मां के मोबाइल जीन बच्चे के माइक्रोबायोम को आकार देते हैं

एक माँ अपने बच्चे को अपना सब कुछ देती है: प्यार, आलिंगन, चुंबन... और जीवाणुओं की एक मजबूत सेना।

ये सरल कोशिकाएं, जो जन्म के समय मां से बच्चे तक जाती हैं और आने वाले अंतरंग संपर्क के महीनों में, बच्चे के माइक्रोबायोम के पहले बीज बनाती हैं - शरीर के स्वस्थ कामकाज से जुड़े सहजीवी सूक्ष्मजीवों का विकसित समुदाय। मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी और हार्वर्ड यूनिवर्सिटी के ब्रॉड इंस्टीट्यूट के शोधकर्ताओं ने हाल ही में पहला बड़े पैमाने पर सर्वेक्षण किया कि जीवन के पहले वर्ष के दौरान मां और उसके शिशु के माइक्रोबायोम कैसे विकसित होते हैं। उनका नया अध्ययन, में प्रकाशित सेल दिसंबर में पाया गया कि ये मातृ योगदान पूर्ण कोशिकाओं तक ही सीमित नहीं हैं। मोबाइल जेनेटिक तत्व कहे जाने वाले डीएनए के छोटे-छोटे टुकड़े जन्म के महीनों बाद भी मां के बैक्टीरिया से बच्चे के बैक्टीरिया में आ जाते हैं।

स्थानांतरण का यह तरीका, जो शिशु के माइक्रोबायोम की खेती में पहले कभी नहीं देखा गया है, वृद्धि और विकास को बढ़ावा देने में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकता है। यह समझना कि बच्चे का माइक्रोबायोम कैसे विकसित होता है, यह बता सकता है कि क्यों कुछ बच्चे दूसरों की तुलना में कुछ बीमारियों के प्रति संवेदनशील होते हैं, कहा विक्टोरिया कैर, वेलकम सेंगर इंस्टीट्यूट में एक प्रमुख जैव सूचनाविद जो अध्ययन का हिस्सा नहीं थे।

"यह एक बड़ा सवाल है: हम अपने सूक्ष्म जीव कैसे प्राप्त करते हैं?" कहा निकोला सेगाटा, इटली में ट्रेंटो विश्वविद्यालय में एक प्रोफेसर जो अध्ययन का हिस्सा नहीं थे।

हमारे शरीर मानव कोशिकाओं के रूप में कई जीवाणु कोशिकाओं का घर हैं, और उनमें से अधिकतर हमारी आंत के अंदर रहते हैं। हम में से प्रत्येक जीवन भर हासिल की गई जीवाणु प्रजातियों और उपभेदों के बड़े पैमाने पर विविध पुस्तकालयों को बंद कर देता है। लेकिन बच्चे लगभग बाँझ होने लगते हैं। ऐसा माना जाता है कि रोगाणुओं का पहला प्रमुख संचार जन्म के दौरान मां से आता है क्योंकि शिशु गर्भ से बाहर निकलता है। वह जीवाणु उपहार शरीर में एक संपन्न माइक्रोबियल समुदाय के लिए मचान बनाता है जो हमें अपने जीवन के बाकी हिस्सों के लिए बनाए रखता है। (सिजेरियन सेक्शन से पैदा हुए शिशुओं को रोगाणुओं का वही प्रारंभिक जलसेक नहीं मिलता है जो शिशुओं को योनि जन्म से मिलता है, लेकिन वे धीरे-धीरे उन्हें बाद में इकट्ठा करते हैं।)

माइक्रोबायोम के प्रभावों में से एक, सेगाटा ने समझाया, जीवन के पहले कुछ वर्षों के दौरान अपने मेजबान की प्रतिरक्षा प्रणाली और चयापचय को स्थिति देना है। इन प्रारंभिक प्रशिक्षण दिनों के "लंबे समय तक चलने वाले परिणाम हो सकते हैं जिन्हें अभी समझना मुश्किल है," उन्होंने कहा।

ऐसा इसलिए है क्योंकि माइक्रोबायोम द्वारा बनाए गए मेटाबोलाइट्स या चयापचय के रासायनिक उत्पादों को बच्चे के संज्ञानात्मक और प्रतिरक्षा प्रणाली के विकास को प्रभावित करने के लिए माना जाता है, विशेष रूप से जन्म से पहले और बाद में 1,000 दिनों में एक संवेदनशील अवधि के दौरान, कहा करोलिना जब्बारगोथेनबर्ग विश्वविद्यालय में एक इंटर्निस्ट और शोधकर्ता जो नए पेपर पर सह-प्रमुख लेखक हैं।

नए अध्ययन में, के नेतृत्व में रमणिक जेवियरब्रॉड इंस्टीट्यूट में क्लारमैन सेल ऑब्जर्वेटरी के निदेशक, शोधकर्ताओं ने 70 जोड़ी माताओं और उनके बच्चों से मल के नमूने एकत्र किए, जो गर्भावस्था की शुरुआत में और बच्चे के पहले वर्ष तक जारी रहे। शोधकर्ताओं ने तब नमूनों में मौजूद रोगाणुओं और यौगिकों के मिश्रण का सर्वेक्षण किया और यह निर्धारित करने के लिए आनुवंशिक विश्लेषण किया कि कौन सी प्रजाति और कौन से रोगाणुओं के उपभेद मौजूद थे। इस डेटा के साथ, वे देख सकते थे कि उस समय के दौरान माताओं और शिशुओं के माइक्रोबायोम किस प्रकार एक साथ रहते थे।

जैसा कि उन्होंने उम्मीद की थी, शिशुओं के माइक्रोबायोम उनकी मां से अलग थे, और उनके माइक्रोबायोम पर आहार का प्रभाव स्पष्ट था। शिशुओं में सैकड़ों मेटाबोलाइट्स थे जो उनकी माताओं में नहीं थे।

टीम के लिए बड़ा आश्चर्य यह था कि जब एक बच्चे में माँ में मौजूद उपयोगी बैक्टीरिया के उपभेदों की कमी होती है, तब भी बच्चे के माइक्रोबायोम में उन उपभेदों से संबंधित जीन के स्निपेट होते हैं।

"प्रजातियां शिशु माइक्रोबियल रचना को बिना इसका हिस्सा बने कैसे प्रभावित कर सकती हैं?" जब्बार ने कहा। वह और उसके लैब साथी आश्चर्यचकित होने लगे कि क्या इसे क्षैतिज जीन स्थानांतरण द्वारा समझाया जा सकता है, एक विचित्र प्रक्रिया जिसमें एक प्रजाति के जीन एक संतान को पारित होने के बजाय दूसरी प्रजाति में जाते हैं। बैक्टीरिया के समुदायों के भीतर क्षैतिज जीन स्थानांतरण आम हैं - उदाहरण के लिए, वे विभिन्न प्रकार के रोगजनकों में एंटीबायोटिक-प्रतिरोधी जीन के प्रसार में बहुत योगदान करते हैं - और वे भी पाए गए हैं बहुकोशिकीय जीवों में.

फिर भी, शोधकर्ता जीवाणु समुदायों के बीच सैकड़ों जीनों को देखने के लिए तैयार नहीं थे - माँ के माइक्रोबायोम से लेकर बच्चे तक। "यह उन चीजों में से एक है जिन पर आप पहले खुद पर विश्वास नहीं करते," कहा टॉमी वैटनन, जो हेलसिंकी विश्वविद्यालय में एक शोध साथी हैं और कागज पर सह-प्रमुख लेखक हैं।

शोधकर्ता अनुमान लगाते हैं कि क्षैतिज जीन स्थानांतरण सबसे स्पष्ट हो सकता है जब मां की आंत में पनपने वाले बैक्टीरिया शिशु की आंत के अपरिचित वातावरण में जीवित नहीं रह सकते। मातृ जीवाणु स्तन के दूध के माध्यम से शिशु के शरीर में प्रवेश कर सकते हैं या जारी किए गए बीजाणुओं के रूप में शिशु निगल सकते हैं। कुछ बैक्टीरिया अनिवार्य रूप से बच्चे के शरीर में उपनिवेश स्थापित करने में विफल हो जाएंगे और गायब हो जाएंगे। लेकिन वे कुछ जीन अनुक्रमों के लिए अधिक सफल बैक्टीरिया में कूदने के लिए काफी लंबे समय तक चल सकते हैं। यदि वे अनुवांशिक अनुक्रम बच्चे के आंत के अंदर बैक्टीरिया के जीनोम में जड़ लेते हैं, तो वे उन कार्यों को ला सकते हैं जिन्हें वे एन्कोड करते हैं।

"तथ्य यह है कि एक दाता कोशिका का एक क्षणिक अस्तित्व भी उन लगातार लोगों पर इतना प्रभाव डाल सकता है, वास्तव में आकर्षक है," कैर ने कहा।

कुछ मामलों में, इन हॉप्स को प्रोफ़ैगस द्वारा संभव बनाया जा सकता है - सुप्त वायरस जो बैक्टीरिया में दोहराते हैं। बच्चे के आंत के तनावपूर्ण वातावरण में, प्रोफेज सक्रिय हो सकते हैं और बैक्टीरिया के बीच चलना शुरू कर सकते हैं, उनके साथ एम्बेडेड जीवाणु जीन ले जा सकते हैं।

शिशु मल के नमूनों के अपने विश्लेषण में, वतनन, जब्बार और उनके सहयोगियों ने एक स्पष्ट उदाहरण की पहचान की: एक जीवाणु प्रजाति के डीएनए में एकीकृत किया गया एक प्रोफ़ेज महीनों बाद एक अलग जीवाणु में दिखाई दिया।

"यह काफी ठोस सबूत है कि यह विशेष फेज दो अलग-अलग प्रजातियों के बीच कूद गया था," वाटानेन ने कहा। शोधकर्ताओं ने यह भी पाया कि जीन बैक्टीरिया की प्रजातियों के बीच अन्य तरीकों से कूदते हैं, जैसे कि सीधे सेल-टू-सेल संपर्क के माध्यम से या बैक्टीरिया सेल के माध्यम से पर्यावरण में छोड़े गए डीएनए के माध्यम से।

जीनों का एक बड़ा समूह जो कूद गया सेलुलर मशीनरी को एन्कोड किया जो क्षैतिज जीन स्थानांतरण को संभव बनाता है। अन्य मोबाइल अनुक्रमों ने कार्बोहाइड्रेट और अमीनो एसिड चयापचय में मदद की, और इसलिए बैक्टीरिया को बहुत फायदा हुआ। उदाहरण के लिए, परिणाम बताते हैं कि स्तन के दूध में पाए जाने वाले कार्बोहाइड्रेट के पाचन से संबंधित जीन माताओं से शिशुओं में इस तरह से साझा किए जा सकते हैं, जब्बार ने कहा। शोधकर्ता निश्चित रूप से नहीं जानते हैं कि क्षैतिज स्थानान्तरण सीधे बच्चे को लाभान्वित करते हैं, लेकिन एक अधिक सक्षम आंत माइक्रोबायोम को जोड़कर, वे बच्चे की प्रतिरक्षा प्रणाली के विकास में मदद कर सकते हैं।

इनमें से कुछ अनुवांशिक अनुक्रम जन्म के महीनों बाद नए जीवाणुओं में बदल गए, जो बताते हैं कि उस समय के दौरान स्थानांतरण जारी रहे। यह स्पष्ट नहीं है कि जन्म से पहले भी स्थानांतरण हो रहा था या नहीं, लेकिन शोधकर्ताओं ने पाया कि गर्भावस्था के दौरान मां का माइक्रोबायोम विकसित हुआ। कुछ परिवर्तनों से शरीर की ग्लूकोज को सहन करने की क्षमता प्रभावित होने की संभावना प्रतीत होती है। उन निष्कर्षों से पता चलता है कि गर्भवती होने पर कुछ लोगों को विकसित होने वाले मधुमेह को माइक्रोबायोम से जोड़ा जा सकता है।

जब शोधकर्ताओं ने शिशुओं से मल के नमूने एकत्र किए, तो उन्होंने उनकी प्रतिरक्षा कोशिकाओं के नमूने भी लिए। अब वे उन नमूनों का उपयोग करने की योजना बना रहे हैं ताकि यह जांच की जा सके कि शिशुओं में बैक्टीरिया कैसे होता है, जिसमें ये बैक्टीरिया शामिल हैं जिनमें ये मोबाइल तत्व होते हैं, प्रतिरक्षा कोशिकाओं के साथ बातचीत करते हैं। इन प्रयोगों से मिली अंतर्दृष्टि से इस बात की बेहतर समझ हो सकती है कि कुछ लोगों में एलर्जी या ऑटोइम्यून रोग कैसे और क्यों विकसित हो जाते हैं।

इस तरह के मोबाइल तत्वों के अस्तित्व को तब से जाना जाता है जब अग्रणी आनुवंशिकीविद् बारबरा मैक्लिंटॉक ने 1940 के दशक में उनकी खोज की थी, एक उपलब्धि जिसके लिए उन्होंने नोबेल पुरस्कार जीता था। "लेकिन हाल ही में जब तक यह वास्तव में इतनी गहराई तक चित्रित नहीं किया गया है," कैर ने कहा। "अब जब हमें अधिक अंतर्दृष्टि मिल रही है, तो हम महसूस कर रहे हैं कि वास्तव में, मोबाइल आनुवंशिक तत्वों का हमारे द्वारा पहले महसूस किए गए प्रभाव से कहीं अधिक प्रभाव पड़ रहा है।"

हम में, यह पता चला है, कि प्रभाव जीवन में बहुत पहले शुरू हो जाता है।