Chromosomal instability drives continual flux in cancer genomes

कैंसर को अक्सर जीनोम की बीमारी के रूप में वर्णित किया जाता है, जहाँ एक कोशिका के निर्देश मैनुअल (निर्देश पुस्तिका) में भ्रष्टाचार या खराबी आ जाती है। कई ट्यूमर में, यह भ्रष्टाचार केवल डीएनए कोड में छोटी गलतियों तक सीमित नहीं है; इसके बजाय, मैनुअल के पूरे अध्याय गायब हैं, दोहराए गए हैं, या आपस में बदल दिए गए हैं। यह बड़े पैमाने पर फैला हुआ अराजक परिदृश्य 'क्रोमोसोमल इंस्टेबिलिटी' (गुणसूत्र अस्थिरता) नामक स्थिति के कारण होता है। स्वस्थ कोशिकाओं में, जब एक कोशिका विभाजित होती है, तो वह अपने आनुवंशिक पदार्थ की सावधानीपूर्वक प्रतिलिपि बनाती है और उसे दो नई कोशिकाओं के बीच समान रूप से विभाजित करती है। क्रोमोसोमल इंस्टेबिलिटी से जूझ रही कैंसर कोशिकाओं में, यह प्रक्रिया गलत हो जाती है। कोशिका अपने गुणसूत्रों (क्रोमोसोम) को सही ढंग से वितरित करने में विफल रहती है, जिससे ऐसी संतति कोशिकाएं (डॉटर सेल्स) बनती हैं जिनमें विशिष्ट आनुवंशिक खंडों की प्रतियां बहुत अधिक या बहुत कम होती हैं। वर्षों के दौरान, यह अस्थिरता ट्यूमर को विकसित होने, अपने वातावरण के अनुकूल ढलने और उपचार का विरोध करने की अनुमति देती है। हालाँकि, जबकि वैज्ञानिक लंबे समय से जानते थे कि यह अस्थिरता लंबी अवधि में ट्यूमर को आकार देती है, लेकिन इन परिवर्तनों की गति और प्रकृति जो वर्तमान क्षण में—दिन-ब-दिन, या यहाँ तक कि एक सेल साइकिल से दूसरे सेल साइकिल के बीच—हो रही है, एक रहस्य बनी हुई थी।

एक नए अध्ययन ने अंततः इस प्रक्रिया को रंगे हाथों पकड़ लिया है, जिससे यह पता चला है कि कैंसर जीनोम निरंतर, तीव्र उतार-चढ़ाव की स्थिति में है। शोधकर्ताओं ने ओवेरियन (अंडाशय), अग्नाशय (पैनक्रिएटिक), कोलोरेक्टल, स्तन और सारकोमा कैंसर सहित पांच विभिन्न प्रकार के ट्यूमर की व्यक्तिगत कैंसर कोशिकाओं के विकास को ट्रैक किया। इन कोशिकाओं को उनके दैनिक चक्रों के माध्यम से देखते हुए और एकल कोशिकाओं के जीनोम को अनुक्रमित (सीक्वेंसिंग) करके, उन्होंने पाया कि क्रोमोसोमल इंस्टेबिलिटी कोई धीमी, कभी-कभार होने वाली घटना नहीं है। इसके बजाय, यह एक अत्यधिक सक्रिय शक्ति है जो एक आश्चर्यजनक गति से नए आनुवंशिक परिवर्तन उत्पन्न करती है। एक एकल कोशिका विभाजन में, एक कैंसर कोशिका अपने गुणसूत्र संरचना में एक से पांच नए परिवर्तन प्राप्त कर सकती है। इसका अर्थ यह है कि हर बार जब एक कैंसर कोशिका विभाजित होती है, तो वह अनिवार्य रूप से अपने स्वयं के आनुवंशिक ब्लूप्रिंट के एक महत्वपूर्ण हिस्से को फिर से लिख रही होती है, जिससे अलग-अलग आनुवंशिक बनावट वाली संतानों की एक विशाल विविधता पैदा होती है।

अध्ययन ने यह भी जांचा कि ये परिवर्तन जीनोम में कहाँ वितरित होते हैं। लंबे समय तक, यह माना जाता था कि ये त्रुटियां डीएनए के विशिष्ट कमजोर स्थानों के पास अधिक बार हो सकती हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि ऐसा नहीं था। नए परिवर्तन गुणसूत्रों के साथ बेतरतीब ढंग से बिखरे हुए दिखाई दिए, जो यह सुझाव देता है कि यह किसी विशिष्ट जीनोमिक विशेषताओं द्वारा निर्देशित होने के बजाय एक अराजक, स्टोकेस्टिक (संयोगिक) प्रक्रिया है। हालाँकि, यह अराजकता पूरी तरह से बिना किसी नियम के नहीं है। टीम ने देखा कि जबकि छोटे परिवर्तन बार-बार होते हैं, कोशिकाएं बहुत बड़े, विशाल परिवर्तनों के विरुद्ध 'नेगेटिव सिलेक्शन' (नकारात्मक चयन) का सामना करती हैं, जो संभवतः कोशिका को मार देते हैं या उसे गैर-व्यवहार्य बना देते हैं। इसके अलावा, शोध ने इस लंबे समय से चली आ रही धारणा की पुष्टि की कि अधिक जटिल जीनोम वाले ट्यूमर में अस्थिरता की दर अधिक होती है। उन्होंने यह भी पाया कि जब एक कैंसर कोशिका 'होल जीनोम डुप्लिकेशन' (संपूर्ण जीनोम का दोहराव)—अनिवार्य रूप से अपने पूरे गुणसूत्रों के सेट को दोगुना करना—से गुजरती है, तो यह तुरंत नए त्रुटियों की दर में उछाल पैदा करती है, जो एक संकेत है जो विभिन्न प्रकार के कैंसरों में उच्च गुणसूत्र गणनाओं से जुड़ी अस्थिरता को बनाए रखता है।

शायद सबसे उल्लेखनीय बात यह है कि शोधकर्ताओं ने देखा कि जब इन कोशिकाओं को कीमोथेरेपी के संपर्क में लाया गया, तो उन्होंने कैसी प्रतिक्रिया दी। उपचार के तीव्र दबाव के तहत भी, कोशिकाएं उच्च दर से नए आनुवंशिक विविधताओं को उत्पन्न करना जारी रखती हैं। फिर भी, निरंतर परिवर्तन के इस शोर के बीच, कोशिकाएं उन विशिष्ट, बार-बार होने वाले आनुवंशिक पैटर्न की ओर बढ़ने लगीं जो उन्हें दवाओं से जीवित रहने में मदद करते हैं। यह सुझाव देता है कि जबकि अस्थिरता का इंजन जीनोम को निरंतर गति की स्थिति में रखता है, प्राकृतिक चयन अभी भी जनसंख्या को उन समाधानों की ओर मोड़ने का काम करता है जो ट्यूमर को बने रहने में सक्षम बनाते हैं। यह कार्य प्रदर्शित करता है कि कैंसर जीनोम केवल एक स्थिर, टूटा हुआ मानचित्र नहीं है, बल्कि निरंतर, तीव्र गति से चलता हुआ एक परिदृश्य है, जो अस्थिरता के एक शक्तिशाली इंजन द्वारा संचालित है जो प्रत्येक विभाजन के साथ ट्यूमर की क्षमता को नया आकार देता है।