बैक्टीरियोफेज: एंटीबायोटिक दवाओं का एक लक्षित विकल्प

1930 के दशक में एंटीबायोटिक दवाओं के उदय के साथ, फ़ेज थेरेपी (यानी जीवाणु संक्रमण से लड़ने के लिए बैक्टीरियोफेज नामक वायरस का उपयोग) को छोड़ दिया गया था। आज, एंटीबायोटिक प्रतिरोध के बढ़ने से जीवाणु संक्रमण का उपचार तेजी से कठिन हो रहा है, बैक्टीरियोफेज की महान विविधता और विशिष्टता के कारण इसके अनुप्रयोग की जटिलता के बावजूद, फेज थेरेपी एक बार फिर डॉक्टरों और शोधकर्ताओं की रुचि को आकर्षित कर रही है। इंस्टीट्यूट पाश्चर, इंसर्म, एपी-एचपी और यूनिवर्सिटी पेरिस सिटी के वैज्ञानिकों ने किसी मरीज के लिए सरल और प्रभावी ढंग से बैक्टीरियोफेज के सर्वोत्तम संभव कॉकटेल का चयन करने में मदद करने के लिए एक नया उपकरण विकसित किया है। इसे प्राप्त करने के लिए, उन्होंने एक कृत्रिम बुद्धिमत्ता-आधारित मॉडल विकसित और प्रशिक्षित किया है जो पूरी तरह से लक्षित बैक्टीरिया के जीनोम के आधार पर अनुकूलित बैक्टीरियोफेज का चयन करने में सक्षम है। इस कार्य के परिणाम 31 अक्टूबर, 2024 को जर्नल में प्रकाशित हुए प्रकृति सूक्ष्म जीव विज्ञान और एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी जीवाणु संक्रमण से निपटने के लिए वैयक्तिकृत फागोथेरपी का मार्ग प्रशस्त किया।

कुछ बैक्टीरिया, जैसे इशरीकिया कोलीपारंपरिक एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति तेजी से प्रतिरोधी साबित हो रहे हैं, जिन्हें “सुपरबग” के रूप में जाना जाता है। इस प्रतिरोध को दूर करने के लिए, जो एक प्रमुख सार्वजनिक स्वास्थ्य समस्या का प्रतिनिधित्व करता है, अनुसंधान दल फ़ेज़ थेरेपी की खोज कर रहे हैं। सिद्धांत उन वायरस का उपयोग करना है, जिन्हें फ़ेज या बैक्टीरियोफेज के रूप में जाना जाता है, जो केवल बैक्टीरिया को संक्रमित करते हैं, ताकि उन लोगों को खत्म किया जा सके जो मनुष्यों के लिए रोगजनक हैं।

” फेज थेरेपी का आविष्कार पाश्चुरियन शोधकर्ता ने किया था फ़ेलिक्स डी'हेरेल 1920 के दशक में, फिर 1930 के दशक के अंत में एंटीबायोटिक दवाओं के उदय के साथ इसे छोड़ दिया गया, जो निर्माण और उपयोग के लिए बहुत सरल और सस्ते हैं। आज, केवल कुछ पूर्वी यूरोपीय देश, जैसे जॉर्जिया, अभी भी फ़ेज़ थेरेपी का उपयोग करते हैं, जबकि पश्चिमी देशों में, “व्यापक परछाई” फगेस एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति बहु-प्रतिरोधी होने वाले पुराने संक्रमणों के इलाज के लिए तदर्थ, अनुकंपा आधार पर उपयोग किया जाता है⁽¹⁾, जब कोई भी अधिकृत दवा अब प्रभावी नहीं है।बैपटिस्ट गैबोरियू, लेख के सह-प्रथम लेखक, होपिटल लुइस मौरियर (एपी-एचपी) में एक पुनर्जीवन चिकित्सक और IAME प्रयोगशाला (यूनिवर्सिटी पेरिस सिटी-इंसर्म) में शोधकर्ता हैं। पिछले लगभग बीस वर्षों में, WHO द्वारा इसके प्रचार-प्रसार के लिए धन्यवाद⁽²⁾और हाल ही में नैदानिक ​​​​परीक्षणों की स्थापना, विशेष रूप से यूरोप में, फागोथेरेपी ने एक बार फिर रुचि जगाई है। “

चुनौतियों में से एक यह जानना है कि किसी दिए गए संक्रमण के खिलाफ कौन सा बैक्टीरियोफेज प्रभावी होगा, यह ध्यान में रखते हुए कि प्रत्येक फेज केवल कुछ उपभेदों को संक्रमित कर सकता है⁽³⁾ बैक्टीरिया का. मिट्टी या पानी में, जहां फ़ेज़ स्वाभाविक रूप से मौजूद होते हैं, वे तब तक घूमते रहते हैं जब तक उन्हें सही लक्ष्य नहीं मिल जाता। इसलिए इंस्टीट्यूट पाश्चर, इंसर्म, एपी-एचपी और यूनिवर्सिटी पेरिस-सिटे के वैज्ञानिकों ने बैक्टीरियल-फेज इंटरैक्शन पर करीब से नजर डालने का फैसला किया, यह देखने के लिए कि क्या किसी दिए गए बैक्टीरियल स्ट्रेन पर बैक्टीरियोफेज की प्रभावशीलता की भविष्यवाणी करना संभव है। पहला कदम 403 उपभेदों वाला एक उच्च-गुणवत्ता वाला डेटाबेस बनाना था इशरीकिया कोली बैक्टीरिया और 96 बैक्टीरियोफेज। इस कार्य को पूरा होने में दो वर्ष से अधिक का समय लगा।

” हमने कल्चर में फ़ेज को बैक्टीरिया के संपर्क में लाया और देखा कि कौन से बैक्टीरिया मारे गए। हमने 350,000 इंटरैक्शन का अध्ययन किया और बैक्टीरिया जीनोम के स्तर पर, फ़ेज़ प्रभावकारिता की भविष्यवाणी करने वाली विशेषताओं की पहचान करने में सफल रहे।“, अध्ययन के प्रमुख लेखक और इंस्टीट्यूट पाश्चर में सूक्ष्मजीव प्रयोगशाला की आणविक विविधता के प्रमुख औड बर्नहेम का सारांश है।

“ शुरू में जो सोचा गया था उसके विपरीत, यह बैक्टीरिया की सतह पर मौजूद रिसेप्टर्स हैं, न कि उनके रक्षा तंत्र, जो मुख्य रूप से बैक्टीरिया को संक्रमित करने के लिए बैक्टीरियोफेज की क्षमता निर्धारित करते हैं, और इस प्रकार उनकी प्रभावशीलता की भविष्यवाणी करते हैं। “, फ्लोरियन टेसन, लेख के सह-प्रथम लेखक और इंस्टीट्यूट पाश्चर में सूक्ष्मजीवों की आणविक विविधता प्रयोगशाला और यूनिवर्सिटी पेरिस सिटी-इंसर्म में IAME प्रयोगशाला में डॉक्टरेट छात्र हैं।

बैक्टीरिया और फेज के बीच संपर्क तंत्र के इस सटीक और व्यापक विश्लेषण के लिए धन्यवाद, टीम के जैव सूचना विज्ञानी एक अनुकूलित और कुशल कृत्रिम बुद्धिमत्ता कार्यक्रम डिजाइन करने में सक्षम हुए हैं। कार्यक्रम बैक्टीरिया जीनोम के विश्लेषण पर आधारित है, और अधिक विशेष रूप से बैक्टीरिया झिल्ली रिसेप्टर्स के कोडिंग में शामिल क्षेत्रों के विश्लेषण पर आधारित है, जो फेज के लिए प्रवेश बिंदु है।

” हम यहां 'के साथ काम नहीं कर रहे हैं ब्लैक बॉक्स'और यही हमारे AI-आधारित मॉडल की ताकत है। हम ठीक-ठीक जानते हैं कि यह कैसे काम करता है, जिससे हमें इसके प्रदर्शन को बेहतर बनाने में मदद मिलती है “, लेख के सह-प्रथम लेखक और इंस्टीट्यूट पाश्चर में सूक्ष्मजीवों की आणविक विविधता प्रयोगशाला में डॉक्टरेट छात्र ह्यूगो वेसेट पर जोर दिया गया है।

दो साल से अधिक के डिजाइन और प्रशिक्षण के बाद, एआई बैक्टीरिया के खिलाफ बैक्टीरियोफेज की प्रभावकारिता का सही अनुमान लगाने में सक्षम था। ई कोलाई 85% मामलों में डेटाबेस में बैक्टीरिया, बस बैक्टीरिया के डीएनए का विश्लेषण करके।

” यह ऐसा परिणाम है जो हमारी अपेक्षाओं से कहीं बढ़कर है,'' औड बर्नहेम मानते हैं।

इसे एक कदम आगे ले जाने के लिए, शोधकर्ताओं ने डीई के एक नए संग्रह पर अपने मॉडल का परीक्षण किया. कोलाई निमोनिया के लिए जिम्मेदार जीवाणु उपभेद, और प्रत्येक उपभेद के लिए तीन बैक्टीरियोफेज का एक विशेष “कॉकटेल” चुना गया। 90% मामलों में, एआई द्वारा चयनित अनुकूलित बैक्टीरियोफेज अपने मिशन में सफल रहे, और मौजूद बैक्टीरिया को नष्ट कर दिया। यह विधि, जिसे आसानी से अस्पताल की जीव विज्ञान प्रयोगशालाओं में उपयोग किया जा सकता है, जीवाणु संक्रमण के निदान के लिए बैक्टीरियोफेज उपचार के त्वरित, व्यक्तिगत चयन का मार्ग प्रशस्त करती है। इशरीकिया कोली जो एंटीबायोटिक दवाओं के प्रति अत्यधिक प्रतिरोधी हैं।

“ हमें अभी भी विभिन्न वातावरणों में फ़ेज़ के व्यवहार का परीक्षण करना है, लेकिन अवधारणा का प्रमाण मौजूद है। हमें उम्मीद है कि हम इसे अन्य रोगजनक बैक्टीरिया तक विस्तारित करने में सक्षम होंगे, क्योंकि हमारे एआई को अन्य परिदृश्यों में आसानी से अनुकूलित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, और भविष्य में वैयक्तिकृत फ़ेज़ थेरेपी उपचार की पेशकश की जाती है।,'' औड बर्नहेम ने निष्कर्ष निकाला।

1. फ़्रांस में, फ़ेज़ का उपयोग उपयोग के लिए अस्थायी प्राधिकरण (एटीयू) के ढांचे के भीतर किया जा सकता है।

https://www.who.int/europe/fr/news/item/25-06-2024-building-evidence-for-the-use-of-bacteriophages-against-antimicrobial-resistance

2. किसी दी गई प्रजाति के भीतर सामान्य विशेषताओं वाले जीवाणुओं का एक समूह।