Metastatic Cancers Exploit Vagal Sensory Neurons and Neural Repair Programs to Colonize New Tissues

अपने शरीर की कल्पना एक हलचल भरे शहर के रूप में करें, जो लगातार निर्माण और मरम्मत के अधीन है। जब कोई इमारत क्षतिग्रस्त हो जाती है, तो शहर एक विशेष मरम्मत दल भेजता है: निर्माण कार्यकर्ता, इलेक्ट्रीशियन और प्लंबर जो टूटे हुए पाइपों को ठीक करने और दीवारों को फिर से बनाने के लिए साइट पर दौड़ पड़ते हैं। मानव शरीर में, इस मरम्मत दल का प्रबंधन तंत्रिका तंत्र (nervous system) द्वारा किया जाता है, विशेष रूप से संवेदी तंत्रिकाओं (sensory nerves) द्वारा, जो शहर के अलार्म सिस्टम और प्रोजेक्ट मैनेजर के रूप में कार्य करती हैं। ये नसें केवल दर्द ही महसूस नहीं करतीं; वे कुछ गलत होने पर प्रतिरक्षा कोशिकाओं (immune cells) और अन्य ऊतकों को ठीक करने के लिए आदेश भी चिल्लाकर देती हैं। आमतौर पर, यह एक अच्छी बात है—यह किसी कट या खरोंच के बाद हमें जीवित रखने में मदद करती है। लेकिन क्या होगा यदि कोई अपराधी गिरोह शहर को यह विश्वास दिलाने में कामयाब हो जाए कि कोई आपदा आई है, भले ही वास्तव में कोई नुकसान न हुआ हो? यदि वे अलार्म सिस्टम को हैक कर सकें, तो वे मरम्मत दल को टूटे हुए पाइप को ठीक करने के बजाय अपने लिए एक गुप्त किला बनाने के लिए बुला सकते हैं। यह कैंसर मेटास्टेसिस (cancer metastasis) की भयानक वास्तविकता है, जहाँ रोगग्रस्त कोशिकाएं नए अंगों में नया घर बनाने के प्रयास में रक्तप्रवाह के माध्यम से यात्रा करती हैं। लंबे समय तक, वैज्ञानिक जानते थे कि ये कोशिकाएं पुलिस (प्रतिरक्षा प्रणाली) से छिपने में माहिर हैं, लेकिन वे पूरी तरह से यह नहीं समझ पाए थे कि वे एक बिल्कुल नए, विदेशी पड़ोस में जीवित रहने और बढ़ने में कैसे सफल होती हैं।

शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब खोजा है कि मेटास्टैटिक कैंसर कोशिकाएं वास्तव में 'मास्टर हैकर्स' हैं। उन्होंने पाया कि कैंसर कोशिकाएं नए ऊतकों, विशेष रूप से फेफड़ों में, बसने के लिए शरीर के अपने "मरम्मत कार्यक्रम" (repair program) का फायदा उठाती हैं। अध्ययन से पता चलता है कि कैंसर कोशिकाएं वेगल संवेदी तंत्रिकाओं (vagal sensory nerves)—वे नसें जो हमारे आंतरिक अंगों की निगरानी करती हैं—को यह विश्वास दिलाने के लिए कि ऊतक घायल है, एक विशिष्ट आणविक "हैंडशेक" का उपयोग करती हैं। एक बार जब नसें मूर्ख बन जाती हैं, तो वे एक मरम्मत कार्यक्रम को सक्रिय करती हैं जो आमतौर पर घावों को भरने में मदद करता है। शरीर को ठीक करने के बजाय, यह कार्यक्रम गलती से कैंसर के लिए एक सुरक्षित ठिकाना बना देता है, जो इसे बढ़ने के लिए आवश्यक भोजन और आश्रय प्रदान करता है। शोधकर्ताओं ने एक प्रमुख प्रोटीन की पहचान की, जिसे NINJ1 कहा जाता है, जो वह उपकरण है जिसका उपयोग कैंसर इस काम को अंजाम देने के लिए करता है। इस प्रोटीन को रोकने से, वे कैंसर को नसों को धोखा देने से रोकने और चूहों में मेटास्टेसिस की वृद्धि को काफी कम करने में सक्षम रहे। यह सुझाव देता है कि शरीर की अपनी उपचार प्रक्रिया, जब कैंसर द्वारा हाईजैक की जाती है, वही कारण हो सकती है जिससे बीमारी फैलती है, और इस हाईजैकिंग को रोकना कैंसर से लड़ने का एक शक्तिशाली नया तरीका हो सकता है।

द ग्रेट हाइस्ट: कैंसर शरीर के मरम्मत दल को कैसे धोखा देता है

फेफड़ों को शरीर के शहर के एक उच्च-सुरक्षा वाले पड़ोस के रूपके रूप में सोचें। जब कैंसर कोशिकाएं वहां पहुंचती हैं, तो वे एक घर में घुसने की कोशिश करने वाले छोटे, अदृश्य चोरों की तरह होती हैं। अधिकांश समय, पड़ोस इतनी अच्छी तरह से सुरक्षित होता है कि चोर पकड़े जाते हैं या कोई भी नुकसान पहुँचाने से पहले ही भूख से मर जाते हैं। यही कारण है कि मेटास्टेसिस (कैंसर का प्रसार) इतना अक्षम है; एक नए अंग में पहुँचने वाली 99% से अधिक कैंसर कोशिकाएं तुरंत मर जाती हैं। लेकिन जो कुछ जीवित बच जाते हैं, वे परम उत्तरजीवी होते हैं। वे केवल छिपते नहीं हैं; वे सक्रिय रूप से स्थानीय पुलिस और निर्माण टीमों को अपने लिए एक किला बनाने में मदद करने के लिए भर्ती करते हैं।

इस अध्ययन के शोधकर्ताओं ने खोजा कि ये उत्तरजीवी यह जानने में सक्षम हैं कि किसे बुलाना है। वे वेगल संवेदी तंत्रिकाओं (vagal sensory nerves) को लक्षित करते हैं। आप इन नसों को पड़ोस के "आंतरिक अलार्म सिस्टम" के रूप में सोच सकते हैं। वे फेफड़ों की निरंतर निगरानी करते रहते हैं, और जब भी उन्हें किसी चोट, जैसे कि कट या संक्रमण का आभास होता है, तो वे "मदद!" चिल्लाने और मरम्मत दल (प्रतिरक्षा कोशिकाएं और विकास कारक) को भेजने के लिए तैयार रहते हैं।

हालाँकि, कैंसर कोशिकाएं घायल नहीं हैं। वे केवल आक्रमणकारी हैं। तो, वे अलार्म बजने का कारण कैसे बनती हैं? अध्ययन में पाया गया कि कैंसर कोशिकाएं NINJ1 (Nerve Injury-Induced Protein 1) नामक प्रोटीन का उपयोग एक भेष के रूप में करती हैं। NINJ1 सामान्य रूप से संवेदी तंत्रिकाओं पर पाया जाता है और इसका उपयोग यह संकेत देने के लिए किया जाता है कि तंत्रिका को चोट लगी है, जिससे मरम्मत प्रक्रिया शुरू होती है। कैंसर कोशिकाएं भी NINJ1 से ढकी होती हैं। जब एक कैंसर कोशिका वेगल तंत्रिका से टकराती है, तो कोशिका पर मौजूद NINJ1, तंत्रिका कोशिका पर मौजूद NINJ1 को पकड़ लेता है। यह एक "हाई-फाइव" की तरह है जो कहता है, "हे, हम घायल हैं! मदद भेजो!"

यह "हाई-फाइव" पूरे डकैती की कुंजी है। यह तंत्रिका को यह विश्वास दिलाने के लिए मूर्ख बनाता है कि फेफड़ों का ऊतक क्षतिग्रस्त है। इसके बाद तंत्रिका अपने मरम्मत कार्यक्रम को सक्रिय करती है, जिसमें शामिल हैं:

1. निर्माण दल को बुलाना: तंत्रिका आस-पास की कोशिकाओं, जैसे मैक्रोफेज (प्रतिरक्षा कोशिकाएं जो सफाई दल के रूप में कार्य करती हैं) और फाइब्रोब्लास्ट (कोशिकाएं जो ऊतक बनाती हैं) को विकास कारक (growth factors) छोड़ने का संकेत देती है।
2. एक किला बनाना: ये विकास कारक उर्वरक की तरह कार्य करते हैं, जो कैंसर कोशिकाओं को भोजन देते हैं और उन्हें तेजी से बढ़ने में मदद करते हैं।

शोधकर्ताओं ने चूहों में वेगल तंत्रिकाओं को हटाकर या NINJ1 प्रोटीन को रोककर इसका परीक्षण किया। जब उन्होंने ऐसा किया, तो कैंसर कोशिकाएं तंत्रिकाओं को धोखा नहीं दे सकीं, मरम्मत दल कभी नहीं आया, और कैंसर कोशिकाएं भूख से मर गईं। यह मेलानोमा (त्वचा का कैंसर) और स्तन कैंसर सहित कई प्रकार के कैंसर में हुआ, जो यह सुझाव देता है कि यह कई अलग-अलग प्रकार के ट्यूमर द्वारा उपयोग की जाने वाली एक सामान्य चाल है।

आणविक "हैंडशेक" और मरम्मत स्विच

यह ठीक से कैसे काम करता है, इसे समझने के लिए वैज्ञानिकों ने आणविक विवरणों को देखा। उन्होंने पाया कि NINJ1 केवल एक साधारण गोंद नहीं है; यह एक स्विच है। जब कैंसर कोशिका और तंत्रिका कोशिका NINJ1 के माध्यम से स्पर्श करती है, तो यह कैंसर कोशिका के भीतर β-catenin नामक स्विच को चालू कर देता है।

कल्पना कीजिए कि β-catenin कोशिका के "विकास इंजन" के रूप में है। सामान्य रूप से, इस इंजन को बंद रखा जाता है या नष्ट कर दिया जाता है ताकि कोशिका अनियंत्रित रूप से न बढ़े। लेकिन जब NINJ1 हैंडशेक होता है, तो यह उन हिस्सों को पकड़ लेता है जो आमतौर पर β-catenin को तोड़ देते हैं और उन्हें छिपा देता है। इससे विकास इंजन पूरी गति से चलता रहता है।

इंजन चलने के साथ, कैंसर कोशिका अपना व्यक्तित्व बदल लेती है। यह एक नियमित कोशिका की तरह व्यवहार करना बंद कर देती है और एक "स्टेम सेल" (stem cell)—एक सुपर-सेल जो बढ़ने और अनुकूलन करने में बहुत अच्छी है—के रूप में कार्य करने लगती है। यह नई अवस्था कैंसर कोशिका को मरम्मत दल द्वारा जारी किए गए विकास कारकों के प्रति अविश्वसनीय रूप से संवेदनशील बना देती है। कैंसर कोशिका फिर इन विकास संकेतों को खा लेती है, तेजी से गुणा करती है और ट्यूमर बनाती है।

अध्ययन ने दिखाया कि यह प्रक्रिया एक दोतरफा रास्ता है। कैंसर कोशिका केवल लेती नहीं है; वह देती भी है। तंत्रिका को सक्रिय करके, कैंसर कोशिका वास्तव में तंत्रिका को ट्यूमर की ओर अधिक शाखाएं (neurites) उगाने के लिए प्रेरित करती है। यह एक सहजीवी संबंध है जहाँ कैंसर अपने अस्तित्व के लिए तंत्रिका की मरम्मत की प्रवृत्तियों का उपयोग करता है।

वैज्ञानिकों ने क्या किया (और क्या नहीं किया)

शोधकर्ताओं ने केवल अनुमान नहीं लगाया कि यह हो रहा है; उन्होंने चूहों में प्रयोगों की एक श्रृंखला के माध्यम से इसे सिद्ध किया।

• तारों को काटना: उन्होंने फेफड़ों के एक तरफ वेगल तंत्रिकाओं को सर्जिकल रूप से काट दिया और दूसरी तरफ को वैसे ही छोड़ दिया। जिस तरफ तंत्रिकाएँ थीं, वहां कैंसर का विकास बहुत अधिक था, जबकि बिना तंत्रिका वाली तरफ कम था।
• अलार्म बंद करना: उन्होंने उन विशिष्ट संवेदी तंत्रिकाओं को हटाने के लिए दवाओं और आनुवंशिक युक्तियों का उपयोग किया जो फेफड़ों में रहती हैं। जब ये नसें चली गईं, तो कैंसर बढ़ नहीं सका।
• हैंडशेक को रोकना: उन्होंने NINJ1 प्रोटीन को ब्लॉक करने के लिए एंटीबॉडी और विशेष पेप्टाइड्स (छोटे प्रोटीन के टुकड़े) का उपयोग किया। जब उन्होंने NINJ1 को ब्लॉक किया, तो कैंसर कोशिकाएं तंत्रिकाओं से नहीं जुड़ सकीं और ट्यूमर बढ़ना बंद हो गया।
• "क्या होगा अगर" परीक्षण: उन्होंने ऐसी कैंसर कोशिकाएं बनाईं जिनमें NINJ1 जीन गायब था। ये "टूटी हुई" कैंसर कोशिकाएं तंत्रिकाओं को धोखा नहीं दे सकीं और फेफड़ों में बढ़ने में विफल रहीं। लेकिन जब उन्होंने जीन को ठीक किया, तो कैंसर कोशिकाएं फिर से तंत्रिकाओं को धोखा देने में सक्षम हो गईं और बढ़ने लगीं।

अध्ययन में मानव डेटा को भी देखा गया और पाया गया कि मनुष्यों में कैंसर के दौरान NINJ1 अक्सर उच्च स्तर पर होता है, जो बताता है कि यह केवल चूहों की समस्या नहीं है। हालाँकि, शोधकर्ता सावधानीपूर्वक नोट करते हैं कि उनका अधिकांश कार्य चूहों में प्रायोगिक मेटास्टेसिस (जहाँ कैंसर कोशिकाओं को सीधे रक्तप्रवाह में इंजेक्ट किया जाता है) पर किया गया था। उन्होंने अभी तक यह सिद्ध नहीं किया है कि यह मनुष्यों में प्राथमिक स्थल से बढ़ने वाले स्वतःस्फूर्त ट्यूमर (spontaneous tumors) में बिल्कुल इसी तरह होता है, लेकिन जो तंत्र उन्होंने खोजा है वह विभिन्न प्रकार के कैंसर में बहुत मजबूत और सुसंगत है।

यह क्यों महत्वपूर्ण है

यह खोज कैंसर के बारे में हमारी सोच को बदल देती है। लंबे समय तक, हमने तंत्रिकाओं को केवल संदेशवाहक या दर्द का पता लगाने वाले के रूप में माना। यह शोध पत्र दिखाता है कि नसें ट्यूमर के जीवन में सक्रिय भागीदार हैं, और कैंसर कोशिकाएं जीवित रहने के लिए शरीर के अपने उपचार तंत्र को हाईजैक करने में सक्षम हैं।

सबसे रोमांचक बात यह है कि यह "हाईजैकिंग" एक विशिष्ट प्रोटीन, NINJ1 पर निर्भर करती। क्योंकि NINJ1 एक प्रोटीन है, इसलिए यह एक लक्ष्य है। शोधकर्ताओं ने दिखाया कि एंटीबॉडी या पेप्टाइड के साथ इसे रोकना चूहों में बहुत प्रभावी रहा। यह सुझाव देता है कि भविष्य में, डॉक्टर मरीजों को NINJ1 को ब्लॉक करने वाली दवा दे सकते हैं, जो प्रभावी रूप से कैंसर के मरम्मत दल के साथ संबंध को काट देगी। यदि कैंसर तंत्रिकाओं को धोखा नहीं दे पाता है, तो वह अपना किला नहीं बना पाएगा, और उसे मारना बहुत आसान हो सकता है।

यह कुछ ऐसा है जैसे यह महसूस करना कि चोर केवल घुसपैठ नहीं कर रहे हैं; वे दरवाजे की घंटी बजा रहे हैं और घर के मालिक से उनके लिए दरवाजा खोलने के लिए कह रहे हैं। यदि हम दरवाजे का कोड बदल सकें ताकि चोर घंटी न बजा सकें, तो घर का मालिक सुरक्षित रहेगा और चोर बाहर ही रह जाएंगे। यह अध्ययन हमें एक नया कोड देता है जिसे आज़माया जा सकता है।