USP7 represents a therapeutic target for EGFR-driven and EGFR-TKI–resistance to EGFR mutations in lung cancer

फेफड़ों का कैंसर आधुनिक चिकित्सा के सबसे कठिन चुनौतियों में से एक बना हुआ है, विशेष रूप से एक प्रकार जो नॉन-स्मॉल सेल लंग कैंसर के रूप में जाना जाता है। कई रोगियों के लिए, यह बीमारी उनकी कोशिकाओं की सतह पर एक विशिष्ट प्रोटीन द्वारा संचालित होती है जिसे EGFR कहा जाता है। यह प्रोटीन एक स्विच की तरह कार्य करता है, जो जब "ऑन" स्थिति में फंस जाता है, तो कोशिका को अनियंत्रित रूप से बढ़ने और विभाजित होने का निर्देश देता है। डॉक्टरों ने इस स्विच को बंद करने के लिए शक्तिशाली दवाएं विकसित की हैं, लेकिन कैंसर अक्सर इस अवरोध को दरकिनार करने का रास्ता खोज लेता है, जिससे उपचार के बावजूद वह बढ़ता रहता है। यह समझने के लिए कि ऐसा क्यों होता है और इसे कैसे रोका जाए, वैज्ञानिकों को केवल उस स्विच से कहीं अधिक गहराई में देखने की आवश्यकता है। उन्हें उस मशीनरी को समझने की आवश्यकता है जो स्विच को स्थिर रखती है और उन छिपे हुए मार्गों को समझने की आवश्यकता है जो मुख्य मार्ग अवरुद्ध होने पर कैंसर को जीवित रहने में मदद करते हैं।

शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब इस मशीनरी के एक महत्वपूर्ण हिस्से की पहचान कर ली है। उन्होंने पाया कि एक विशिष्ट एंजाइम, जिसे वे USP7 कहते हैं, कैंसर के अस्तित्व के लिए एक मास्टर रेगुलेटर (मुख्य नियामक) के रूप में कार्य करता है। स्वस्थ कोशिकाओं में, प्रोटीन निरंतर एक नियंत्रित चक्र में बनते और टूटते रहते हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि USP7 इस चक्र में हस्तक्षेप करता है क्योंकि यह उन आणविक टैग्स को हटा देता है जो प्रोटीनों को विनाश के लिए चिह्नित करते हैं। ऐसा करके, यह दो प्रमुख प्रोटीनों को स्थिर करता है: EGFR स्विच और एक अन्य प्रोटीन जिसे c-Abl कहा जाता है, जो कैंसर कोशिका को संवाद करने और आगे बढ़ने में मदद करता है। जब USP7 मौजूद होता है, तो ये प्रोटीन स्थिर और सक्रिय रहते हैं, जिससे ट्यूमर की वृद्धि को बढ़ावा मिलता है। अध्ययन से पता चलता है कि जब वैज्ञानिक USP7 को हटा देते हैं, तो कैंसर के प्रोटीन बिखर जाते हैं, और ट्यूमर की बढ़ने और फैलने की क्षमता ध्वस्त हो जाती है।

यह जांच चालीस दो रोगियों के फेफड़ों के कैंसर के ऊतक नमूनों (टिशू सैंपल्स) को देखकर शुरू हुई। शोधकर्ताओं ने रोगियों के स्वयं के स्वस्थ ऊतकों के मुकाबले ट्यूमर ऊतक में आनुवंशिक गतिविधि की तुलना की। उन्होंने पाया कि लगभग तीन-चौथाई मामलों में, USP7 के लिए जीन सामान्य से बहुत अधिक सक्रिय था। यह उच्च स्तर की गतिविधि केवल एक यादृच्छिक घटना नहीं थी; यह आक्रामक बीमारी के संकेतों, जैसे कि कैंसर का शरीर के अन्य अंगों में फैलना और रोगी के लिए खराब भविष्यवाणियों (प्रोग्नोसिस) से मजबूती से जुड़ी हुई थी। डेटा ने सुझाव दिया कि उच्च स्तर के USP7 वाले ट्यूमर एक अधिक खतरनाक कार्यक्रम चला रहे थे, जो जीवित रहने के लिए EGFR और c-Abl प्रोटीनों पर अत्यधिक निर्भर था।

यह सिद्ध करने के लिए कि USP7 वास्तव में समस्या का कारण बन रहा है न कि केवल एक दर्शक मात्र है, वैज्ञानिकों ने प्रयोगशाला प्रयोगों का सहारा लिया। उन्होंने एक डिश में उगाए गए फेफड़ों के कैंसर की कोशिकाओं से USP7 जीन को हटाने के लिए एक सटीक आनुवंशिक उपकरण का उपयोग किया। इस एंजाइम के बिना, कैंसर कोशिकाएं अपनी संख्या बढ़ाने और आगे बढ़ने की क्षमता खो बैठीं। वे कॉलोनियां बनाने या तीन-आयामी गोले (स्फीयर्स) बनाने में सक्षम नहीं रहीं, जो इस बात के मॉडल हैं कि मानव शरीर के भीतर ट्यूमर कैसे व्यवहार करते हैं। जब शोधकर्ताओं ने इन संशोधित कोशिकाओं को चूहों में डाला, तो ट्यूमर सामान्य कैंसर कोशिकाओं द्वारा बनाए गए ट्यूमर की तुलना में काफी धीमी गति से बढ़े और बहुत छोटे रहे। इसने पुष्टि की कि कैंसर के फलने-फूलने के लिए USP7 आवश्यक है।

टीम ने आणविक विवरणों में गहराई से उतरकर यह देखा कि वास्तव में यह एंजाइम कैसे कार्य करता है। उन्होंने पाया कि USPло USP7 भौतिक रूप से EGFR प्रोटीन और c-Abl प्रोटीन दोनों को पकड़ता है। जुड़ने के बाद, यह उन यूबिक्विटिन श्रृंखलाओं (ubiquitin chains) को हटा देता है जो सामान्य रूप से इन प्रोटीनों को पुनर्चक्रित (रीसायकल) करने का संकेत देती हैं। यह एक ऐसे कर्मचारी की तरह है जो मशीन से "निस्तारण करें" (डिस्पोज ऑफ) के टैग हटा देता है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि वह संचालन में बनी रहे। क्योंकि प्रोटीनों को नष्ट नहीं किया जा सकता, इसलिए वे जमा हो जाते हैं और एक शक्तिशाली कॉम्प्लेक्स बनाते हैं जो कोशिका को निरंतर विकास के संकेत भेजता है। शोधकर्ताओं ने दिखाया कि यह कॉम्प्लेक्स कई डाउनस्ट्रीम मार्गों को सक्रिय करता है, जिनमें कोशिका विभाजन और उत्तरजीविता (सर्वाइवल) को नियंत्रित करने वाले मार्ग शामिल हैं। जब उन्होंने उन कोशिकाओं में USP7 जीन को बहाल किया जहाँ इसे हटाया गया था, तो कैंसर कोशिकाएं तुरंत अपने आक्रामक व्यवहार को पुनः प्राप्त कर लीं, जिससे सिद्ध हुआ कि यह एंजाइम ही वह लुप्त कड़ी था।

सबसे महत्वपूर्ण खोज शायद यह थी कि यह तंत्र तब भी काम करता है जब कैंसर ने मानक उपचारों के प्रति प्रतिरोध विकसित कर लिया हो। कई फेफड़ों के कैंसर वाले रोगियों में उनके EGFR जीन में उत्परिवर्तन (म्यूटेशन) होते हैं जो कैंसर को स्वतंत्र रूप से बढ़ने में मदद करते हैं, और वे अक्सर इन उत्परिवर्तित स्विचों को ब्लॉक करने के लिए डिज़ाइन की गई दवाओं का सेवन करते हैं। हालांकि, कैंसर अंततः इन दवाओं के प्रति प्रतिरोध विकसित कर लेता है। शोधकर्ताओं ने अपने सिद्धांत का परीक्षण उन सेल लाइन्स पर किया जिनमें विशिष्ट, कठिन उपचार वाले उत्परिवर्तन थे, जिसमें L858R/T790M/C797S नामक एक जटिल उत्परिवर्तन भी शामिल था। उन्होंने पाया कि इन प्रतिरोधी कोशिकाओं में भी, USP7 अभी भी EGFR और c-Abl प्रोटीनों को एक साथ थामे हुए था। जब उन्होंने USP7 को रोकने के लिए एक रासायनिक अवरोधक (इनहिबिटर) का उपयोग किया, तो सामान्य प्रोटीनों की तरह ही उत्परिवर्तित प्रोटीन भी अस्थिर हो गए और टूट गए। कैंसर कोशिकाएं बढ़ना बंद कर दीं और उनमें फैलने की क्षमता खत्म हो गई, चाहे उनमें किसी भी विशिष्ट उत्परिवर्तन का गुण हो।

अध्ययन में P5091 नामक एक विशिष्ट दवा का भी परीक्षण किया गया, जिसे USP7 को बाधित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। लैब में, इस दवा ने सामान्य और उत्परिवर्तित दोनों प्रकार की कैंसर कोशिकाओं में EGFR और c-Abl के स्तर को सफलतापूर्वक कम किया। इसने ट्यूमर की वृद्धि को उस तरह से दबाया जैसे कि एंजाइम को आनुवंशिक रूप से हटाने से होता है। यह दवा उन सांद्रता (कॉन्संट्रेशन) पर प्रभावी थी जो कोशिकाओं को तुरंत नहीं मारती हैं, जिससे पता चलता है कि यह सामान्य विषाक्तता के बजाय एक विशिष्ट कमजोरी को लक्षित करती है। शोधकर्ताओं ने गणना की कि यह दवा बहुत कम सांद्रता पर प्रभावी थी, जिसमें कुछ सेल लाइन्स एक माइक्रोमोलर जैसे निम्न स्तर पर भी प्रतिक्रिया दे रही थीं। यह इंगित करता है कि USP7 को लक्षित करना उन रोगियों के लिए एक व्यवहार्य रणनीति हो सकती है जिनका कैंसर वर्तमान उपचारों के प्रति प्रतिक्रिया देना बंद कर चुका है।

इन निष्कर्षों के निहितार्थ फेफड़ों के कैंसर के उपचार के भविष्य के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण हैं। शोध बताता है कि कैंसर की वृद्धि प्रोटीनों की स्थिरता एक महत्वपूर्ण कमजोर बिंदु है जिसे अनदेखा किया गया है। उन प्रोटीनों को स्थिर रखने वाले एंजाइम पर ध्यान केंद्रित करके, डॉक्टर कैंसर के इंजन को बंद कर सकते हैं, भले ही सामान्य स्विच जाम हों। यह अध्ययन स्थापित करता है कि USP7 एक केंद्रीय केंद्र (हब) है जो कैंसर की अनुकूलन और जीवित रहने की क्षमता का समन्वय करता है। हालांकि यह कार्य कोशिकाओं और चूहों पर किया गया था, इसके परिणाम नई दवाएं विकसित करने के लिए एक मजबूत आधार प्रदान करते हैं जो उन रोगियों की मदद कर सकती हैं जिनके पास विकल्प समाप्त हो चुके हैं। शोधकर्ता प्रस्ताव देते हैं कि इस एंजाइम को रोकना एक 'म्यूटेशन-इंडिपेंडेंट' (उत्परिवर्तन-स्वतंत्र) रणनीति हो सकती है, जिसका अर्थ है कि यह फेफड़ों के विभिन्न प्रकार के कैंसर में काम कर सकती है, जो एक ऐसी बीमारी के लिए नया रास्ता प्रदान करती है जिसे लंबे समय से ठीक करना कठिन रहा है।