ज्यादातर लोगों में, फेफड़ों को संक्रमित करने वाले रोगजनक जिन्हें रेस्पिरेटरी सिंकाइटियल वायरस (आरएसवी) और ह्यूमन मेटान्यूमोवायरस (एचएमपीवी) के नाम से जाना जाता है, हल्के सर्दी जैसे लक्षणों को ट्रिगर करते हैं। लेकिन शिशुओं और वरिष्ठ नागरिकों में, ये वायरस गंभीर निमोनिया और यहां तक कि मौत का कारण बन सकते हैं।
हालाँकि, दोनों वायरस के खिलाफ टीके डिजाइन करना कठिन है। अब, स्क्रिप्स रिसर्च वैज्ञानिकों ने इसे लक्षित करने वाले टीकों को बेहतर ढंग से डिजाइन करने के लिए एक महत्वपूर्ण आरएसवी और एचएमपीवी प्रोटीन की संरचना और स्थिरता का विश्लेषण किया है। उनका शोध, में प्रकाशित हुआ प्रकृति संचार16 नवंबर, 2024 को, आरएसवी टीकों की ओर इशारा किया गया है जो मौजूदा टीकों की तुलना में अधिक प्रभावी हो सकते हैं, साथ ही एचएमपीवी के खिलाफ एक टीका भी है, जिसके लिए कोई व्यावसायिक रूप से उपलब्ध विकल्प नहीं हैं।
स्क्रिप्स रिसर्च में इंटीग्रेटिव स्ट्रक्चरल एंड कम्प्यूटेशनल बायोलॉजी विभाग में एसोसिएट प्रोफेसर, पीएचडी के वरिष्ठ लेखक जियांग झू कहते हैं, “इन वायरस के लिए एक संयोजन टीका बनाने से शिशुओं और बुजुर्गों दोनों के लिए वायरल अस्पताल में भर्ती होने में काफी कमी आ सकती है।” “यह फ्लू के मौसम के दौरान समग्र स्वास्थ्य बोझ को कम कर सकता है, जो तब भी होता है जब अधिकांश आरएसवी और एचएमपीवी मामले होते हैं।”
वैज्ञानिक लंबे समय से ऐसे टीके बनाने का प्रयास कर रहे हैं जो प्रतिरक्षा प्रणाली को आरएसवी, एचएमपीवी और संबंधित वायरस की सतहों पर मौजूद संलयन (एफ) प्रोटीन को पहचानने में सक्षम बनाते हैं। ये प्रोटीन वायरस को मानव कोशिकाओं को संक्रमित करने में अहम भूमिका निभाते हैं। हालाँकि, एफ प्रोटीन की एक नाजुक संरचना होती है जो वायरस के कोशिकाओं के साथ संलयन होने पर “पूर्व-संलयन” रूप से “संलयन के बाद” रूप में तेजी से बदलती है। आदर्श रूप से, एक टीका प्रतिरक्षा प्रणाली को बंद पूर्व-संलयन एफ प्रोटीन को पहचानना सिखाएगा ताकि यह संक्रमण को रोक सके।
झू कहते हैं, “समस्या यह है कि यह पूर्व-संलयन संरचना बहुत नाजुक और अस्थिर है।” “यदि आप पर्यावरण को थोड़ा सा भी बदलते हैं, तो प्रोटीन एक ट्रांसफार्मर की तरह है जो अचानक कार से रोबोट में बदल जाता है।”
इसका मतलब यह है कि वैज्ञानिक वैक्सीन के रूप में एक पृथक प्री-फ़्यूज़न एफ प्रोटीन का उपयोग नहीं कर सकते हैं – प्रतिरक्षा प्रणाली की प्रतिक्रिया के लिए इसकी संरचना बहुत तेज़ी से बदल जाएगी। और प्रोटीन के पोस्ट-फ़्यूज़न संस्करण को लक्षित करने वाला टीका प्रतिरक्षा प्रणाली को शरीर को संक्रमित करने का मौका मिलने से पहले वायरस पर हमला करना नहीं सिखाएगा।
झू, जिनकी बायोफिजिक्स में पृष्ठभूमि है और जिन्होंने हाल ही में एचआईवी, SARS-CoV-2 और हेपेटाइटिस सी सहित वायरस के लिए नए टीके डिजाइन किए हैं, ने सोचा कि अगर वह सटीक तंत्र को समझ सकते हैं कि प्री-फ्यूजन एफ प्रोटीन इतना अस्थिर क्यों था, खासकर इसे खोलना इतना आसान क्यों है, वह अधिक स्थिर रूप बना सकता है – और, बदले में, एक बेहतर टीका।
झू और उनकी शोध टीम ने सबसे पहले चार मौजूदा आरएसवी टीकों – व्यावसायिक रूप से उपलब्ध एरेक्सवी, एमआरईएसविया और एब्रिस्वो, और एक प्रायोगिक वैक्सीन के विकास में उपयोग किए जाने वाले एफ प्रोटीन का विश्लेषण किया, जो चरण 3 परीक्षणों तक पहुंच गया है। उन्होंने पाया कि कुछ पूर्व-संलयन एफ प्रोटीन अस्थिर प्रतीत होते हैं और कभी-कभी एक खुले रूप में परिवर्तित हो जाते हैं, या यहां तक कि कम वांछनीय, एक पोस्ट-संलयन रूप में परिवर्तित हो जाते हैं। एक विस्तृत संरचनात्मक विश्लेषण से पता चला कि प्री-फ़्यूज़न संरचना के केंद्र में एक “अम्लीय पैच” बैठा है जिसमें तीन सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए अणु एक-दूसरे को प्रतिकर्षित कर रहे हैं, जो स्प्रिंग-लोडेड ट्रांसफार्मर की तरह थोड़ी सी भी गड़बड़ी पर आरएसवी एफ प्रोटीन को खोलने के लिए तैयार हैं।
झू कहते हैं, “यह एक वायरस के लिए अपने प्रमुख प्रोटीन की गति को नियंत्रित करने के लिए विकास के दौरान हासिल किया गया एक अविश्वसनीय गुण है।” “सौभाग्य से, यह कुछ ऐसा है जिसे हम या तो क्रूर बल के साथ या बेहतर, स्मार्ट उत्परिवर्तन के साथ सीधे समस्या के स्रोत, अम्लीय पैच से निपट सकते हैं।”
झू ने आरएसवी एफ प्रोटीन को इसके केंद्र में अणुओं की एक जोड़ी को बदलकर, बाहरी प्रतिकारक बल को एक आकर्षक बल में बदलकर फिर से तैयार किया। फिर, उनकी टीम ने दिखाया कि यह नया एफ प्रोटीन प्रयोगशाला में अधिक स्थिर था और आरएसवी के खिलाफ चूहों को टीका लगाने में सफलतापूर्वक काम किया।
झू कहते हैं, “इससे पता चलता है कि हम अन्य वायरल एफ प्रोटीन के लिए भी इसी तरह का दृष्टिकोण अपनाने में सक्षम हो सकते हैं।” “कम से कम, हम टीकों को डिजाइन करते समय उनकी संरचना में समान प्रतिकारक पैच की तलाश कर सकते हैं।”
एचएमपीवी एफ प्रोटीन में, झू को प्रतिकारक अणुओं का एक ही पैच नहीं मिला – इसके बजाय, उन्होंने प्रोटीन को एक साथ रखने के लिए “क्रूर बल” समाधान के रूप में एक मजबूत रासायनिक बंधन का उपयोग किया। एक बार फिर, संशोधित प्रोटीन वैक्सीन के रूप में बरकरार रहने के लिए पर्याप्त स्थिर था।
भविष्य के अध्ययनों में, झू ने मानव शरीर में आरएसवी और एचएमपीवी एफ प्रोटीन पहुंचाने के लिए अपने हालिया काम में रिपोर्ट किए गए स्व-संयोजन प्रोटीन नैनोपार्टिकल (एसएपीएनपी) प्लेटफॉर्म का उपयोग करके एक प्रायोगिक टीका विकसित करने की योजना बनाई है। झू कहते हैं, “यह हमारी अगली पीढ़ी की आरएसवी/एचएमपीवी कॉम्बो वैक्सीन होगी।”
इस कार्य को यूवैक्स बायो से वित्त पोषण द्वारा समर्थित किया गया था। स्क्रिप्स रिसर्च की एक स्पिन-ऑफ वैक्सीन कंपनी, यूवैक्स बायो, विभिन्न संक्रामक रोगों के लिए रोगनिरोधी टीकों के विकास और व्यावसायीकरण के लिए झू की प्रयोगशाला में आविष्कार की गई स्वामित्व प्लेटफ़ॉर्म तकनीक का उपयोग करती है।
