Protruding Geometry Provides Potential Homing Sites of Circulating Tumor Cells
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि उभरी हुई संवहनी ज्यामितियाँ (vascular geometries) ऐसे यांत्रिक हॉटस्पॉट (mechanical hotspots) बनाती हैं जहाँ एक विस्कोइलास्टिक पॉलीमर-समान नेटवर्क परिसंचारी ट्यूमर कोशिकाओं को पकड़ लेता है, जो स्थानीय वाहिका स्थलाकृति (local vessel topography) को मेटास्टैटिक होमिंग के एक महत्वपूर्ण निर्धारक के रूप में प्रकट करता है और DSG2 एवं ITGB3 को संभावित चिकित्सीय लक्ष्यों के रूप में पहचानता है।
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कैंसर अक्सर मूल ट्यूमर के कारण नहीं, बल्कि इसलिए मारता है क्योंकि कोशिकाएं अलग होकर रक्तप्रवाह के माध्यम से यात्रा करती हैं और दूर के अंगों में नई वृद्धि शुरू कर देती हैं। ये यात्रा करने वाली कोशिकाएं, जिन्हें सर्कुलेटिंग ट्यूमर सेल्स (circulating tumor cells) के रूप में जाना जाता है, उन्हें इस खतरनाक यात्रा को शुरू करने के लिए पहले एक रक्त वाहिका की भीतरी परत पर रुकना और चिपकना होता है। दशकों तक, वैज्ञानिकों ने उन रासायनिक संकेतों पर ध्यान केंद्रित किया है जो इन कोशिकाओं को रक्त वाहिका की दीवार को पकड़ने में मदद करते हैं, ठीक वैसे ही जैसे वेल्क्रो हुक्स अपने लूप को ढूंढ लेते हैं। हालांकि, रक्त वाहिका के भौतिक आकार पर बहुत कम ध्यान दिया गया है। जिस तरह एक नदी एक बड़े पत्थर के चारों ओर एक चिकने, सीधे चैनल की तुलना में अलग तरह से बहती है, उसी तरह वाहिका की दीवार का आकार ऐसे पॉकेट बना सकता है जहाँ पानी धीमा हो जाता है या भंवर बनाता है। लंबे समय से यह संदेह रहा है कि ये भौतिक अनियमितताएं भटकती कोशिकाओं के लिए जाल का काम कर सकती हैं, लेकिन एक जीवित प्रणाली में यह वास्तव में कैसे और कहाँ होता है, इसे सिद्ध करना कठिन रहा है।
वुहान विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब वास्तविक समय में इस प्रक्रिया को देखने का एक नया तरीका बनाया है, जिससे यह पता चला है कि रक्त वाहिका में भौतिक उभार और मोड़ कैंसर कोशिकाओं के लिए महत्वपूर्ण लैंडिंग स्पॉट (लैंडिंग स्थल) हैं। उन्होंने एक छोटा, पारदर्शी उपकरण बनाया जो एक नरम, रबर जैसे पदार्थ से बना है जो एक वास्तविक रक्त वाहिका नेटवर्क की शाखा संरचना की नकल करता है, जिसमें तीखे कोने, घुमाव और संकीर्ण मार्ग शामिल हैं। जीवित ट्यूमर कोशिकाओं को इस उपकरण के माध्यम से एक स्थिर, नियंत्रित गति से पंप करके, वे ठीक से देख सके कि कोशिकाओं ने कहाँ रुकने का निर्णय लिया। परिणाम चौंकाने वाले थे: कोशिकाएं बेतरतीब ढंग से नहीं चिपकीं। इसके बजाय, वे लगातार उन विशिष्ट स्थानों पर जमा हुईं जहाँ रक्त वाहिका की दीवार बाहर की ओर उभरी हुई थी, जैसे कि वह जंक्शन जहाँ एक वाहिका दो भागों में विभाजित होती है, तीखे कोनों पर, या किसी मोड़ के भीतरी घुमाव के साथ।
शोधकर्ताओं ने पाया कि ये जमा होने वाले स्थान केवल निष्क्रिय जाल नहीं हैं जहाँ कोशिकाएं संयोग से फंस जाती हैं। इन स्थानों पर, कोशिकाएं और उनके द्वारा छोड़े गए प्रोटीन एक चिपचिपा, खिंचाव वाला जाल बनाना शुरू कर देते हैं जो एक पॉलीमर की तरह व्यवहार करता है। जब तरल प्रवाह इस जाल पर दबाव डालता है, तो यह खिंच जाता है, लेकिन फिर एक रबर बैंड की तरह वापस खिंचता है, जिससे कोशिकाएं और करीब आ जाती हैं और उन्हें अपनी जगह पर बनाए रखता है। यह इलास्टिक रिकोइल (elastic recoil) इस जाल को एक अकेली कोशिका की पहुंच से कहीं अधिक दूरी से कोशिकाओं को पकड़ने की अनुमति देता है। समय के साथ, यह तंत्र कोशिकाओं के क्रमिक संचय की ओर ले जाता है, जिससे ऐसे क्लस्टर (गुच्छे) बनते हैं जिनके जीवित रहने और अंततः एक नया ट्यूमर पैदा करने की संभावना बहुत अधिक होती है। अध्ययन से पता चलता है कि यह प्रक्रिया भौतिक बलों और विशिष्ट आणविक अंतःक्रियाओं के संयोजन से संचालित होती है; जब शोधकर्ताओं ने कोशिका चिपकाव में शामिल दो प्रमुख प्रोटीनों को बाधित किया, तो कोशिकाओं के इन हॉटस्पॉट्स पर जमा होने की संभावना बहुत कम हो गई, भले ही वाहिका का भौतिक आकार वही रहा हो।
कोशिकाएं इन विशिष्ट स्थानों को क्यों चुनती हैं, इसे समझने के लिए टीम ने उपकरण के माध्यम से तरल प्रवाह का मानचित्रण करने के लिए कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग किया। सिमुलेशन ने पुष्टि की कि कोशिकाएं जिन सटीक स्थानों पर जमा हुईं, वे वही स्थान थे जहाँ तरल प्रवाह सबसे अधिक बाधित था। इन उभरे हुए ज्यामितीय आकृतियों पर, तरल की गति काफी कम हो गई, और दबाव इस तरह से बदला जिससे ठहराव (stagnation) का क्षेत्र बन गया। इस भौतिक वातावरण ने, कोशिकाओं को फंसाने के लिए बने खिंचाव वाले जाल के साथ मिलकर, एक 'परफेक्ट स्टॉर्म' (आदर्श स्थिति) बना दिया। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि उनके द्वारा देखे गए प्रत्येक हॉटस्पॉट उभार के अपस्ट्रीम (upstream) पक्ष पर स्थित था, जो प्रवाह की दिशा में था, जो यह सुझाव देता है कि रासायनिक गोंद के काम करने से पहले, वाहिका का आकार कोशिकाओं को इन विशिष्ट बिंदुओं तक निर्देशित करता है।
यह कार्य इस बारे में हमारी सोच को बदल देता है कि कैंसर कैसे फैलता है। यह सुझाव देता है कि हमारी रक्त वाहिकाओं की भौतिक संरचना यह निर्धारित करने में निर्णायक भूमिका निभाती है कि कैंसर कोशिकाएं कहाँ रुकेंगी और एक नया संक्रमण शुरू करेंगी। यह अध्ययन यह दावा नहीं करता है कि इसने कोई इलाज खोज लिया है, बल्कि यह एक ऐसी घटना के लिए स्पष्ट, भौतिक स्पष्टीकरण प्रदान करता है जो पहले कम समझ में आती थी। इन ज्यामितीय अनियमितताओं को होमिंग साइट्स (homing sites) के रूप में पहचानकर, यह शोध मेटास्टेसिस (metastasis) को रोकने के नए तरीकों के बारे में सोचने का द्वार खोलता है। यदि वैज्ञानिक इन भौतिक जाल को सुचारू बनाने या वहां बनने वाले खिंचाव वाले जाल को बाधित करने में सक्षम हो जाते हैं, तो वे कैंसर कोशिकाओं को शरीर में अपनी जगह बनाने से रोकने में सक्षम हो सकते हैं। ये निष्कर्ष एक कस्टम-निर्मित उपकरण में लाइव अवलोकन और कंप्यूटर मॉडलिंग के संयोजन पर निर्भर करते हैं, जो एक ठोस, दृश्य प्रमाण प्रदान करते हैं कि कोशिका के रसायन विज्ञान के साथ-साथ वाहिका का आकार भी उतना ही महत्वपूर्ण है।
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