CRISPR/Cas9-mediated miR-155 knockout suppresses glioblastoma cell proliferation through TP53INP1/p53/p21 activation

कल्पना कीजिए कि आपका शरीर एक हलचल भरा शहर है, और उस शहर के भीतर, हर कोशिका एक कार्यकर्ता है जिसका एक विशिष्ट कार्य है। कभी-कभी, एक कार्यकर्ता को एक खराब निर्देश पुस्तिका मिलती है जो उन्हें "रुकें" के संकेतों को अनदेखा करने और अनंत काल तक गुणा करते रहने के लिए कहती है। जब ऐसा होता है, तो मस्तिष्क में यह एक बहुत ही खतरनाक, तेजी से बढ़ने वाली भीड़ पैदा करता है जिसे ग्लियोब्लास्टोमा (glioblastoma) कहा जाता है। वैज्ञानिक इस भीड़ को बढ़ने से रोकने के तरीके खोजने की कोशिश कर रहे हैं। वे एक उपकरण के रूप में एक सूक्ष्म अणु (molecule) को देखते हैं जिसे माइक्रो-आरएनए (microRNA) कहा जाता है। माइक्रो-आरएनए को शहर के "संपादकों" या "ट्रैफिक नियंत्रकों" के रूप में सोचें। वे सड़कें या इमारतें नहीं बनाते हैं; इसके बजाय, वे एक क्लिपबोर्ड पकड़ते हैं और अन्य जीनों को बताते हैं कि कब कड़ी मेहनत करनी है और कब ब्रेक लेना है। एक विशिष्ट संपादक, जिसका नाम miR-155 है, मस्तिष्क के ट्यूमर में एक अराजक ट्रैफिक पुलिसकर्मी की तरह काम कर रहा है, जो अक्सर खराब कोशिकाओं को चलते रहने, तेजी से जाने और नियमों को अनदेखा करने के लिए कहता है। लेकिन वैज्ञानिक पूरी तरह से आश्वस्त नहीं थे कि इस एक संपादक को रोकने से क्या वास्तव में ट्यूमर रुक जाएगा, या ट्यूमर बहुत स्मार्ट है और वह कोई दूसरा रास्ता निकाल लेगा।

इस अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने केवल अनुमान लगाना छोड़ दिया और संपादन (editing) करना शुरू कर दिया। उन्होंने एक शक्तिशाली जेनेटिक टूल का उपयोग किया जिसे CRISPR/Cas9 कहा जाता है, जो आणविक कैंची (molecular scissors) की तरह काम करता है, ताकि दो अलग-अलग प्रकार की मस्तिष्क ट्यूमर कोशिकाओं में miR-155 बनाने वाले विशिष्ट जीन को स्थायी रूप से काट दिया जाए। वे यह देखना चाहते थे कि जब इन कोशिकाओं ने अपने "अराजक संपादक" को हमेशा के लिए खो दिया, तो क्या हुआ, न कि केवल अस्थायी रूप से। उन्होंने पाया कि जब उन्होंने miR-155 को काट दिया, तो ट्यूमर कोशिकाएं केवल थोड़ी धीमी नहीं हुईं; बल्कि उन्होंने जोर से ब्रेक लगाया। कोशिकाएं उतनी तेजी से गुणा नहीं हुईं, और उन्होंने एक "स्व-जांच" प्रणाली चालू कर दी जो कोशिका को बताती है कि विभाजन रोकना है। इस प्रणाली में एक प्रसिद्ध प्रोटीन शामिल है जिसे p53 (जिसे अक्सर "जीनोम का रक्षक" कहा जाता है) और उसके सहायक TP53INP1 और p21 कहते हैं। यह ऐसा है जैसे, अराजक संपादक के बिना, कोशिकाओं ने आखिरकार अलार्म की घंटी सुनी और तय किया कि वे बैठ जाएं और ब्रेक लें।

हालाँकि, कहानी यहाँ और भी दिलचस्प हो जाती है क्योंकि परीक्षण किए गए दो प्रकार के ट्यूमर कोशिकाओं ने एक ही संपादन पर अलग तरह से प्रतिक्रिया दी। जबकि दोनों प्रकार की कोशिकाएं बढ़ने की गति धीमी हो गई, लेकिन उन्होंने अपनी "व्यक्तित्व" को एक ही तरह से नहीं बदला। एक प्रकार की कोशिका (T98G) ने चीजों से चिपके रहने या इधर-उधर घूमने की अपनी क्षमता खो दी, जबकि दूसरी कोशिका (U87) ने अपनी गति करने की आदतों में उतना बदलाव नहीं दिखाया। शोधकर्ताओं ने पाया कि हालांकि miR-155 को हटाना कोशिकाओं को बढ़ने से रोकने का एक शानदार तरीका था, लेकिन यह पूरी तरह से उन्हें हर दूसरे तरीके से "बुरा" होने से नहीं रोक सका, जैसे कि नए क्षेत्रों में घुसपै avanzar करना। यह ड्राइविंग लाइसेंस छीनने जैसा है: कार आगे तो नहीं बढ़ती, लेकिन इंजन अभी भी चालू हो सकता है, और यदि धक्का दिया जाए तो कार थोड़ा लुढ़क भी सकती है।

जेनेटिक कैंची की कहानी

तो, वैज्ञानिकों ने वास्तव में क्या किया? उन्होंने दो प्रसिद्ध मस्तिष्क ट्यूमर सेल लाइन्स, जिन्हें U87 और T98G कहा जाता है, लीं और उन्हें CRISPR/Cas9 का उपयोग करके एक स्थायी मेकओवर दिया। इन कोशिकाओं को एक ही शहर के दो अलग-अलग मोहल्लों के रूप में सोचें। शोधकर्ताओं ने miR-155 के लिए विशिष्ट डीएनए निर्देशों को काटने के लिए अपनी आणविक कैंची का उपयोग किया। उन्होंने केवल आवाज कम नहीं की; उन्होंने पूरे स्पीकर को ही हटा दिया। उन्होंने "नॉकआउट" संस्करण बनाए, जिसका अर्थ है कि उनमें शून्य miR-155 था।

एक बार जब उनके पास ये नए, संपादित कोशिकाएं आ गईं, तो उन्होंने उन्हें परखने के लिए रखा। सबसे पहले, उन्होंने जांचा कि क्या कोशिकाएं अभी भी जीवित और खुश थीं। उत्तर था—नहीं। बिना miR-155 वाली कोशिकाएं जीवित रहने और बढ़ने में बहुत कम सक्षम थीं। जब वैज्ञानिकों ने देखा कि कितनी नई कोशिका कॉलोनियां बन सकती हैं, तो संपादित कोशिकाएं सामान्य कोशिकाओं की तुलना में बहुत खराब प्रदर्शन कर रही थीं। यह ऐसा था जैसे कोशिकाओं ने एक नया मोहल्ला बनाने की महत्वाकांक्षा खो दी हो।

यह समझने के लिए कि यह क्यों हो रहा था, शोधकर्ताओं ने तकनीक का उपयोग करके कोशिकाओं की आंतरिक "निर्देश पुस्तिकाओं" को पढ़ा, जिसे RNA सीक्वेंसिंग कहा जाता है। यह कोशिका के पुस्तकालय के प्रत्येक पृष्ठ को पढ़ने जैसा है कि कौन सी किताबें अधिक पढ़ी जा रही हैं और किनको अनदेखा किया जा रहा है। उन्होंने पाया कि miR-155 को हटाने से हजारों जीन बदल गए। लेकिन यहाँ सबसे दिलचस्प बात है: भले ही दो प्रकार की कोशिकाओं (U87 और T98G) ने अपने पुस्तकालयओं को अलग-अलग तरीकों से बदला, लेकिन वे दोनों एक प्रमुख कहानी पर सहमत थे।

दोनों प्रकार की कोशिकाओं में, miR-155 को हटाने से विशिष्ट "रोक" संकेत सक्रिय हो गए। शोधकर्ताओं ने पाया कि एक जीन जिसे TP53INP1 कहा जाता है, अचानक बहुत सक्रिय हो गया। TP53INP1 को बॉस, p53 को जगाने वाले एक फोरमैन के रूप में सोचें। एक बार जब p53 जाग जाता है, तो वह p21 नामक एक सुरक्षा गार्ड को बुलाता है। यह सुरक्षा गार्ड p21 कोशिका के "इंजन शुरू करें" बटन के सामने खड़ा हो जाता है और कोशिका को विभाजित होने से रोकता है। शोधकर्ताओं ने देखा कि संपादित कोशिकाओं में, TP53INP1, p53 और p21 सभी ओवरटाइम काम कर रहे थे। उन्होंने यह भी देखा कि कोशिकाएं अधिक "आत्महत्या संकेत" (Bax) का उत्पादन करने लगीं और कम "उत्तरजीविता संकेत" (Bcl-2) का, जिससे कोशिकाएं अधिक नाजुक हो गईं और उनके जीवित रहने की संभावना कम हो गई।

ट्विस्ट: सभी कोशिकाएं एक जैसी नहीं हैं

जबकि "बढ़ना बंद करने" का संकेत दोनों प्रकार की कोशिकाओं में सुसंगत था, अन्य परिवर्तन मिले-जुले थे। शोधकर्ता जानना चाहते थे कि क्या miR-155 को हटाने से कोशिकाएं "घातक" (malignant) होना भी बंद कर देंगी—यानी, क्या वे नए क्षेत्रों में घुसपै avanzar करने या स्टेम सेल की तरह कार्य करने की क्षमता खो देंगी?

परिणाम थोड़े आश्चर्यजनक थे। T98G कोशिकाओं में, miR-155 को हटाने से उन्होंने अपने कई "बुरे गुणों" को खो दिया। उन्होंने उन प्रोटीनों का उत्पादन कम कर दिया जो उन्हें हिलने-डुलने और आकार बदलने में मदद करते हैं (जैसे Twist, Snail, और Vimentin)। यह ऐसा था जैसे T98G कोशिकाओं ने अचानक सामान्य, शांत नागरिक बनने का निर्णय लिया हो। हालाँकि, U87 कोशिकाओं ने इस संबंध में उतना बदलाव नहीं दिखाया। वे अभी भी अपने कई "बुरे" प्रोटीनों को पकड़े हुए थे, जिसमें केवल एक (TWIST) ने स्पष्ट गिरावट दिखाई।

जब उन्होंने कोशिकाओं के हिलने और घुसपै avanzar करने की क्षमता का परीक्षण किया, तो परिणाम फिर से असमान थे। दोनों प्रकार की कोशिकाएं थोड़ी धीमी गति से चलीं, लेकिन T98G कोशिकाएं घुसपै avanzar करना बिल्कुल बंद नहीं कर पाईं, जबकि U87 कोशिकाएं रुक गईं। यह सुझाव देता है कि हालांकि miR-155 को हटाना कोशिकाओं के बढ़ने को रोकने का एक शक्तिशाली तरीका है, लेकिन यह स्वचालित रूप से ट्यूमर की अन्य सभी समस्याओं को ठीक नहीं करता है। कोशिकाएं अभी भी नए स्थानों में रेंगने में सक्षम हो सकती हैं, भले ही वे उतनी तेजी से बढ़ नहीं रही हों।

बड़े परिदृश्य के लिए इसका क्या अर्थ है

इस अध्ययन का मुख्य निष्कर्ष यह है कि miR-155 इन मस्तिष्क ट्यूमर कोशिकाओं को व्यस्त रखने और गुणा करने में एक प्रमुख खिलाड़ी है। जब आप इसे स्थायी रूप से हटा देते हैं, तो कोशिकाएं जोर से ब्रेक लगा देती हैं क्योंकि वे TP53INP1, p53 और p21 से जुड़ी एक शक्तिशाली "रोक" प्रणाली को सक्रिय कर देती हैं। यह एक बड़ी बात है क्योंकि यह दर्शाता है कि इस विशिष्ट अणु को लक्षित करना ट्यूमर को धीमा करने का एक तरीका हो सकता है।

हालाँकि, अध्ययन यह भी सुझाव देता है कि यह कोई जादुई समाधान नहीं है जो सब कुछ ठीक कर देता है। कोशिकाएं सभी एक जैसा व्यवहार नहीं करती थीं, और उन्होंने अपनी खतरनाक होने की क्षमता पूरी तरह से नहीं खोई। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि उनके प्रयोग एक लैब डिश में किए गए थे, बिना वास्तविक मानव शरीर (जैसे प्रतिरक्षा प्रणाली) के जटिल वातावरण के। इसलिए, जबकि परिणाम इस बात को समझने के लिए बहुत आशाजनक हैं कि ये कोशिकाएं कैसे काम करती हैं, वे केवल पहला कदम हैं। अध्ययन बताता है कि यदि हम इस ज्ञान का उपयोग रोगियों के इलाज के लिए करना चाहते हैं, तो हमें ट्यूमर के उन हिस्सों को संभालने के लिए अन्य उपचारों के साथ इस जानकारी को जोड़ने की आवश्यकता हो सकती है जो अभी भी हिलना-डुलना जारी रखते हैं।

संक्षेप में, वैज्ञानिकों ने एक अराजक संपादक को काटने के लिए जेनेटिक कैंची का उपयोग किया, और परिणाम यह हुआ कि ट्यूमर कोशिकाओं ने आखिरकार "रुकें" के संकेतों को सुन लिया। लेकिन जीवन की तरह ही, विकास को रोकना लड़ाई का केवल एक हिस्सा है; कोशिकाओं के पास अभी भी कुछ चालें बची हैं, और वैज्ञानिकों को उन चालों को भी रोकने का तरीका खोजने के लिए काम करना जारी रखना होगा।