Extracellular Vesicles Derived from L-MYC Neural Stem Cells Mediate Neuroprotection in 3D Models of Chemotherapy- and Radiation-Induced Neurotoxicity

कैंसर से बचे कई लोगों के लिए, बीमारी के खिलाफ लड़ाई केवल पहला अध्याय है। भले ही ट्यूमर खत्म हो गया हो, लेकिन वे उपचार जिन्होंने उनकी जान बचाई—शक्तिशाली दवाएं और लक्षित विकिरण (रेडिएशन)—मस्तिष्क में एक शांत, लंबे समय तक रहने वाली क्षति छोड़ सकते हैं। यह अक्सर याददाश्त, एकाग्रता या सोचने की गति में समस्या के रूप में प्रकट होता है, एक ऐसी स्थिति जो वर्षों तक बनी रह सकती है। वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि ये उपचार स्वस्थ मस्तिष्क कोशिकाओं को नुकसान पहुंचा सकते हैं, लेकिन यह ठीक कैसे होता है, इसका अध्ययन करना कठिन रहा है। पारंपरिक लैब मॉडल अक्सर कोशिकाओं की सपाट परतों का उपयोग करते हैं जो मानव सिर के भीतर पाए जाने वाले जटिल, त्रि-आयामी (थ्री-डायमेंशनल) ऊतकों की तरह व्यवहार नहीं करती हैं। इसके अलावा, अधिकांश मौजूदा मॉडल पशु कोशिकाओं पर निर्भर करते हैं, जो हमेशा मानव जीव विज्ञान से पूरी तरह मेल नहीं खाते। इस चोट को वास्तव में समझने और इसे ठीक करने के तरीके खोजने के लिए, शोधकर्ताओं को एक मानव-आधारित प्रणाली की आवश्यकता है जो मस्तिष्क की वास्तविक संरचना की नकल कर सके, जिससे वे क्षति को घटते हुए देख सकें और एक ऐसे परिवेश में संभावित उपचारों का परीक्षण कर सकें जो मानव शरीर जैसा महसूस हो।

हाल ही में एक अध्ययन में, वैज्ञानिकों ने प्रयोगशाला की डिश में एक लघु, त्रि-आयामी मानव मस्तिष्क ऊतक बनाकर इस अंतर को दूर किया। उन्होंने एक विशिष्ट प्रकार की स्टेम सेल से शुरुआत की, जो कि अपरिपक्व कोशिकाएं हैं और कई अलग-अलग प्रकार की कोशिकाओं में बदलने में सक्षम होती हैं, और उन्हें एक गाढ़े, जेल जैसे पदार्थ में उगाया जो उन्हें एक जटिल संरचना में व्यवस्थित होने के लिए मजबूर करता है। इस प्रक्रिया ने स्वाभाविक रूप से न्यूरॉन्स (जो संकेतों को भेजने के लिए जिम्मेदार कोशिकाएं हैं), एस्ट्रोसाइट्स और ओलिगोडेंड्रोसाइट्स (जो सहायता प्रदान करने वाली कोशिकाएं हैं और न्यूरॉन्स की रक्षा एवं इन्सुलेशन करती हैं) के मिश्रण को उत्पन्न किया। इसने मानव तंत्रिका ऊतक का एक छोटा, जीवित टुकड़ा तैयार किया जिसे शोधकर्ता एक परीक्षण स्थल के रूप में उपयोग कर सके। इसके बाद उन्होंने इस ऊतक को दो सामान्य कैंसर उपचारों के संपर्क में लाया: मेथोट्रेक्सेटेट (मेथोट्रेक्सेट) नामक एक कीमोथेरेपी दवा और आयनकारी विकिरण (आयनाइजिंग रेडिएशन)। उम्मीद के मुताबिक, दोनों उपचारों ने महत्वपूर्ण नुकसान पहुंचाया। न्यूरॉन्स ने अपने जटिल शाखित आकार खो दिए, और सहायता प्रदान करने वाली कोशिकाओं की संख्या घट गई, जो उन रोगियों में देखी जाने वाली क्षति को दर्शाता है जो उपचार-संबंधी संज्ञानात्मक गिरावट (कॉग्निटिव डिक्लाइन) से जूझते हैं।

शोधकर्ताओं ने फिर यह सवाल पूछा कि क्या इस क्षति को उलटा जा सकता है। नई कोशिकाएं जोड़ने के बजाय, जिसमें अस्वीकृति या ट्यूमर के बढ़ने का जोखिम होता है, उन्होंने मूल स्टेम कोशिकाओं द्वारा छोटे गए छोटे बुलबुलों, जिन्हें 'एक्स्ट्रासेलुलर वेसिकल्स' कहा जाता है, का उपयोग करके एक सेल-फ्री दृष्टिकोण का परीक्षण किया। ये वेसिकल्स प्राकृतिक डिलीवरी पैकेज के रूप में कार्य करते हैं, जो एक कोशिका से दूसरी कोशिका तक संदेश और सामग्री ले जाते हैं। जब घायल मस्तिष्क ऊतक का इन वेसिकल्स के साथ उपचार किया गया, तो क्षति ठीक होने लगी। न्यूरॉन्स ने अपनी जटिलता को वापस पाना शुरू किया, और सहायता कोशिकाओं की संख्या में सुधार हुआ। यह समझने के लिए कि कोशिकाओं के भीतर क्या हो रहा था, टीम ने ऊतक की आनुवंशिक गतिविधि का विश्लेषण किया। उन्होंने पाया कि विकिरण ने एक अराजक प्रतिक्रिया को सक्रिय कर दिया था, जिससे सूजन (इन्फ्लेमेशन), डीएनए क्षति और कोशिकीय तनाव से संबंधित जीन सक्रिय हो गए थे। हालांकि, वेसिकल्स के साथ उपचार के बाद, इन हानिकारक आनुवंशिक कार्यक्रमों को शांत कर दिया गया, और ऊतक एक स्वस्थ अवस्था में लौट आया।

यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि मानव स्टेम कोशिकाओं से बना यह नया त्रि-आयामी मॉडल यह अध्ययन करने का एक विश्वसनीय तरीका है कि कैंसर उपचार मस्तिष्क को कैसे नुकसान पहुंचाते हैं और उस नुकसान की मरम्मत कैसे की जा सकती है। यह दिखाता है कि इन स्टेम कोशिकाओं के सूक्ष्म वेसिकल्स घायल मस्तिष्क ऊतक में संतुलन बहाल करने के लिए एक शक्तिशाली, सेल-फ्री थेरेपी के रूप में कार्य कर सकते हैं। हालांकि यह कार्य प्रयोगशाला सेटिंग में किया गया था और अभी तक मनुष्यों पर नहीं किया गया है, फिर भी यह एक स्पष्ट मार्ग प्रदान करता है। यह सिद्ध करके कि ये वेसिकल्स विकिरण और कीमोथेरेपी के कारण होने वाले तनाव और सूजन को शांत कर सकते हैं, शोधकर्ताओं ने एक भविष्य के उपचार के लिए एक आशाजनक उम्मीदवार की पहचान की है जो कैंसर से बचे लोगों को जीवन रक्षक उपचारों के दुष्प्रभावों से अपने मस्तिष्क की रक्षा करने में मदद कर सकता है।