि विशिष्ट वंशाणु को भी पहुंचा सकते हैं। अन्य डिलीवरी विधियों की तुलना में, वायरल वैक्टर का उपयोग करने से शरीर को न्यूनतम नुकसान पहुंचाते हुए सभी लक्ष्य कोशिकाओं तक माल पहुंचाने का लाभ मिलता है।

वायरल वेक्टर का उपयोग या तो वंशाणु या लघु हेयरपिन आरएनए को होस्ट कोशिका में पहुंचाने के लिए किया जाता है, ताकि विशिष्ट प्रोटीन का उत्पादन किया जा सके या वंशाणु के कार्य को रोका जा सके। वंशाणु वितरण के अन्य तरीकों के विपरीत, वायरल वेक्टर कम खर्चीले हैं और वैज्ञानिकों को होस्ट कोशिका में प्रवेश करने वाले वायरल कणों की संख्या को नियंत्रित करके आउटपुट को सटीक रूप से नियंत्रित करने की अनुमति देते हैं – किस प्रोटीन का उत्पादन किया जाना चाहिए और कितना – ऐसा आईआईएससी के माइक्रोबायोलॉजी और सेल बायोलॉजी विभाग के प्रोफेसर सुब्बा राव गंगी सेट्टी बताते हैं, जो कोशिकाओं के अंदर वेसिकुलर ट्रांसपोर्ट पर काम कर रहे हैं। उन्होंने आगे कहा, “वायरल विधियां अधिक लाभदायक हैं, क्योंकि आपको बड़ी मात्रा में – और एकसमान – वंशाणु अभिव्यक्ति मिलती है; आप वायरस को संग्रहीत कर सकते हैं, उनका पुनः उपयोग कर सकते हैं, और फिर भी, आप वायरस के एक ही बैच के साथ समान परिणाम प्राप्त कर सकते हैं।”

वायरस का उपयोग कोशिका के अंदर किसी वंशाणु की क्रिया को कम करने या बंद करने, उसके कार्य को ठीक से जानने या रोगों में उसकी भूमिका की जांच करने के लिए भी किया जा सकता है। इस प्रक्रिया में वायरस को आनुवंशिक सामग्री के छोटे टुकड़ों को ले जाने के लिए संशोधित किया जाता है, जो लक्ष्य कोशिकाओं में प्रवेश कराने पर लक्ष्य वंशाणु को ढूंढ़कर उसे अवरुद्ध कर देते हैं, तथा उसे “शांत” कर देते हैं। विकासात्मक जीवविज्ञान और आनुवंशिकी विभाग (डीबीजी) में प्रोफेसर अन्नपूर्णी रंगराजन की प्रयोगशाला में पीएचडी छात्र कैलाश चंद्र कहते हैं, “हमारी प्रयोगशाला आनुवंशिक नॉकडाउन और नॉकआउट सहित बहुमुखी उद्देश्यों के लिए एडेनोवायरस और लेंटिवायरस का उपयोग करती है।” डीबीजी में एसोसिएट प्रोफेसर रामराय भट्ट की प्रयोगशाला में पीएचडी छात्रा श्यामिली गौतम बताती हैं कि वायरल वेक्टर का उपयोग करने का लाभ यह है कि वंशाणु पर उनका प्रभाव सुसंगत और कुशल होता है – उनकी संक्रामक प्रकृति के कारण – अन्य तरीकों के विपरीत जो आमतौर पर वंशाणु अभिव्यक्ति में केवल अस्थायी परिवर्तन लाते हैं। यह विशेष रूप से तब उपयोगी होता है जब उनके जैसे वैज्ञानिक इन आनुवंशिक परिवर्तनों को कोशिकाओं की अगली पीढ़ियों तक पहुंचते हुए देखने तथा उनके प्रभावों का अध्ययन करने के लिए उत्सुक होते हैं।

जेनेटिक इंजीनियरिंग, कैंसर के उपचार और वैक्सीन के विकास के अलावा, वायरस अन्य जांच और जीवन रक्षक उपचारों के लिए भी उपयोगी हैं। उदाहरण के लिए, बैक्टीरियोफेज – बैक्टीरिया को संक्रमित करने वाले वायरस – के मॉडल के रूप में उपयोग ने वैज्ञानिकों को डीएनए को हमारे आनुवंशिक पदार्थ के रूप में पहचानने की अनुमति दी। बैक्टीरियोफेज का उपयोग जीवाणुजन्य संक्रमण के उपचार में भी किया जाता है। सुप्रसिद्ध CRISPR-Cas9 जीन संपादन उपकरण बैक्टीरिया में वायरल जीन सम्मिलन के अवलोकन से प्रेरित था। अनुसंधान अध्ययनों में उपयोग किए जाने वाले कई व्यावसायिक रूप से उपलब्ध वेक्टर, एंजाइम और अभिकर्मक वायरस से प्राप्त होते हैं। शशांक कहते हैं, “शुरू से ही वायरल शोध ने बहुत सारे अभिकर्मक प्रदान किए हैं, जो आज भी जारी हैं।” “वायरस के अध्ययन ने आणविक जीव विज्ञान के क्षेत्र के लिए मौलिक सिद्धांत और संसाधन प्रदान किए हैं।”