DNA methylation profiling reveals novel rhabdomyosarcoma subsets with distinct histologic, genetic and clinical properties

कैंसर को अक्सर एक एकल बीमारी के रूप में देखा जाता है जो किसी विशिष्ट अंग पर प्रहार करती है, लेकिन वास्तव में, यह कई अलग-अलग बीमारियों का एक संग्रह है जो संयोग से एक ही नाम साझा करती हैं। बचपन के कैंसर के परिवार के भीतर, ट्यूमर का एक समूह है जिसे रैबडोमायोसार्कोमा (rhabdomyosarcoma) कहा जाता है। ये ट्यूमर उन कोशिकाओं से उत्पन्न होते हैं जिन्हें कंकाल की मांसपेशी (skeletal muscle) बनना होता है, फिर भी वे परिपक्व होने में विफल रहती हैं और इसके बजाय अनियंत्रित रूप से बढ़ने लगती हैं। दशकों से, डॉक्टरों ने इन ट्यूमर को सूक्ष्मदर्शी (microscope) के नीचे उनके दिखने के आधार पर दो मुख्य श्रेणियों में विभाजित किया है: एक प्रकार भ्रूण (embryo) में विकसित हो रही मांसपेशियों जैसा दिखता है, और दूसरा अधिक संरचित, वयस्क जैसी मांसपेशी जैसा दिखता है। इस दृश्य वर्गीकरण ने वर्षों तक उपचार का मार्गदर्शन किया है, लेकिन इसने हमेशा यह भविष्यवाणी नहीं की कि एक बच्चा कैसा प्रदर्शन करेगा। एक ही तरह के दिखने वाले ट्यूमर वाले कुछ बच्चों की प्रतिक्रिया उपचार के प्रति बहुत भिन्न होती है, जो यह संकेत देती है कि दृश्य उपस्थिति गहरी जैविक अंतरों को छिपा लेती है। वैज्ञानिकों को लंबे समय से संदेह था कि कोशिकाओं के भीतर के निर्देश, विशेष रूप से यह कि डीएनए कोड को बदले बिना जीन कैसे चालू या बंद होते हैं, इन अंतरों को समझने की कुंजी हो सकते हैं।

शोधकर्ताओं की एक टीम ने हाल ही में इन ट्यूमर की सतही उपस्थिति को देखने के बजाय उनके रासायनिक पदचिह्नों (chemical fingerprints) की जांच करने का निर्णय लिया। उन्होंने डीएनए मिथाइलेशन (DNA methylation) नामक एक प्रक्रिया पर ध्यान केंद्रित किया, जो डीएनए कोड पर रखे गए 'स्टिक नोट' (sticky notes) की तरह कार्य करता है। ये नोट्स कोशिका को बताते हैं कि किन जीन्स का उपयोग करना है और किन्हें अनदेखा करना है, प्रभावी रूप से यह परिभाषित करते हैं कि वह किस प्रकार की कोशिका है। सैकड़ों ट्यूमर नमूनों में इन पैटर्न को मैप करके, शोधकर्ताओं ने पाया कि पुराना दो-श्रेणी वाला सिस्टम बहुत सरल था। उनके विश्लेषण से पता चला कि रैबडोमायोसार्कोमा वास्तव में कम से कम सात विशिष्ट उप-प्रकारों का एक परिवार है, जिनमें से प्रत्येक का अपना अनूखा आनुवंशिक मेकअप, इतिहास और संभावित परिणाम है। यह निष्कर्ष बताता है कि इन ट्यूमर के निदान का वर्तमान तरीका उन महत्वपूर्ण विवरणों को चूक जाता है जो भविष्य में डॉक्टरों के बच्चों के इलाज करने के तरीके को बदल सकते हैं।

अध्ययन की शुरुआत ट्यूमर के एक विशाल संग्रह के साथ हुई, जिसमें दो बड़े रोगी समूहों से कुल 395 मामले थे। शोधकर्ताओं ने प्रत्येक ट्यूमर के पूरे जीनोम में मिथाइलेशन पैटर्न को पढ़ने के लिए एक उच्च-तकनीकी स्कैनर का उपयोग किया। जब उन्होंने इन पैटर्न को एक साथ व्यवस्थित किया, तो ट्यूमर स्वाभाविक रूप से समूहों (clusters) में विभाजित हो गए, ठीक वैसे ही जैसे लोग किसी बड़ी सभा में अपने लहजे या बोली के आधार पर समूहों में बंट जाते हैं। पहले बड़े विभाजन ने ट्यूमर को दो व्यापक श्रेणियों में विभाजित किया: वे जिनमें एक विशिष्ट जेनेटिक फ्यूजन (genetic fusion) मौजूद है, जहाँ दो जीन मिलकर एक नया, शक्तिशाली कैंसर चालक (driver) बनाते हैं, और वे जिनमें ऐसा नहीं है। यह विभाजन फ्यूजन-पॉजिटिव और फ्यूजन-नेगेटिव ट्यूमर के ज्ञात विभाजन से मेल खाता था, लेकिन असली आश्चर्य तब आया जब शोधकर्ताओं ने फ्यूजन-रहित समूह को और करीब से देखा।

फ्यूसन-नेगेटिव समूह के भीतर, जिसे पहले ट्यूमर का एक समान प्रकार माना जाता था, डेटा ने विशिष्ट उप-समूहों के एक जटिल परिदृश्य का खुलासा किया। एक बड़ा, सजातीय (homogeneous) समूह बिल्कुल वैसा ही व्यवहार करता था जैसा अपेक्षित था, जो भ्रूणीय मांसपेशियों के विशिष्ट लक्षण दिखाता था और उपचार के प्रति अनुमानित तरीके से प्रतिक्रिया करता था। हालांकि, इस समूह का दूसरा आधा हिस्सा विभिन्न जैविक वास्तविकताओं का एक मिश्रण था। एक छोटे क्लस्टर में MYOD1 नामक जीन में एक विशिष्ट उत्परिवर्तन (mutation) वाले ट्यूमर थे, जिसे पहले देखा गया था लेकिन अब इसे एक स्पष्ट रूप से परिभाषित श्रेणी के रूप में पहचाना गया। एक अन्य समूह विशेष रूप से चौंकाने वाला था: ये ट्यूमर सूक्ष्मदर्शी के नीचे आक्रामक, फ्यूजन-पॉजिटिव प्रकार जैसे दिखते थे, फिर भी इनमें फ्यूजन जीन पूरी तरह से अनुपस्थित था। इसके बजाय, इन ट्यूमर में, जिन्हें शोधकर्ताओं ने AFN समूह कहा, MYC परिवार के जीन्स का प्रवर्धन (amplification) पाया गया, जो तेजी से कोशिका वृद्धि को संचालित करने वाले जीन्स का एक समूह है। इस समूह ने यह सिद्ध कर दिया कि एक ट्यूमर जैविक रूप से आक्रामक हो सकता है और उच्च-जोखिम वाले प्रकार जैसा दिख सकता है, भले ही उसमें वह विशिष्ट फ्यूजन जीन न हो जो आमतौर पर उसे परिभाषित करता है।

शोधकर्ताओं ने उन ट्यूमर के एक समूह की भी पहचान की जो सामान्य भ्रूणीय प्रकार की तरह दिखते थे लेकिन जैविक रूप से भिन्न थे। छोटे बच्चों में पाए जाने वाले इन ट्यूमर में कैंसर वृद्धि को संचालित करने वाले मार्गों में कम उत्परिवर्तन थे और इसमें MDM2 नामक एक विशिष्ट जीन प्रवर्धन की उच्च आवृत्ति देखी गई। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि उन्हें नमूनों का एक ऐसा समूह मिला जो रैबडोमायोसार्कोमा के सांचे में फिट नहीं बैठता था। ये नमूने अन्य दुर्लभ कैंसर या ट्यूमर का मिश्रण निकले जो सामान्य, स्वस्थ कोशिकाओं से अत्यधिक दूषित थे, जिससे उन्हें वर्गीकृत करना कठिन हो गया था। इन्हें अलग करके, शोधकर्ताओं ने स्पष्ट किया कि जिसे कभी एक एकल, अस्त-व्यस्त श्रेणी माना जाता था, वह वास्तव में अलग-अलग बीमारियों का एक संग्रह था जिसे एक साथ मिला दिया गया था।

अध्ययन ने यह भी देखा कि ये नए समूह रोगी के जीवित रहने (survival) से कैसे संबंधित हैं। परिणामों ने दिखाया कि विभिन्न उप-समूहों के पास बताने के लिए बहुत अलग कहानियाँ थीं। MYOD1 उत्परिवर्तन वाला समूह और फ्यूजन-नेगेटिव लेकिन आक्रामक विशेषताओं वाला समूह, दोनों का परिणाम मानक समूह की तुलना में खराब रहा। इसके विपरीत, छोटे बच्चों के नव-परिभाषित समूह (FN1/E समूह के जेनेटिक प्रोफाइल वाले) ने मानक समूह की तुलना में उत्तरजीविता (survival) में कोई अंतर नहीं दिखाया, जो यह सुझाव देता है कि वर्तमान उपचार उनके लिए अच्छी तरह से काम कर रहे होंगे, बावजूद इसके कि उनकी जीव विज्ञान अद्वितीय है। शोधकर्ताओं ने उल्लेख किया कि फ्यूजन-पॉजिटिव ट्यूमर वाले समूह में भी एक प्रवृत्ति देखी गई जहाँ एक विशिष्ट उप-प्रकार का परिणाम दूसरे की तुलना में थोड़ा खराब था, जो इस विचार को पुख्ता करता है कि ज्ञात प्रकारों के भीतर भी, सूक्ष्म अंतर की गुंजाइश है।

यह कार्य तुरंत क्लिनिक में डॉक्टरों के इलाज को नहीं बदलता है, लेकिन यह क्षेत्र का एक बहुत स्पष्ट मानचित्र प्रदान करता है। डीएनए मिथाइलेशन को एक मार्गदर्शक के रूप में उपयोग करके, शोधकर्ताओं ने दिखाया है कि रैबडोमायोसार्कोमा एक एकल बीमारी नहीं बल्कि अलग-अलग संस्थाओं (entities) का एक संग्रह है। उन्होंने इस विचार को खारिज कर दिया कि बिना फ्यूजन जीन वाले आक्रामक दिखने वाले ट्यूमर सामान्य प्रकार के गलत निदान किए गए संस्करण थे; इसके बजाय, वे एक अद्वितीय जैविक इकाई हैं जो विभिन्न आनुवंशिक शक्तियों द्वारा संचालित होती है। उन्होंने यह भी प्रदर्शित किया कि पुराना दृश्य वर्गीकरण तंत्र, हालांकि उपयोगी है, फिर भी इन ट्यूमर की पूरी तस्वीर को पकड़ने के लिए पर्याप्त सटीक नहीं है। निष्कर्ष बताते हैं कि भविष्य में, डॉक्टर इन रासायनिक पदचिह्नों का उपयोग करके बच्चों को अधिक सटीक समूहों में वर्गीकृत कर सकेंगे, जिससे यह सुनिश्चित होगा कि जिन बच्चों में सबसे आक्रामक रूप वाली बीमारी है उन्हें गहन देखभाल मिले, जबकि कम आक्रामक रूपों वाले बच्चों को अनावश्यक विषाक्तता (toxicity) से बचाया जा सके। अध्ययन पुष्टि करता है कि ट्यूमर के आणविक निर्देशों को गहराई से देखने से वे सत्य प्रकट हो सकते हैं जिन्हें नग्न आँखें नहीं देख सकतीं, जो बच्चों के लिए इस चुनौतीपूर्ण बीमारी के लिए अधिक व्यक्तिगत और प्रभावी देखभाल की ओर एक मार्ग प्रशस्त करता है।