बैक्टीरिया अनुसंधान सूजन आंत्र रोग के लिए एक घातक हो सकता है

आजीवन आंतों की स्थितियों का समूह जिसे सूजन आंत्र रोग (आईबीडी) के रूप में जाना जाता है, जिसमें क्रोहन रोग और अल्सरेटिव कोलाइटिस शामिल है, अनुमानित रूप से पाचन स्वास्थ्य और जीवन की गुणवत्ता पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है। 2.4 और 3.1 मिलियन लोग अमेरिका में

पेन स्टेट में बायोटेक्नोलॉजी संपन्न अध्यक्ष और केमिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर थॉमस वुड के अनुसार, आईबीडी वाले मरीज़ों की आंतों में अक्सर रोगजनक ई. कोली – बैक्टीरिया का तनाव जो गंभीर बीमारी का कारण बन सकता है, जिसमें खाद्य विषाक्तता भी शामिल है – का ऊंचा स्तर दिखाई देता है। वुड के सह-नेतृत्व में शोधकर्ताओं की एक अंतरराष्ट्रीय टीम आंत में ई. कोलाई की भूमिका की जांच करेगी और यह आंतों की सूजन को कैसे प्रभावित कर सकती है।

इस प्रश्नोत्तरी में, वुड ने आईबीडी में आंत बैक्टीरिया के महत्व के बारे में बात की और कैसे पेन स्टेट की उन्नत ऑर्गन-ऑन-चिप प्रौद्योगिकियां – जो इंजीनियर डिवाइस और माइक्रोफ्लुइडिक चिप्स के अंदर विकसित ऊतकों की प्रणाली हैं जो मानव शरीर विज्ञान की नकल करती हैं – नए नैदानिक ​​​​उपकरण और उपचार का कारण बन सकती हैं।

ई. कोलाई और आईबीडी के बीच संबंध के बारे में क्या ज्ञात है?

अच्छे ई. कोली होते हैं जो हमारे गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल (जीआई) पथ के एक अपेक्षाकृत छोटे, लाभकारी सदस्य के रूप में हर समय हमारे पास रहते हैं। फिर संबंधित, रोगजनक ई. कोली उपभेद हैं जो हमें खाद्य विषाक्तता आदि से प्राप्त होते हैं, जो बीमारी का कारण बनते हैं। आईबीडी रोगजनक ई. कोलाई के कारण होता है और इसकी विशेषता खराब ई. कोलाई से छुटकारा पाने में असमर्थता है। हमारा काम यह समझने का प्रयास करता है कि रोगजनक ई. कोलाई से कैसे छुटकारा पाया जाए।

जीआई पथ में, हमारी उपकला कोशिकाएं एक चीनी-लेपित प्रोटीन म्यूसिन का स्राव करती हैं, जो हमारे शरीर को लगभग एक पाउंड लाभकारी बैक्टीरिया का उपयोग करने की अनुमति देता है, जबकि उन्हें सीधे हमारी उपकला कोशिकाओं को छूने से रोकता है जो हमारी आंतों को प्रभावित करती हैं। इसलिए, हम लाखों वर्षों से अपनी आंत में बैक्टीरिया पर निर्भर रहने के लिए विकसित हुए हैं, लेकिन उन्हें “हाथ की दूरी” पर रखते हैं क्योंकि हम नहीं चाहते कि वे हम पर आक्रमण करें और हमारे रक्तप्रवाह में प्रवेश करें।

ई. कोलाई रोगजनक सुरक्षात्मक म्यूसिन परत को नुकसान पहुंचाते हैं और उन्हें उपकला कोशिकाओं तक पहुंचने की अनुमति देते हैं, जो घावों का कारण बनता है और परिणामस्वरूप शिगा टॉक्सिन्स नामक जीवाणु विषाक्त पदार्थों का उत्पादन होता है जिसके परिणामस्वरूप खूनी दस्त हो सकता है और आंत की सुरक्षात्मक परत को और अधिक नुकसान हो सकता है।

कभी-कभी, लक्षणों को नियंत्रित करने में मदद के लिए एंटीबायोटिक दवाओं का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन वे युवाओं और बूढ़ों के लिए प्रभावी नहीं हैं क्योंकि वे आक्रामक रोगजनकों द्वारा शिगा विष उत्पादन को प्रेरित करके संक्रमण को बदतर बना देते हैं।

इस शोध के मुख्य उद्देश्य क्या हैं?

उद्देश्य यह अध्ययन करने में सक्षम होना है कि रोगजनक म्यूसिन को कैसे नुकसान पहुंचाते हैं और बायोफिल्म नामक जटिल समुदायों में विकसित होने पर कमेंसल-अच्छे बैक्टीरिया म्यूसिन की रक्षा कैसे करते हैं, जो मानव आंत पर्यावरण की नकल करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। हम यह जानने की उम्मीद करते हैं कि लाभकारी बैक्टीरिया रोग पैदा करने वाले बैक्टीरिया के साथ कैसे संपर्क करते हैं, फिर उस जानकारी का उपयोग अच्छे बैक्टीरिया को आईबीडी पैदा करने वाले बैक्टीरिया से छुटकारा पाने में बेहतर बनाने के लिए करें।

जिन तरीकों का हम पता लगाएंगे उनमें से एक डीएनए जोड़ना है जो रोग पैदा करने वाले बैक्टीरिया में प्रवेश करता है और उन्हें मारता है। मुख्य बात यह निर्धारित करना है कि इनमें से कौन सा “डीएनएजाइम” हमारे जीआई पथ में रोग पैदा करने वाले बैक्टीरिया को मारने के लिए सबसे अच्छा काम करता है।

आप किस ऑर्गन-ऑन-चिप तकनीक का उपयोग करने की योजना बना रहे हैं? अन्य अनुसंधान प्रौद्योगिकियों और विधियों की तुलना में इसके क्या फायदे हैं?

म्यूसिन-ऑन-चिप डिवाइस हमें जानवरों का उपयोग किए बिना हमारे माइक्रोबायोम का अध्ययन करने की अनुमति देता है, और यह हमें इलेक्ट्रोकेमिकल संकेतों का उपयोग करके इसे परेशान किए बिना हमारी आंत के जटिल समुदायों का अध्ययन करने की अनुमति देता है।

म्यूसिन-ऑन-चिप प्रणाली एक माइक्रोफ्लुइडिक उपकरण है जो हमारे जीआई पथों में उपकला कोशिकाओं द्वारा उत्पादित म्यूसिन की नकल करने के लिए छोटे चैनलों का उपयोग करता है। यह उपकरण हमें ई. कोलाई और सुरक्षात्मक म्यूसिन के बीच परस्पर क्रिया की पहचान करने की अनुमति देगा।

आपको क्या उम्मीद है कि यह शोध भविष्य में क्या हासिल करने में मदद करेगा?

हमें उम्मीद है कि यह शोध प्रभावी प्रोबायोटिक्स को जन्म देगा जो हमारे माइक्रोबायोम को बदलने के लिए मौखिक रूप से लिया जा सकता है – यानी, रोगजनकों से छुटकारा पाएं – और आईबीडी से प्रभावी ढंग से मुकाबला करें। हम डीएनए के टुकड़ों से रोग पैदा करने वाले जीवाणुओं को मारने की तकनीक विकसित करने की भी उम्मीद करते हैं।

बेन-गुरियन विश्वविद्यालय में बायोमेडिकल इंजीनियरिंग विभाग के हदर बेन-योव और इज़राइल में स्कोजेन इंस्टीट्यूट फॉर सिंथेटिक बायोलॉजी के इलाना कोलोडकिन-गैल, इस परियोजना का सह-नेतृत्व करेंगे।