वायरस का विकास और टीके

वायरस एक नकल करने वाली मशीन है

वायरस अकेले अपनी प्रति नहीं बना सकता। उसे किसी जीवित कोशिका के भीतर घुसकर उस कोशिका की मशीनरी उधार लेनी पड़ती है। अंदर पहुँचकर वह प्रति पर प्रति पर प्रति बनाता जाता है।

हर प्रति में गलती का मौका होता है। आनुवंशिक कोड में गलती एक म्यूटेशन है। ज़्यादातर म्यूटेशन किसी काम के नहीं होते। कुछ वायरस को ऐसे तरीकों से बदल देते हैं जो मायने रखते हैं।

यह सामान्य विकास है। बस यह बहुत, बहुत तेज़ी से चल रहा है।

RNA वायरस इतनी तेज़ी से म्यूटेट क्यों होते हैं

इन्फ़्लूएंज़ा और SARS-CoV-2 अपने जीन DNA के बजाय RNA में रखते हैं। तब तीन चीज़ें मिलकर काम करती हैं।

नकल लापरवाह है। आपकी कोशिकाएँ DNA की नकल प्रूफ़रीडिंग के कदम के साथ करती हैं। वह ज़्यादातर गलतियाँ ढूँढकर सुधार देता है। फ़्लू के RNA की नकल करने वाले एंज़ाइम में प्रूफ़रीडिंग का कदम है ही नहीं।

कई RNA वायरसों के लिए नापी गई दरें लगभग हर बार नकल होने पर पूरे जीनोम में 0.1 से 1 नई गलती के आसपास आती हैं। सीधे शब्दों में, वायरस का नया कण अक्सर अपने जनक से एक अक्षर से अलग होता है। आपकी अपनी कोशिकाएँ इससे कहीं कम गलतियाँ करती हैं।

संख्याएँ विशाल हैं। एक संक्रमित व्यक्ति अरबों वायरस कण ले जा सकता है। जब नकल इतनी बार होती है, तो दुर्लभ गलती भी कहीं न कहीं आना लगभग तय है।

पीढ़ियाँ छोटी हैं। वायरस के नए कण घंटों के भीतर बन सकते हैं। एक फ़्लू वायरस एक व्यक्ति के भीतर एक हफ़्ते में उससे ज़्यादा पीढ़ियाँ पार कर सकता है जितनी एक मानव परिवार तीन सौ सालों में पार करता है।

लापरवाह नकल, विशाल संख्याएँ और छोटी पीढ़ियाँ, तेज़ विकास की तीन सामग्रियाँ हैं। वायरसों के पास तीनों हैं।

एक दिलचस्प अपवाद है। SARS-CoV-2 समेत कोरोनावायरस nsp14 नाम का एक प्रोटीन रखते हैं जो प्रूफ़रीडर का काम करता है और कुछ गलत अक्षर हटा देता है। इस वजह से वे फ़्लू से धीमे म्यूटेट होते हैं। इसने हमें वैरिएंटों से नहीं बचाया, और इसका कारण समझने लायक है।

एंटीजेनिक बहाव: साल-दर-साल का छोटा बदलाव

फ़्लू वायरस दो सतही प्रोटीनों से जड़े होते हैं। एक है हीमाग्लूटिनिन (hemagglutinin), जिसे आम तौर पर HA कहते हैं। दूसरा है न्यूरामिनिडेज़ (neuraminidase), यानी NA। H3N2 जैसे नाम में H और N इन्हीं दो प्रोटीनों से आते हैं।

आपका प्रतिरक्षा तंत्र HA और NA का आकार सीखता है। वह ऐसे प्रतिरक्षी (antibodies) बनाता है जो उनसे चिपक जाते हैं और वायरस को रोक देते हैं।

अब म्यूटेशन जोड़ें। छोटे बदलाव HA और NA के आकार को बार-बार थोड़ा-थोड़ा सरकाते रहते हैं। CDC इसे एंटीजेनिक बहाव (antigenic drift) कहता है। हर अकेला बदलाव मामूली है। मौसम-दर-मौसम बदलाव जमा होते जाते हैं।

आख़िर में सतह इतनी दूर खिसक जाती है कि पिछले साल के फ़्लू पर प्रशिक्षित प्रतिरक्षी उसे ठीक से पकड़ नहीं पाते। वायरस उन बचावों से निकल जाता है जो पहले काम करते थे।

इसीलिए आप ज़िंदगी में बार-बार फ़्लू पकड़ सकते हैं, और इसीलिए टीका एक बार बनाकर छोड़ा नहीं जा सकता।

एंटीजेनिक शिफ़्ट: दुर्लभ बड़ी छलाँग

इन्फ़्लूएंज़ा A के पास एक दूसरी चाल है, और वह अजीब है। उसका जीनोम एक अकेली लड़ी नहीं है। वह आठ अलग खंडों में बँटा है।

अगर दो अलग फ़्लू वायरस एक ही समय में एक ही कोशिका को संक्रमित करें, तो खंड मिलाए और दोबारा पैक किए जा सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक सूअर एक साथ पक्षी-फ़्लू और मानव-फ़्लू से संक्रमित हो सकता है। जो वायरस निकलता है उसमें ऐसा HA प्रोटीन हो सकता है जिससे किसी मानव प्रतिरक्षा तंत्र का शायद ही कभी सामना हुआ हो।

यह एंटीजेनिक शिफ़्ट (antigenic shift) है। यह धीमा नहीं, अचानक आया बड़ा बदलाव है।

शिफ़्ट दुर्लभ है। ज़्यादातर फ़्लू महामारियाँ भी इसी से शुरू होती हैं। 1918, 1957, 1968 और 2009 की महामारियों में इन्फ़्लूएंज़ा A के वे वायरस शामिल थे जो ज़्यादातर लोगों के लिए नए थे। 2009 की H1N1 महामारी वाले वायरस में सूअर, पक्षी और मानव फ़्लू की वंश-परंपरा वाले जीनों का मिश्रण था।

याद रखने का एक उपयोगी तरीका: बहाव किसी किताब के आवरण में धीमा संपादन है। शिफ़्ट पूरा नया आवरण है।

फ़्लू का टीका हर साल नए सिरे से क्यों बनता है

क्योंकि फ़्लू के सतही प्रोटीन धीरे-धीरे बदलते रहते हैं, टीके को उसका पीछा करना पड़ता है। वह पीछा संगठित है, और पहले से होता है।

विश्व स्वास्थ्य संगठन (WHO) एक वैश्विक निगरानी नेटवर्क चलाता है। कई देशों की प्रयोगशालाएँ साल भर मरीज़ों से फ़्लू वायरस इकट्ठा करती हैं और आँकड़े भेजती हैं। साल में दो बार WHO परामर्श बैठक करता है और सुझाता है कि अगले टीके में क्या होना चाहिए। उत्तरी गोलार्ध की बैठक फ़रवरी में होती है। दक्षिणी गोलार्ध की बैठक सितंबर में होती है।

फिर हर देश अपने लिए तय करता है। अमेरिका में फ़ूड एंड ड्रग एडमिनिस्ट्रेशन घरेलू टीकों के लिए अंतिम फ़ैसला करता है, आम तौर पर फ़रवरी या मार्च में।

अमेरिका के हाल के फ़्लू के टीके त्रिसंयोजी (trivalent) हैं। इसका मतलब है कि उनमें तीन घटक होते हैं: एक इन्फ़्लूएंज़ा A(H1N1) वायरस, एक इन्फ़्लूएंज़ा A(H3N2) वायरस, और विक्टोरिया वंश का एक इन्फ़्लूएंज़ा B वायरस।

समय की समस्या पर ध्यान दें। फ़ैसला सर्दियों के अंत में होता है। टीका अगली शरद ऋतु में लोगों तक पहुँचता है। निर्माण में महीने लगते हैं, इसलिए चुनाव एक पूर्वानुमान होना चाहिए, रिपोर्ट नहीं।

कुछ सालों में पूर्वानुमान बहुत अच्छा होता है। कुछ सालों में फ़ैसले के बाद फैल रहे वायरस और बदल जाते हैं, और मेल कमज़ोर होता है। यह विज्ञान की विफलता नहीं है। यही होता है जब आपको किसी विकसित हो रही आबादी की दिशा का अनुमान कई महीने पहले लगाना पड़ता है।

विकास का सीधा प्रसारण: SARS-CoV-2

कोविड-19 महामारी पहली बार थी जब मनुष्यों ने किसी वायरस को वैश्विक पैमाने पर, लगभग असली समय में विकसित होते देखा। वायरस के लाखों जीनोम अनुक्रम सार्वजनिक रूप से साझा किए गए। वैज्ञानिक नए वंशों को हफ़्ते-दर-हफ़्ते उठते और गिरते देख सकते थे।

अल्फ़ा की पहचान 2020 के अंत में ब्रिटेन में हुई और वह पहले के रूपों से तेज़ फैला। डेल्टा की पहचान भारत में हुई और उसने 2021 में गंभीर लहरें चलाईं। फिर 26 नवंबर 2021 को WHO ने चिंता के एक नए वैरिएंट का नाम रखा: ओमिक्रॉन।

ओमिक्रॉन में असामान्य संख्या में बदलाव थे। WHO की पहली तकनीकी संक्षिप्त रिपोर्ट ने अकेले स्पाइक प्रोटीन में उनकी संख्या लगभग 26 से 32 गिनी। स्पाइक वह घुंडी है जिससे वायरस कोशिकाओं में घुसता है, और वही हमारे प्रतिरक्षियों का मुख्य निशाना है। ओमिक्रॉन कुछ ही हफ़्तों में पूरी दुनिया में फैल गया।

याद रखें कि SARS-CoV-2 के पास प्रूफ़रीडर है और वह फ़्लू से धीमे म्यूटेट होता है। फिर भी उसने लगभग दो सालों में यह सब पैदा कर दिया। कारण पैमाना है। दसियों करोड़ संक्रमण, हर एक में अरबों प्रतियाँ बनना, मिलकर मौक़ों की खगोलीय संख्या बना देते हैं। कम त्रुटि दर को प्रतियों की विशाल संख्या से गुणा करें, तब भी आपको ढेर सारे म्यूटेशन मिलते हैं।

म्यूटेशन रैंडम है। फैलना नहीं है।

यह इस पेज का सबसे महत्वपूर्ण विचार है, और इसे उलटा समझ लेना आसान है।

म्यूटेशन दुर्घटना से होते हैं। वायरस टीके से बचने की कोशिश नहीं कर रहा, और उसे पता भी नहीं कि टीका है। उसका कोई लक्ष्य ही नहीं है।

लेकिन उसके बाद जो होता है वह रैंडम नहीं है। जो बदलाव वायरस को कोशिकाओं को आसानी से संक्रमित करने में, या अपनी प्रति तेज़ी से बनाने में, या मौजूदा प्रतिरक्षियों से बच निकलने में मदद करता है, वह ज़्यादा वंशजों को मिलता है। जो बदलाव वायरस को इनमें से किसी में भी कमज़ोर बनाता है, वह गायब हो जाता है। रैंडम बदलावों के विशाल बादल में से, जो अच्छी तरह फैलते हैं वही वे हैं जिनके हम नाम रखते हैं।

इसलिए पैटर्न उद्देश्यपूर्ण दिखता है, पर है नहीं। यह प्राकृतिक चयन है जो म्यूटेशन पर काम करता है, ठीक वैसे ही जैसे एंटीबायोटिक प्रतिरोध में।

खसरे का विरोधाभास

अगर वायरस हमेशा टीकों से आगे निकल जाते, तो खसरे का टीका बहुत पहले नाकाम हो जाना चाहिए था। वह नाकाम नहीं हुआ। 1960 के दशक में पहली बार इस्तेमाल हुआ टीका आज भी काम करता है।

खसरे का वायरस एक RNA वायरस है, और वह म्यूटेट होता है। वैज्ञानिकों ने उसके लगभग दो दर्जन जीनोटाइप नाम दिए हैं। जीनोटाइप अपने आनुवंशिक अनुक्रम से परिभाषित समूह होता है। लेकिन वे सारे जीनोटाइप अब भी एक ही सीरोटाइप के हैं, यानी ऐसे समूह के जिनमें प्रतिरक्षा तंत्र फ़र्क़ नहीं कर पाता। खसरे के एक वायरस पर प्रशिक्षित प्रतिरक्षी बाकी सबको भी पहचान लेते हैं।

फ़र्क़ क्यों? खसरा कोशिकाओं में एक बहुत संकरे दरवाज़े से घुसता है। वह कोशिका की सतह पर खास डॉकिंग बिंदुओं का उपयोग करता है, जिन्हें रिसेप्टर कहते हैं, जिनमें कुछ प्रतिरक्षा कोशिकाओं पर CD150 नाम का एक और वायुमार्ग की कोशिकाओं पर नेक्टिन-4 नाम का एक है। वायरस के सतही प्रोटीनों को उन रिसेप्टरों में ठीक-ठीक फ़िट होते रहना पड़ता है।

प्रतिरक्षी भी उन प्रोटीनों के केवल एक स्थान को नहीं, कई हिस्सों को एक साथ पकड़ते हैं। इसलिए जो बदलाव वायरस को प्रतिरक्षियों से छिपा दे, वह आम तौर पर उसी समय कोशिकाओं में घुसने की उसकी क्षमता भी बिगाड़ देता है।

फ़्लू अपनी सतह की सजावट बदल सकता है। खसरा नहीं बदल सकता। वही प्रक्रिया, अलग बंदिशें, बहुत अलग नतीजा।

यह विरोधाभास सचमुच उपयोगी है। यह दिखाता है कि “वायरस विकसित होते हैं” का मतलब “टीके काम करना बंद कर देते हैं” नहीं है। टीके को अपडेट करना पड़ेगा या नहीं, यह इस पर निर्भर है कि उस खास वायरस के पास बदलने की कितनी आज़ादी है।

मुख्य सीख

ज़्यादातर लोग जिन चीज़ों से मिलेंगे उनमें वायरस विकास के सबसे साफ़ रोज़मर्रा के उदाहरण हैं।

फ़्लू के प्रोटीन धीरे-धीरे बदलते रहते हैं, इसलिए टीका हर साल ताज़ा निगरानी-आँकड़ों से नए सिरे से बनता है। इन्फ़्लूएंज़ा A शिफ़्ट भी कर सकता है, और महामारियाँ इसी तरह शुरू होती हैं। SARS-CoV-2 एक RNA वायरस के लिए धीमे म्यूटेट होता है, पर उसने इतने लोगों को संक्रमित किया कि वैरिएंट फिर भी प्रकट हुए। खसरा भी म्यूटेट होता है, फिर भी अपने ही टीके से बच नहीं पाता, क्योंकि उसकी सतह उसके काम से अपनी जगह जकड़ी है।

इनमें से कोई वायरस कुछ करने की कोशिश नहीं कर रहा। उनकी नकल होती है, वे गलतियाँ करते हैं, और जो रूप सबसे अच्छी तरह फैलते हैं वही वे रूप बन जाते हैं जिन्हें हम देखते हैं।

अगर आप अंतर्निहित तंत्र जानना चाहते हैं, तो प्राकृतिक चयन पढ़ें। अगर आप ऐसा और उदाहरण चाहते हैं जो हर साल अस्पतालों में नापा जाता है, तो एंटीबायोटिक प्रतिरोध पढ़ें।