ESCRT-dependent YAP degradation by AKT blockade overcomes adaptive resistance to RAS(ON) inhibition in pancreatobiliary cancer

कैंसर कोशिकाएं जीवित रहने की माहिर होती हैं, वे उन दवाओं से बचने के लिए अपनी आंतरिक मशीनरी को लगातार पुनर्गठित करती रहती हैं जो उन्हें मारने के लिए बनाई गई हैं। अग्नाशय (पैनक्रियाज) और पित्त नलिकाओं (बाइल डक्ट्स) के आक्रामक कैंसर में, प्रतिरोध का एक सामान्य तरीका एक प्रोटीन है जिसे YAP कहा जाता है। यह प्रोटीन एक मास्टर स्विच के रूप में कार्य करता है, जो उन जीनों को सक्रिय करता है जो ट्यूमर को बढ़ने और उपचार को अनदेखा करने में मदद करते हैं। वर्षों से, वैज्ञानिक जानते थे कि एक अन्य प्रोटीन, AKT, YAP को सक्रिय रखने में मदद करता है, लेकिन वे इस बात की पूरी तस्वीर नहीं समझ पाए थे कि वे आपस में कैसे परस्पर क्रिया करते हैं। प्रचलित धारणा यह थी कि कोशिकाएं अनावश्यक प्रोटीनों को सेलुलर रीसाइक्लिंग सेंटर, जिसे प्रोटियासोम (proteasome) कहा जाता है, में नष्ट करके हटा देती हैं। हालांकि, इस दृष्टिकोण ने यह समझने में एक कमी छोड़ दी कि जब कैंसर कोशिकाएं लड़ने का निर्णय लेती हैं, तो YAP को स्थायी रूप से कैसे रोका जाए।

मेयो क्लिनिक के शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब एक अलग, छिपे हुए मार्ग का पता लगाया है जिसका उपयोग कोशिकाएं YAP को नष्ट करने के लिए करती हैं, और उन्होंने पाया है कि कैंसर कोशिकाओं को इसे उपयोग करने के लिए मजबूर कैसे किया जाए। स्तन कैंसर के लिए पहले से स्वीकृत एक दवा के माध्यम से AKT प्रोटीन को अवरुद्ध करके, उन्होंने पाया कि कैंसर कोशिकाएं न केवल YAP बनाना बंद कर देती हैं; बल्कि वे मौजूदा प्रोटीन को एक अलग निपटान प्रणाली, लाइसोसोम (lysosome) की ओर सक्रिय रूप से भेज देती हैं, जहाँ उसे घोल दिया जाता है। यह खोज महत्वपूर्ण है क्योंकि यह प्रकट करती है कि ये घातक ट्यूमर कैसे जीवित रहने के लिए एक नई कमजोरी रखते हैं। शोधकर्ताओं ने दिखाया कि इस AKT ब्लॉकर को RAS प्रोटीन को लक्षित करने वाली दवा के साथ मिलाने से उस प्रतिरोध को दूर किया जा सकता है जो आमतौर पर उपचार को काम करने से रोकता है। प्रयोगशाला मॉडलों में, इस संयोजन ने न केवल ट्यूमर की वृद्धि को धीमा किया; बल्कि एक विशिष्ट ऑर्थोटोपिक मॉडल में छह में से चार चूहों में लगभग पूर्ण ट्यूमर समाधान (resolution) तक पहुँचाया।

अध्ययन की शुरुआत मानव पित्त नलिका ट्यूमर के भीतर जटिल सिग्नलिंग नेटवर्क को देखकर हुई। शोधकर्ताओं ने सैकड़ों अलग-अलग एंजाइमों, जिन्हें काइनेज (kinases) कहा जाता है, की गतिविधि का विश्लेषण किया, जो कोशिका के आंतरिक संदेशवाहक के रूप में कार्य करते हैं। उन्होंने पाया कि AKT इन ट्यूमर में सबसे सक्रिय और महत्वपूर्ण चालकों में से एक था। जब उन्होंने एक डिश में कैंसर कोशिकाओं को कैपिसर्टिब (capivasertib), जो एक AKT ब्लॉकर है, से उपचारित किया, तो उन्हें उम्मीद थी कि कोशिकाएं केवल बढ़ना बंद कर देंगी। इसके बजाय, उन्होंने कुछ आश्चर्यजनक देखा: YAP प्रोटीन का स्तर कुछ ही घंटों के भीतर नाटकीय रूप रूप से गिर गया। ऐसा इसलिए नहीं था क्योंकि कोशिकाओं ने प्रोटीन बनाना बंद कर दिया था; इसे बनाने के निर्देश अभी भी मौजूद थे। प्रोटीन को स्वयं नष्ट किया जा रहा था।

यह समझने के लिए कि यह विनाश कैसे हुआ, टीम ने प्रोटीन को तोड़ने के लिए जिम्मेदार कोशिकीय मशीनरी की जांच की। उन्होंने सबसे पहले प्रोटियासोम की जांच की, जो अनावश्यक प्रोटीनों के लिए कोशिका का मानक श्रेडर है। उन्होंने पाया कि प्रोटियासोम को अवरुद्ध करने से YAP की हानि नहीं रुकी, जिससे यह सिद्ध हुआ कि यह सामान्य निपटान मार्ग नहीं था। इसके बजाय, साक्ष्य लाइसोसोम की ओर इशारा करते थे, जो शक्तिशाली एंजाइमों का उपयोग करके सामग्रियों को पचाने वाला कोशिका का एक अलग हिस्सा है। जब शोधकर्ताओं ने लाइसोसोम को अवरुद्ध करने के लिए दवाओं का उपयोग किया, तो YAP प्रोटीन सुरक्षित रहा, जिससे पुष्टि हुई कि कोशिका YAP को विनाश के लिए इस विशिष्ट पाचन प्रणाली की ओर भेज रही है।

इसके बाद शोधकर्ताओं ने उस विशिष्ट मार्ग (guide) की पहचान की जो YAP को इस लाइसोसोमल कचरे के डिब्बे की ओर निर्देशित करता है। उन्होंने पाया कि AMOTL2 नामक प्रोटीन एक आवश्यक सेतु (bridge) के रूप में कार्य करता है। सामान्य परिस्थितियों में, सक्रिय AKT प्रोटीन AMOTL2 को नियंत्रण में रखता है, जिससे वह YAP को पकड़ने से रुक जाता है। जब शोधकर्ताओं ने AKT को अवरुद्ध किया, तो AMOTL2 मुक्त हो गया और तुरंत YAP से जुड़ गया, उसे लाइसोसोम तक ले जाने के लिए उसका पीछा किया। यह साबित करने के लिए कि यह महत्वपूर्ण चरण था, उन्होंने कैंसर कोशिकाओं से AMOTL2 जीन को हटा दिया। इस मार्गदर्शक के बिना, कोशिकाएं YAP को नष्ट करने में सक्षम नहीं थीं, भले ही AKT को अवरुद्ध किया गया हो। इसने पुष्टि की कि AMOTl2 वह आवश्यक कुंजी है जो YAP के विनाश के द्वार को खोलती है।

इस तंत्र ने उन कैंसरों के इलाज के लिए एक शक्तिशाली नई रणनीति प्रदान की है जो मानक उपचारों के प्रति प्रतिरोधी हो गए हैं। शोधकर्ता जानते थे कि कई ट्यूमर अंततः RAS प्रोटीन को लक्षित करने वाली दवाओं के प्रति प्रतिक्रिया देना बंद कर देते हैं, जो इन कैंसरों में एक सामान्य उत्परिवर्तन है। उन्हें संदेह था कि यह प्रतिरोध YAP द्वारा कोशिकाओं को जीवित रखने के लिए हस्तक्षेप करने के कारण संचालित होता है। उन्होंने एक शक्तिशाली RAS-ब्लॉकिंग दवा को अनदेखा करने के लिए सीखे हुए कैंसर कोशिकाओं का निर्माण करके इसका परीक्षण किया। इन प्रतिरोधी कोशिकाओं में उच्च स्तर का सक्रिय AKT और निम्न स्तर का YAP फॉस्फोराइलेशन (phosphorylation) देखा गया, जो आमतौर पर प्रोटीनों को विनाश के लिए चिह्नित करने वाला एक रासायनिक टैग है। जब उन्होंने इन प्रतिरोधी कोशिकाओं को AKT ब्लॉकर से उपचारित किया, तो कोशिकाएं दवा के प्रति अत्यधिक संवेदनशील हो गईं, और YAP प्रोटीन तेजी से विघटित हो गया।

सबसे सम्मोहक परिणाम जीवित जानवरों में परीक्षण करने से आए। शोधकर्ताओं ने एक माउस मॉडल का उपयोग किया जो मानव पित्त नलिका कैंसर की बारीकी से नकल करता है, जिसमें ट्यूमर को सीधे लीवर के अंदर उगाया गया था। उन्होंने चूहों को RAS-ब्लॉकिंग दवा अकेले, AKT-ब्लॉकिंग दवा अकेले, या दोनों के संयोजन के साथ उपचारित किया। जिन चूहों को अकेले RAS दवा दी गई, उनमें ट्यूमर बढ़ता देखा गया, और अधिकांश लंबे समय तक जीवित नहीं रहे। जिन चूहों को अकेले AKT दवा दी गई, उन्हें कुछ लाभ हुआ, लेकिन ट्यूमर बने रहे। हालांकि, जिन चूहों को दोनों दवाओं के संयोजन से उपचारित किया गया, उन्होंने नाटकीय प्रतिक्रिया दिखाई। संयोजन समूह में, अध्ययन के अंत में छह में से चार चूहे जीवित थे, जबकि RAS दवा वाले समूह में छह में से केवल एक ही जीवित बचा। इन जीवित जानवरों में, ट्यूमर लगभग गायब हो गए थे, जिससे स्वस्थ लीवर ऊतक पीछे रह गए थे।

यह देखने के लिए कि क्या यह खोज मानव रोगियों के लिए मायने रखती है, टीम ने पित्त नलिका कैंसर वाले लोगों के बड़े समूहों के डेटा का विश्लेषण किया। उन्होंने पाया कि जिन रोगियों के ट्यूमर में इस लाइसोसोमल निपटान प्रणाली के लिए आवश्यक मशीनरी, विशेष रूप से PDCD6IP नामक घटक का उच्च स्तर था, उनका भविष्य (outlook) खराब था। यह सुझाव देता है कि जबकि ये ट्यूमर आक्रामक हैं, वे इस AKT-ब्लॉकिंग रणनीति के प्रति असुर भी हैं। शोधकर्ताओं ने प्रस्तावित किया कि जिस मशीनरी को ये ट्यूमर खतरनाक बनाती है, उसे उनके विरुद्ध ही मोड़ा जा सकता है। यदि किसी ट्यूमर में इस निपटान प्रणाली का उच्च स्तर है, तो AKT को अवरुद्ध करने से YAP प्रोटीन की एक व्यापक, आत्म-विनाशकारी सफाई शुरू हो सकती है, जो प्रभावी रूप से कैंसर के प्रतिरोध को निहत्था कर देगी।

अध्ययन ने यह भी स्पष्ट किया कि क्या नहीं होता है। शोधकर्ताओं ने स्पष्ट रूप से दिखाया कि YAP का विनाश कोशिका की ऑटोफैगी (autophagy) प्रक्रिया पर निर्भर नहीं है, जो कि आत्म-सफाई की एक अलग विधि है जैसा कि कुछ अन्य अध्ययनों में सुझाव दिया गया था। उन्होंने इस विचार को भी खारिज कर दिया कि दवा केवल कोशिका को नया YAP बनाने से रोकती है; प्रोटीन पहले से ही वहां मौजूद था और उसे सक्रिय रूप से हटाया जा रहा था। निष्कर्षों ने एक नई जैविक प्रक्रिया का स्पष्ट, चरण-दर-चरण मानचित्र प्रदान किया है: AKT को अवरुद्ध करने से AMOTL2 पर लगा ब्रेक हट जाता है, जो फिर YAP को विनाश के लिए लाइसोसोम तक ले जाता है।

यह कार्य केवल यह देखने से आगे बढ़ता है कि एक दवा काम करती है; यह समझाता है कि कैंसर कोशिका को कैसे विखंडित किया जाता है। विशिष्ट मार्गदर्शक प्रोटीन और निपटान मार्ग की पहचान करके, शोधकर्ताओं ने संयोजन चिकित्सा (combination therapy) के लिए एक नया मार्ग खोल दिया है। परिणाम बताते हैं कि इन कठिन-से-इलाज वाले कैंसरों वाले रोगियों के लिए, मौजूदा उपचारों में AKT ब्लॉकर को जोड़ना ट्यूमर को अनुकूलित होने और जीवित रहने से रोक सकता है। अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि प्रोटीन विनाश का यह अंतर्जात (endogenous) मार्ग एक वास्तविक, कार्रवाई योग्य लक्ष्य है जो उस अनुकूलनशील प्रतिरोध (adaptive resistance) को दूर करने में मदद कर सकता है जिसने लंबे समय से अग्नाशय और पित्त नलिकाओं के कैंसर उपचार की सफलता को सीमित किया है।