ஸ்ட்ரெப்டோகாக்கஸ் நிமோனியா (Streptococcus pneumoniae) பாக்டீரியாவின் நூறு வடிவங்கள் அனைத்தையும் குறிவைத்துத் தாக்கக்கூடிய மற்றும் தற்போதுள்ள தடுப்பூசிகளால் உருவாக்கப்படும் சில விரும்பத்தகாத விளைவுகளைத் தடுக்கக்கூடிய ஒரு பொதுவான நிமோகாக்கல் தடுப்பூசியை (universal pneumococcal vaccine) விஞ்ஞானிகள் தேடி வருகின்றனர். இந்தத் தடுப்பூசி, மக்களிடையே நிமோனியா, மூளைக்காய்ச்சல் மற்றும் பிற நிமோகாக்கல் நோய்களின் அச்சுறுத்தலை முழுமையாக அகற்றாமல் போகலாம். ஆனால், தற்போதுள்ள தடுப்பூசி நோயைக் குறைக்கக்கூடும்.
ஸ்ட்ரெப்டோகாக்கஸ் நிமோனியா (Streptococcus pneumoniae) என்ற ஒரு பாக்டீரியா உள்ளது. இது குறைந்தது நூறு வெவ்வேறு வடிவங்களில், அல்லது செரோடைப்களில் (serotypes) காணப்படுகிறது. மேலும், இது பொதுவாக நமது மூக்கு மற்றும் தொண்டையின் உட்புறச் சுவரில் உள்ள திசுக்களில் வாழ்கிறது. எஸ். நிமோனியா பொதுவாக பாதிப்பில்லாதது. ஆனால், உங்கள் உடலின் நோய் எதிர்ப்பு சக்தி பலவீனமடையும்போது, உதாரணமாக உங்களுக்கு வைரஸ் காய்ச்சல் ஏற்படும்போது, இந்த பாக்டீரியாக்கள் உங்கள் நுரையீரலைத் தாக்கி நிமோனியாவையும், உங்கள் மூளை மற்றும் தண்டுவடத்தைத் தாக்கி மூளைக்காய்ச்சலையும், உங்கள் இரத்த ஓட்டத்தில் செப்சிஸையும் (sepsis) ஏற்படுத்தக்கூடும்.
இந்த நோய்கள் நிமோகாக்கல் நோய்கள் (pneumococcal diseases) என்று அழைக்கப்படுகின்றன. மேலும் அதிர்ஷ்டவசமாக, இவற்றைத் தடுப்பூசிகள் மூலம் தடுக்க முடியும். இந்தத் தடுப்பூசிகள் ஒவ்வொன்றும், எஸ். நிமோனியாவின் (S. pneumoniae) ஒவ்வொரு செரோடைப்பையும் (serotype) இலக்காகக் கொண்ட, காப்சுலர் பாலிசாக்கரைடு (capsular polysaccharide) எனப்படும் ஒரு தனித்துவமான சர்க்கரைப் பொருளைக் கொண்டுள்ளன. அதாவது, அவை ஒவ்வொரு செரோடைப்பிற்கும் (serotype) பிரத்யேகமான பாதுகாப்பை வழங்குகின்றன.
மேலும், தற்போதுள்ள நிமோகாக்கல் தடுப்பூசிகள் (pneumococcal vaccines), சுமார் 100 செரோடைப்புகளில் (serotypes) ஒரு குறிப்பிட்ட துணைக்குழுவிற்கு எதிராக மட்டுமே பாதுகாக்கின்றன. பாதுகாப்பு வரம்பை அதிகரிக்க, விஞ்ஞானிகள் தடுப்பூசியில் கூடுதல் செரோடைப்-சார்ந்த காப்சுலர் பாலிசாக்கரைடுகளைச் (serotype-specific capsular polysaccharides) சேர்க்க வேண்டும். மேலும், ஒரே ஊசியில் அனைத்து செரோடைப்புகளையும் உள்ளடக்குவது மிகவும் சவாலானது, அதுமட்டுமின்றி மிகவும் செலவு மிக்கதாகவும் இருக்கும்.
சர்க்கரை ஊசி (Sugary shot)
சமீபத்தில், பிரிட்டிஷ் விஞ்ஞானிகள் குழு ஒன்று இந்தத் திசையில் ஒரு முக்கியமான முதல் படியை அறிவித்தது. அவர்கள் இரண்டு மாற்றங்களைச் செய்தனர். முதலாவதாக, அவர்கள் பாலிசாக்கரைடுக்கு பதிலாக புரதங்களைப் பயன்படுத்தினர். இரண்டாவதாக, அவர்கள் தலைகீழ் தடுப்பூசியியல் (reverse vaccinology) எனப்படும் ஒரு அணுகுமுறையைக் கையாண்டனர்.
அடிப்படையில், இன்று இரண்டு வகையான நிமோகாக்கல் தடுப்பூசிகள் (pneumococcal vaccines) கிடைக்கின்றன. ஒன்று, பல செரோடைப்புகளிலிருந்து சுத்திகரிக்கப்பட்ட காப்சுலர் பாலிசாக்கரைடுகளின் கலவையாகும். நியூமோவாக்ஸ்-23 (Pneumovax 23) இதற்கு ஒரு எடுத்துக்காட்டு ஆகும். இது பச்சிளம் குழந்தைகளுக்கு நன்றாக வேலை செய்வதில்லை. இதன் பாதுகாப்பும் குறுகிய காலத்திற்கே நீடிக்கிறது.
நோயெதிர்ப்புத் திறனின் விளைவுகளையும் அதன் நீடித்த தன்மையையும் அதிகரிக்க உதவும் வகையில், விஞ்ஞானிகள் பாலிசாக்கரைடுகளை ஒரு கடத்திப் புரதத்துடன் இணைத்துள்ளனர். இத்தகைய தடுப்பூசிகள் நியூமோகாக்கல் கான்ஜுகேட் தடுப்பூசிகள் (pneumococcal conjugate vaccines (PCV)) என்று அழைக்கப்படுகின்றன. PCV-10 மற்றும் PCV-14 ஆகியவை பொதுவான எடுத்துக்காட்டுகளாகும். ஒவ்வொரு தடுப்பூசியிலும் எத்தனை செரோடைப்புகள் சேர்க்கப்பட்டுள்ளன என்பதை எண்கள் காட்டுகின்றன.
இந்தத் தடுப்பூசிகள் எஸ். நிமோனியாவின் (S. pneumoniae) சில செரோடைப்களைக் குறிவைத்து அழிக்கும்போது, மற்ற செரோடைப்கள் நோய்த்தொற்றை ஏற்படுத்துவதற்கும் இது வழிவகுக்கிறது. மேலும், இந்தத் தடுப்பூசி அல்லாத செரோடைப்கள், இடம் மற்றும் வளங்களுக்கான உயிரியல் போட்டியை குறைவாகவே எதிர்கொள்கின்றன. எனவே, அவை பெருகி, இறுதியில் தடுப்பூசியால் குறிவைக்கப்பட்ட செரோடைப்களுக்குப் பதிலாக வந்துவிடுகின்றன. இதனால், தடுப்பூசிகள் பயனற்றுப் போகின்றன.
இரண்டாவதாக, பல தடுப்பூசி அல்லாத செரோடைப்கள், நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பி எதிர்ப்பு மரபணுக்களைக் கொண்டுள்ளன அல்லது அவற்றின் எதிர்ப்புத் திறன் கொண்ட வகைகளிடமிருந்து அவற்றைப் பெற முடியும். இது தடுப்பூசி மற்றும் நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பி ஆகிய இரண்டிற்கும் எதிர்ப்புத் திறன் கொண்ட செரோடைப்கள் உருவாக வழிவகுக்கிறது.
எனவே, நிமோனியா, மூளைக்காய்ச்சல் மற்றும் பிற நிமோகாக்கல் நோய்களின் அச்சுறுத்தலை மக்களிடையே உயிர்ப்புடன் வைத்திருக்கும் இந்த விளைவுகளைத் தடுத்து, அனைத்து செரோடைப்களையும் குறிவைக்கக்கூடிய ஒரு பொதுவான நிமோகாக்கல் தடுப்பூசியை விஞ்ஞானிகள் தேடி வருகின்றனர்.
ஒரு தீவிரமான தேடல்
தலைகீழ் தடுப்பூசியியல் (Reverse vaccinology) என்பது, தடுப்பூசிகளில் சேர்க்கப்படக்கூடிய புரதங்களைக் கண்டறிவதற்காக, கிருமியின் மரபணுத்தொகுதியிலிருந்து தொடங்குகிறது. சமீபத்திய கோவிட்-19 பெருந்தொற்றின் போது விஞ்ஞானிகள் இதற்கு ஒரு உதாரணத்தை நிரூபித்தனர். 2020-ம் ஆண்டின் தொடக்கத்தில் இந்த வைரஸின் மரபணுத்தொகுதி வரிசைப்படுத்தப்பட்டவுடன், உலகெங்கிலும் உள்ள விஞ்ஞானிகள் அதை ஆய்வு செய்து, கோவிட்-19 தடுப்பூசிகளை உருவாக்குவதற்காக ஸ்பைக்-புரத (spike protein) மரபணுவைக் கண்டறிய முடிந்தது. இந்த அணுகுமுறை, தடுப்பூசியை உருவாக்குவதற்காக கிருமிகளைப் பெரிய உயிரியல் உலைகளில் வளர்த்து, அவற்றிலிருந்து மூலக்கூறு கூறுகளைத் தூய்மைப்படுத்த வேண்டிய தேவையை முற்றிலுமாகத் தவிர்த்தது.
எஸ். நிமோனியாவின் மரபணுத்தொகுதி 2,000-க்கும் மேற்பட்ட மரபணுக்களைக் கொண்டுள்ளது. அவற்றில், சுமார் 1,300 மரபணுக்கள் செரோடைப்கள் முழுவதும் பொதுவாகக் காணப்படுகின்றன. ஏறக்குறைய நூறு செரோடைப்களைச் சேர்ந்த 20,000-க்கும் மேற்பட்ட எஸ். நிமோனியா தனிமங்களின் மரபணுத் தரவுகளும் பொதுவெளியில் கிடைக்கின்றன. இந்த வரிசைகளை ஆய்வு செய்வதற்காக, விஞ்ஞானிகள் உயிரித் தகவல் கருவிகளின் (bioinformatics tools) தொகுப்பைப் பயன்படுத்தி விரிவான கணக்கீட்டுப் பகுப்பாய்வை மேற்கொண்டனர்.
ஒரு பொதுவான தடுப்பூசியை உருவாக்குவதற்கான சிறந்த மரபணுக்கள், மூன்று முக்கிய அம்சங்களைக் கொண்ட புரதங்களை உருவாக்க வேண்டும் என்று விஞ்ஞானிகள் கருதினர். (i) புரதம் கிருமியின் மேற்பரப்பில் இருக்க வேண்டும். இது நோயெதிர்ப்பு மண்டலம் அதைக் கண்டறிந்து தாக்குவதை எளிதாக்கும். (ii) புரதம் மனிதப் புரதங்களுடன் சிறிதளவோ அல்லது எந்த ஒற்றுமையுமின்றியோ இருக்க வேண்டும். இது நோயெதிர்ப்பு மண்டலம் உடலின் சொந்த திசுக்களைத் தாக்கும் அபாயத்தைக் குறைக்கும், மற்றும் (iii) அது வலுவான மற்றும் நீடித்த நிமோகாக்கல் எதிர்ப்பு நோயெதிர்ப்பு சக்தியைத் தூண்டும் திறன் கொண்டதாக இருக்க வேண்டும்.
அந்தக் குழு சில மரபணுக்களைப் பட்டியலிட்டு, அவற்றின் கணிக்கப்பட்ட வடிவங்கள் மற்றும் நிலைத்தன்மையின் அடிப்படையில் அந்தப் பட்டியலை மேலும் குறைத்தது. இதிலிருந்து, அந்தக் குழு மூன்று மரபணுக்களைத் தேர்ந்தெடுத்தது. அவை, துத்தநாக மெட்டாலோபுரோட்டீஸ் B (Z) (zinc metalloprotease B (Z)), நிமோகாக்கல் ஒட்டுதல் வீரிய காரணி A (P) (pneumococcal adherence virulence factor A (P)), மற்றும் மற்றொரு பாக்டீரியப் புரதத்துடன் அதன் ஒற்றுமையின் காரணமாக விஞ்ஞானிகள் YfhO-போன்ற (Y) என்று பெயரிட்ட ஒரு புரதம்.
இந்தக் குழு ஆய்வகத்தில் Z, P, மற்றும் Y புரதங்களை உற்பத்தி செய்து, அவற்றை ஒன்றாகக் கலந்து ஒரு சோதனைத் தடுப்பூசியை உருவாக்கியது. மேலும் அவர்கள், CpG எனப்படும் ஒரு சிறிய செயற்கை டி.என்.ஏ துண்டு மற்றும் கைட்டோசான் (chitosan) எனப்படும் ஒரு சர்க்கரை சார்ந்த பாலிமர் (sugar-based polymer) ஆகிய இரண்டு புரதமற்ற நோயெதிர்ப்பு ஊக்கிகளையும் சேர்த்தனர். இந்தத் தடுப்பூசி கலவைக்கு அவர்கள் ZPY-CpG-Ch என்று பெயரிட்டனர்.
வீரியமிக்க நோயெதிர்ப்புகள்
நிமோகோக்கல் பாக்டீரியாவுக்கு (pneumococcal bacteria) எதிராகப் பாதுகாப்பை அளிக்கும் நோயெதிர்ப்புகளை (antibodies) இத்தடுப்பூசி உருவாக்குமா என்பதைச் சோதிக்க விஞ்ஞானிகள் விரும்பினர். எனவே, அவர்கள் ஆய்வக எலிகளுக்கு இத்தடுப்பூசியைச் செலுத்தினர். சிறிது காலத்திற்குப் பிறகு, அதிக வீரியம் கொண்டதாக அறியப்படும் எஸ். நிமோனியா சீரோடைப் 1 (serotype 1) பாக்டீரியாவின் உயிரிழப்பை ஏற்படுத்தக்கூடிய அளவை (lethal dose) அந்த எலிகளுக்கு அவர்கள் செலுத்தினர். தடுப்பூசி போடப்படாத அனைத்து எலிகளும் அந்த உயிரிழப்பை ஏற்படுத்தும் அளவினால் உயிரிழந்த நிலையில், தடுப்பூசி போடப்பட்ட எலிகள் 80-100% வரை உயிர் பிழைத்தன. முக்கியமாக, ZPY-CpG-Ch வழங்கிய பாதுகாப்பின் அளவானது PCV-13 தடுப்பூசி வழங்கிய பாதுகாப்பிற்கு இணையாக இருந்ததை விஞ்ஞானிகள் கண்டறிந்தனர்.
ZPY-CpG-Ch தடுப்பூசி போடப்பட்ட எலிகளிடமிருந்து பெறப்பட்ட நோயெதிர்ப்புகள், ஆய்வகச் சூழலில் (test tube) *எஸ். நிமோனியா பாக்டீரியாவை அழிக்க உதவக்கூடும் என்பதையும் அக்குழு கண்டறிந்தது. தடுப்பூசி போடப்படாத எலிகளுக்கு இந்த நோயெதிர்ப்புகள் செலுத்தப்பட்டபோது, சீரோடைப் 1-ன் உயிரிழப்பை ஏற்படுத்தும் அளவிலிருந்து அவற்றைப் பாதுகாக்க முடிந்தது.
மூன்றாவதாக, தடுப்பூசியில் சேர்க்கப்படாத இரண்டு வகை சீரோடைப்களான (serotypes) 11A மற்றும் 33F ஆகியவை உயிரிழப்பை ஏற்படுத்தும் அளவுகளுக்கு ஆளாக்கப்பட்ட எலிகளை ZPY-CpG-Ch முழுமையாகப் பாதுகாத்தது. மேலும், சீரோடைப் 8 எனப்படும் மற்றொரு சீரோடைப்பிற்கு எதிராக இது 50% பாதுகாப்பை வழங்கியது.
எலிகள் மீதான அனைத்து சோதனைகளிலும், நுரையீரல் மற்றும் இரத்தத்தில் உள்ள பாக்டீரியாக்களின் அளவைக் கொண்டு கணக்கிடப்பட்ட தடுப்பூசியின் பாதுகாப்புத் திறன், அந்த எலிகளின் உயிர் பிழைப்பு விகிதங்களுடன் ஒத்துப்போனது. இருப்பினும், ZPY-CpG-Ch தடுப்பூசி போடப்பட்ட எலிகளின் மேல் சுவாசப் பாதையில் உள்ள நிமோகோக்கல் பாக்டீரியாக்களின் அளவைக் குறைக்கவில்லை. அதாவது, பாதுகாப்பு பெற்றிருந்தாலும், தடுப்பூசி போடப்பட்ட எலிகளால் தொற்று இல்லாத எலிகளுக்குத் தொற்றைப் பரப்ப முடியும்.
ஒரு முக்கியமான இலக்கு
இறுதியாக, ZPY-CpG-Ch மூலம் எலிகளுக்குத் தடுப்பூசி செலுத்துவது, நிமோகோக்கல் நோயெதிர்ப்பு மண்டலச் செயல்பாட்டில் தொடர்புடைய ஒரு குறிப்பிட்ட வகை நோயெதிர்ப்பு செல்களைத் தூண்டியது என்றும் அக்குழு தெரிவித்தது.
ZPY-CpG-Ch தடுப்பூசியை ஒரு 'பொதுவான நிமோகோக்கல் தடுப்பூசி' (universal pneumococcal vaccine) என்று கருதுவதற்கு, இந்த ஆய்வின் முடிவுகள் இன்னும் முன்கூட்டிய நிலையிலேயே உள்ளன. இதுவரை, இது வெறும் நான்கு வகையான சீரோடைப்புகளுக்கு (serotypes) எதிராக மட்டுமே சோதிக்கப்பட்டுள்ளது. மேலும், ஆய்வக எலிகளில் கிடைக்கும் தடுப்பூசி முடிவுகள், மனிதர்களிடம் ஏற்படும் விளைவுகளை முழுமையாகப் பிரதிபலிக்காமல் இருக்கலாம்.
இருப்பினும், ஒரு பொதுவான நியூமோகோக்கல் தடுப்பூசியை (universal pneumococcal vaccine) உருவாக்கும் மதிப்புமிக்க இலக்கை நோக்கிய ஒரு தொடக்க முயற்சியாக இந்த ஆய்வு அமைகிறது.
எஸ். சுவாமிநாதன், ஹைதராபாத்தில் உள்ள BITS-பிலானியின் ஓய்வுபெற்ற உயிரியல் பேராசிரியரும், புது தில்லியில் உள்ள ICGEB-இன் முன்னாள் விஞ்ஞானியும் ஆவார்.