Mouse lymph node colonization models predict human tumor metastasis in melanoma

कैंसर पलायन (escape) की एक बीमारी है। अपने सबसे खतरनाक रूप में, एक ट्यूमर केवल एक ही स्थान पर नहीं बढ़ता; बल्कि यह ऐसे कोशिकाएं भेजता है जो शरीर में यात्रा करती हैं ताकि दूर के अंगों में नई कॉलोनियां बसा सकें। लंबे समय से, वैज्ञानिकों को संदेह रहा है कि फेफड़ों या लिवर जैसे दूर के गंतव्यों तक पहुँचने से पहले, ये कोशिकाएं अक्सर पहले लिम्फ नोड्स (lymph nodes) में रुक जाती हैं। ये नोड्स शरीर में बिखरी हुई छोटी, बीन के आकार की संरचनाएं हैं जो प्रतिरक्षा प्रणाली के लिए फिल्टर के रूप में कार्य करती हैं। विचार यह है कि एक कैंसर कोशिका को आगे फैलने की शक्ति या सही स्थितियां प्राप्त करने से पहले एक लिम्फ नोड में सफलतापूर्वक घुसपैठ करनी होगी और जीवित रहना होगा। हालांकि, जबकि शोधकर्ताओं ने चूहों में ऐसा होते देखा है, यह साबित करना कठिन रहा है कि वही नियम मनुष्यों पर भी लागू होते हैं। वे जैविक चरण जो एक चूहे के ट्यूमर को लिम्फ नोड को उपनिवेश बनाने (colonize) की अनुमति देते हैं, उन्हें मानव रोगियों में होने वाली घटनाओं से स्पष्ट रूप से जोड़ा नहीं जा सका है, जिससे मेलानोमा (त्वचा के कैंसर का एक गंभीर रूप) के एक स्थानीय गांठ से व्यापक बीमारी बनने की प्रक्रिया की हमारी समझ में एक अंतर रह गया है।

इस अंतर को पाटने के लिए, शोधकर्ताओं ने डेटा को देखने के एक नए तरीके की ओर रुख किया जो चूहों के प्रयोगों को सीधे मानव जीव विज्ञान से जोड़ता है। उन्होंने चूहों के ट्यूमर के एक संग्रह से शुरुआत की जिन्हें कैंसर के प्रसार के विभिन्न चरणों—प्रारंभिक विकास से लेकर उन्नत मेटास्टेसिस (metastasis) तक—को प्रदर्शित करने के लिए पाला गया था। उन्होंने मेलानोमा वाले मानव रोगियों के नमूनों को भी एकत्र किया, जिसमें मूल ट्यूमर और वे ट्यूमर भी शामिल थे जो फैल चुके थे। इन दोनों समूहों की आंखों से तुलना करने के बजाय, टीम ने एक परिष्कृत कंप्यूटर पद्धति का उपयोग किया ताकि उन विशिष्ट आनुवंशिक निर्देशों को खोजा जा सके जो चूहों और मनुष्यों के बीच साझा किए गए थे। इस दृष्टिकोण ने उन्हें शोर (noise) को छानने और उन मुख्य जैविक कार्यक्रमों की पहचान करने की अनुमति दी जो एक ट्यूमर को लिम्फ नोड से दूर के स्थान तक जाने के लिए प्रेरित करते हैं।

विश्लेषण से पता चला कि ट्यूमर केवल यादृच्छिक (randomly) रूप से नहीं बदल रहे थे। शोधकर्ताओं ने पाया कि विशिष्ट जीन सेट थे जो कैंसर के बढ़ने के साथ चालू या बंद हो रहे थे। प्रारंभिक चरणों में, आनुवंशिक गतिविधि इस बात से जुड़ी थी कि कोशिकाएं कैसे विभाजित होती हैं और अपनी आंतरिक मशीनरी का निर्माण करती हैं। जैसे-जैसे कैंसर अधिक आक्रामक, मेटास्टैटिक अवस्था की ओर बढ़ा, आनुवंशिक कार्यक्रम कोशिकाओं के प्रतिरक्षा प्रणाली के साथ संपर्क करने और उनके अपने विकास नियंत्रणों को प्रबंधित करने पर केंद्रित हो गए। ये पैटर्न केवल सैद्धांतिक नहीं थे; ये मानव डेटा में भी दिखाई दिए। वही आनुवंशिक संकेत (signatures) जो चूहों में प्रारंभिक और अंतिम चरणों को चिह्नित करते थे, मानव ट्यूमर में भी मौजूद थे, जो यह सुझाव देते हैं कि मेलानोमा की यात्रा दोनों प्रजातियों में एक समान पथ का अनुसरण करती है।

इन आनुवंशिक परिवर्तनों का वास्तविक ट्यूमर के भीतर के वातावरण के लिए क्या अर्थ था, इसे समझने के लिए, टीम ने कैंसर द्रव्यमान (mass) के भीतर एक साथ रहने वाले विभिन्न प्रकार के कोशिकाओं पर ध्यान दिया। उन्होंने कोशिकाओं के छह अलग-अलग समूहों, या समुदायों की पहचान की जो अक्सर एक साथ दिखाई देते थे। इनमें से एक समुदाय प्राथमिक ट्यूमर से मजबूती से जुड़ा हुआ था, जो वह मूल गांठ है जहाँ से कैंसर शुरू हुआ था। अन्य पांच समुदाय ट्यूमर के परिवेश के विभिन्न संस्करणों का प्रतिनिधित्व करते थे जैसे-जैसे वह अधिक खतरनाक होता गया। ये पांच समूह रोगियों के लिए खराब परिणामों से जुड़े थे, जो यह संकेत देते हैं कि जैसे-जैसे ट्यूमर का माइक्रोएनवायरमेंट इन विशिष्ट सेल संयोजनों की ओर बढ़ता है, कैंसर के फैलने का जोखिम बढ़ जाता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि ये समुदाय केवल यादृच्छिक कोशिकाओं का मिश्रण नहीं थे, बल्कि संगठित समूह थे जहाँ विशिष्ट सेल अवस्थाएं ट्यूमर की नई जगहों को उपनिवेश बनाने की क्षमता का समर्थन करने के लिए सह-अस्तित्व में थीं।

अंत में, टीम यह सुनिश्चित करना चाहती थी कि कोशिकाओं के ये समूह वास्तव में ऊतक (tissue) के भीतर एक-दूसरे के बगल में स्थित हैं, न कि केवल डेटा में संयोग से एक साथ दिखाई दे रहे हैं। इसके लिए उन्होंने एक ऐसी तकनीक का उपयोग किया जो वैज्ञानिकों को यह देखने की अनुमति देती है कि नमूने के भीतर कोशिकाएं कहाँ स्थित हैं, जैसे कि केवल सामग्री की सूची के बजाय एक मानचित्र देखना। इसने पुष्टि की कि विभिन्न सेल समुदाय भौतिक रूप से सह-स्थित (co-localized) थे, जिसका अर्थ है कि वे वास्तव में ट्यूमर के भीतर विशिष्ट पड़ोस बना रहे थे। यह दिखाते हुए कि ये विशिष्ट कोशिकीय पड़ोस चूहों और मनुष्यों दोनों में मौजूद हैं, और वे मेलानोमा के प्रसार से जुड़े हैं, यह अध्ययन मेटास्टेसिस में शामिल जैविक चरणों की एक स्पष्ट तस्वीर प्रदान करता है। यह कार्य सुझाव देता है कि चूहे के मॉडल मानव कैंसर प्रसार के अध्ययन के लिए एक विश्वसनीय उपकरण हो सकते हैं, बशर्ते सही आनुवंशिक और कोशिकीय संबंधों की पहचान की जाए, जो मेलानोमा को यात्रा करने से पहले रोकने के बारे में भविष्य के अनुसंधान के लिए एक नया आधार प्रदान करता है।