Integrative Multiomics Analysis of the Angiogenesis-EMT Interface in Head and Neck Squamous Cell Carcinoma
यह अध्ययन ओरल स्क्वैमस सेल कार्सिनोमा में एंजियोजेनेसिस और एपिथेलियल-मेसेनकाइमल ट्रांजिशन (EMT) के बीच एक मजबूत, समन्वित ट्रांसक्रिप्शनल कपलिंग को प्रकट करता है जो ट्यूमर संरचना को ध्यान में रखने के बाद भी बना रहता है, जिसमें 101 साझा जीन उम्मीदवारों की पहचान की गई है और समग्र उत्तरजीविता (overall survival) के साथ महत्वपूर्ण संबंध की कमी के बावजूद MICAL2, OSMR और LHFPL2 को प्रमुख आणविक चालकों के रूप में रेखांकित किया गया है।
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कैंसर कोई एक अकेली बीमारी नहीं है, बल्कि शरीर की कोशिकाओं के भीतर होने वाली कई अलग-अलग विफलताओं का एक संग्रह है। इन विफलताओं के फैलने के दो सबसे खतरनाक तरीके नई रक्त वाहिकाओं का निर्माण और कोशिका के आकार का परिवर्तन हैं। पहली प्रक्रिया, जिसे एंजियोजेनेसिस (angiogenesis) कहा जाता है, ट्यूमर का अपनी आपूर्ति लाइनें बनाने का तरीका है। जिस तरह एक बढ़ते शहर को भोजन लाने और कचरे को हटाने के लिए नई सड़कों की आवश्यकता होती है, उसी तरह एक ट्यूमर बिना रक्त वाहिकाओं के एक ताज़ा नेटवर्क के बड़ा नहीं हो सकता जो उसे पोषण दे सके। दूसरी प्रक्रिया, जिसे एपिथेलियल-मेसेनकाइमल ट्रांजिशन (epithelial-mesenchymal transition) कहा जाता है, कोशिकाओं की पहचान में एक बदलाव है। सामान्यतः, मुँह की परत वाली कोशिकाएं आपस में मजबूती से जुड़ी रहती हैं, जिससे एक ठोस अवरोध बनता है। जब ये कोशिकाएं इस परिवर्तन से गुजरती हैं, तो वे अपनी पकड़ ढीली कर देती हैं, अधिक गतिशील हो जाती हैं, और शरीर के अन्य हिस्सों में नए विकास शुरू करने के लिए मूल ट्यूमर से दूर रेंगने की क्षमता प्राप्त कर लेती हैं। हालांकि वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि मौखिक कैंसर में ये दोनों प्रक्रियाएं होती हैं, लेकिन यह स्पष्ट नहीं था कि क्या वे केवल दो अलग-अलग घटनाएं हैं जो एक ही समय में हो रही हैं, या वे गहराई से जुड़ी हुई हैं, जो एक एकल, समन्वित प्रणाली के रूप में मिलकर काम करती हैं।
शोधकर्ताओं की एक टीम ने मुँह और गले के ट्यूमर के भीतर मौजूद आनुवंशिक निर्देशों को देखकर इस पहेली को सुलझाने का प्रयास किया। उन्होंने ओरल स्क्वैमस सेल कार्सिनोमा (oral squamous cell carcinoma), जो सिर और गर्दन के कैंसर का एक सामान्य प्रकार है, वाले 342 रोगियों के डेटा का विश्लेषण किया। व्यक्तिगत रूप से एक-एक जीन को देखने के बजाय, उन्होंने इन दो खतरनाक प्रक्रियाओं को दो अलग-अलग कार्यक्रमों के रूप में माना। उन्होंने प्रत्येक रोगी के ट्यूमर में रक्त वाहिका बनाने वाले कार्यक्रम की सक्रियता के लिए एक स्कोर बनाया और कोशिका-परिवर्तन कार्यक्रम की सक्रियता के लिए दूसरा स्कोर बनाया। जब उन्होंने इन स्कोरों की तुलना की, तो उन्हें एक चौंकाने वाला संबंध मिला। रक्त वाहिका कार्यक्रम जितना अधिक सक्रिय था, कोशिका-परिवर्तन कार्यक्रम भी उतना ही अधिक सक्रिय हो गया था। यह कोई कमजोर कड़ी नहीं थी; अध्ययन किए गए अधिकांश ट्यूमर में दोनों कार्यक्रम एक साथ तालमेल में चल रहे थे।
यह समझने के लिए कि क्या यह संबंध वास्तविक था या केवल ट्यूमर के नमूने में विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं के मिश्रण के कारण उत्पन्न हुआ भ्रम था, शोधकर्ताओं को और करीब से देखना पड़ा। एक ट्यूमर का नमूना एक स्मूदी (smoothie) की तरह होता है; इसमें कैंसर कोशिकाएं होती हैं, लेकिन प्रतिरक्षा कोशिकाएं, संरचनात्मक कोशिकाएं और वे रक्त वाहिकाएं भी होती हैं जिन्हें ट्यूमर बना रहा है। शोधकर्ताओं को डर था कि जो मजबूत संबंध उन्होंने देखा वह केवल इसलिए हो सकता है क्योंकि अधिक रक्त वाहिकाओं वाले ट्यूमरों में स्वाभाविक रूप रूप से उन्हें बनाने वाली कोशिकाएं अधिक होती हैं, और अधिक गतिशील कोशिकाओं वाले ट्यूमरों में स्वाभाविक रूप से अधिक चलने वाली कोशिकाएं होती हैं। शोधकर्ताओं ने इन विभिन्न कोशिका प्रकारों के प्रभाव को गणितीय रूप से हटाने के लिए उन्नत सांख्यिकीय उपकरणों का उपयोग किया। ट्यूमर की संरचना के प्रभावों को हटा देने के बाद भी, दोनों कार्यक्रमों के बीच का संबंध बना रहा। यह पहले की तुलना में कमजोर था, लेकिन फिर भी स्पष्ट रूप से मौजूद था, जो यह सुझाव देता है कि कैंसर कोशिकाएं स्वयं इन दो खतरनाक व्यवहारों का समन्वय कर रही हैं।
टीम ने फिर उन विशिष्ट आनुवंशिक स्विचों की खोज की जो एक साथ दोनों लीवर को खींच रहे होंगे। उन्होंने लगभग 2,400 जीनों की पहचान की जो सक्रिय थे जब भी दोनों में से कोई भी कार्यक्रम चालू होता था। ये "ब्रिज जीन" (bridge genes) दोनों प्रक्रियाओं के बीच एक आणविक सेतु के रूप में कार्य करते थे। जब उन्होंने देखा कि ये जीन वास्तव में क्या करते हैं, तो पाया कि वे इस बात में गहराई से शामिल हैं कि कोशिकाएं अपने परिवेश से कैसे जुड़ती हैं और वे शरीर के संरचनात्मक ढांचे के साथ कैसे संवाद करती हैं। यह ढांचा, जिसे एक्स्ट्रासेलुलर मैट्रिक्स (extracellular matrix) कहा जाता है, वह मचान (scaffolding) है जो ऊतकों को थामे रखता है। निष्कर्ष बताते हैं कि ट्यूमर इस मचान को पुनर्गठित कर रहा है, और ऐसा करते हुए, वह साथ ही साथ नई रक्त वाहिकाओं के विकास और कोशिका-से-कोशिका बंधन के ढीले होने को भी सक्रिय कर रहा है।
इन निष्कर्षों को सुनिश्चित करने के लिए कि ये केवल एक डेटा सेट तक सीमित नहीं हैं, शोधकर्ताओं ने अन्य रोगियों के ट्यूमर पर अपने परिणामों का परीक्षण किया और प्रोटीन स्तरों को भी देखा ताकि यह देखा जा सके कि क्या आनुवंशिक निर्देश वास्तविक मशीनों (cells' machinery) से मेल खाते हैं। यह संबंध कायम रहा। उन्होंने तीन विशिष्ट जीनों की भी पहचान की जो इस समन्वय में केंद्रीय भूमिका निभाते प्रतीत होते हैं। इनमें से एक जीन, जो कोशिकाओं को सूजन संबंधी संकेतों (inflammatory signals) के प्रति प्रतिक्रिया करने में मदद करता है, ट्यूमर के आसपास की संरचनात्मक कोशिकाओं में अत्यधिक सक्रिय पाया गया। दूसरा, जो गति की अनुमति देने के लिए कोशिका के आंतरिक कंकाल को तोड़ने में मदद करता है, रक्त वाहिका कोशिकाओं में सक्रिय था। ये विशिष्ट जीन वैज्ञानिकों के लिए अध्ययन के नए लक्ष्य प्रदान करते हैं, क्योंकि वे वे चाबियाँ हो सकते हैं जो रक्त आपूर्ति और कैंसर के प्रसार दोनों को एक साथ रोकने की क्षमता को अनलॉक कर सकें।
हालाँकि, इस अध्ययन ने इस बारे में भी एक गंभीर वास्तविकता प्रस्तुत की कि यह खोज वर्तमान में मरीजों की कैसे मदद कर सकती है। शोधकर्ताओं ने जांच की कि क्या इस समन्वित कार्यक्रम की ताकत यह अनुमान लगा सकती है कि एक मरीज कितने समय तक जीवित रहेगा या उसका कैंसर कितना उन्नत है। उन्हें ऐसा कोई संबंध नहीं मिला। इस दोहरी-कार्रवाई वाले कार्यक्रम की तीव्रता न तो रोग के चरण से और न ही रोगियों के जीवित रहने की दर से संबंधित थी। यह सुझाव देता है कि हालांकि ये दोनों प्रक्रियाएं आपस में मजबूती से जुड़ी हुई हैं, लेकिन यह जुड़ाव ट्यूमर के जीव विज्ञान की एक निरंतर विशेषता हो सकती है, न कि कोई ऐसा चर (variable) जो बीमारी बढ़ने के साथ बदतर होता जाता है। यह कार्य तत्काल कोई नया उपचार या जीवित रहने की भविष्यवाणी करने वाला सरल परीक्षण प्रदान नहीं करता है। इसके बजाय, यह एक स्पष्ट मानचित्र प्रदान करता है। यह प्रकट करता है कि ट्यूमर की खुद को खिलाने की क्षमता और उसके फैलने की क्षमता अलग-अलग लड़ाइयाँ नहीं हैं, बल्कि एक ही, एकीकृत रणनीति के हिस्से हैं जो पर्यावरण के साथ ट्यूमर की अंतःक्रिया द्वारा संचालित होती हैं। यह समझ वैज्ञानिकों को भविष्य के प्रयोगों के लिए एक अधिक सटीक लक्ष्य प्रदान करती है, जिससे यह क्षेत्र ऐसे उपचारों के करीब पहुँच जाता है जो इस समन्वित हमले को बाधित कर सकें।
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