Apigenin is a direct small-molecule inhibitor of LAG-3 that synergizes with PD-L1 blockade for cancer immunotherapy

मानव प्रतिरक्षा प्रणाली एक परिष्कृत रक्षा बल है, जो शरीर की निरंतर गश्त करती रहती है ताकि वायरस और कैंसर कोशिकाओं जैसे हमलावरों की पहचान कर उन्हें नष्ट किया जा सके। इस शक्तिशाली सेना को अनजाने में स्वस्थ ऊतकों पर हमला करने से रोकने के लिए, शरीर "ब्रेक" की एक श्रृंखला का उपयोग करता है जिन्हें चेकपॉइंट्स कहा जाता है। ये प्रतिरक्षा कोशिकाओं की सतह पर विशेष प्रोटीन होते हैं जो स्टॉप साइन (रोकने के संकेत) की तरह कार्य करते हैं, जो कोशिकाओं को तब रुकने या धीमा होने का निर्देश देते हैं जब वे कुछ संकेतों का सामना करती हैं। कैंसर कोशिकाएं चतुर होती हैं; वे अक्सर इन ब्रेकों को खुद दबाना सीख लेती हैं, जिससे वे प्रभावी रूप से प्रतिरक्षा प्रणाली को उन्हें अनदेखा करने के लिए धोखा दे देती हैं। हाल के वर्षों में, डॉक्टरों ने शक्तिशाली दवाएं विकसित की हैं, जो मुख्य रूप से एंटीबॉडी के रूप में होती हैं, जो इन ब्रेकों को मुक्त करती हैं। प्रतिरक्षा कोशिकाओं को रुकने का संकेत देने वाले संकेतों को रोककर, ये दवाएं शरीर की प्राकृतिक रक्षा प्रणाली को ट्यूमर पर हमला करने की अनुमति देती हैं। इस दृष्टिकोण ने कई प्रकार के कैंसर के उपचार को बदल दिया है, फिर भी यह हर किसी के लिए काम नहीं करता है, और ये दवाएं महंगी और प्रशासित करने में कठिन हो सकती हैं। वैज्ञानिक अब इन ब्रेकों को मुक्त करने के नए तरीकों की तलाश कर रहे हैं, इस उम्मीद में कि वे सरल, अधिक सुलभ उपकरण पा सकें जो मौजूदा उपचारों के साथ मिलकर काम कर सकें ताकि अधिक रोगियों की मदद की जा सके।

शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस काम के लिए एक आशाजनक नए उम्मीदवार की पहचान की है: एपिजेनिन (apigenin), जो पार्सले, अजवाइन और संतरे जैसे कई सामान्य फलों और सब्जियों में पाया जाने वाला एक प्राकृतिक यौगिक है। हालांकि एपिजेनिन लंबे समय से अपने संभावित स्वास्थ्य लाभों के लिए जाना जाता रहा है, यह अध्ययन एक विशिष्ट, प्रत्यक्ष तंत्र प्रकट करता है जिसके द्वारा यह कार्य करता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि एपिजेनिन एक छोटा अणु (small molecule) है जो प्रतिरक्षा प्रणाली के सबसे महत्वपूर्ण ब्रेकों में से एक, एक प्रोटीन जिसे LAG-3 कहा जाता है, से भौतिक रूप से जुड़ता है। इस प्रोटीन से सीधे जुड़कर, एपिजेनिन इसे "रुकने" का संकेत प्राप्त करने से रोकता है, जिससे प्रभावी रूप से ब्रेक मुक्त हो जाता है और प्रतिरक्षा कोशिकाओं को सक्रिय रहने की अनुमति मिलती है। यह खोज महत्वपूर्ण है क्योंकि, अब तक, LAG-3 को केवल बड़े, जटिल एंटीबॉडी दवाओं के साथ ही ब्लॉक करना संभव था। यह खोज कि एक छोटा, प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला अणु वही काम कर सकता है, कैंसर चिकित्सा के लिए एक नया द्वार खोलती है, जो यह सुझाव देती है कि मौखिक दवाओं को अंततः मौजूदा एंटीबॉडी उपचारों के साथ जोड़ा जा सकता है ताकि ट्यूमर के खिलाफ अधिक शक्तिशाली रक्षा बनाई जा सके।

इस खोज की यात्रा तीस फ्लेवोनोइड्स (flavonoids) के एक पुस्तकालय के व्यवस्थित खोज के साथ शुरू हुई, जो पौधों के यौगिकों का एक वर्ग है जिसमें एपिजेनिन भी शामिल है। शोधकर्ताओं ने प्रत्येक का परीक्षण यह देखने के लिए किया कि क्या वह LAG-3 प्रोटीन और उसके साथी, एक अणु जिसे MHCII कहा जाता है, के बीच के संबंध को बाधित कर सकता है। यह संबंध वह विशिष्ट 'हैंडशेक' है जो प्रतिरक्षा ब्रेक को सक्रिय करने की अनुमति देता है। एक संवेदनशील प्रयोगशाला परीक्षण का उपयोग करते हुए, उन्होंने पाया कि नौ यौगिक इस संपर्क में हस्तक्षेप कर सकते थे, लेकिन एपिजेनिन एक विशेष रूप से प्रभावी व्यवधानकर्ता के रूप में उभरा। टीम ने यह भी मानचित्रित किया कि एपिजेनिन किस सटीक आकार में LAG-3 प्रोटीन पर फिट बैठता है। उन्होंने पाया कि यह प्रोटीन की सतह पर एक विशिष्ट पॉकेट (pocket) में बैठता है, जो कि उस स्थान से अलग है जहाँ अन्य ज्ञात दवाएं जुड़ती हैं। यह विशिष्ट फिट स्पष्ट करता है कि एपिजेनिन अन्य प्रतिरक्षा मार्गों, जैसे कि PD-L1 प्रोटीन से जुड़े मार्ग, में हस्तक्षेप किए बिना लक्षित क्यों करता है।

यह सुनिश्चित करने के लिए कि एपिजेनिन वास्तव में प्रोटीन से जुड़ रहा है और केवल कोशिकाओं में सामान्य तनाव पैदा नहीं कर रहा है, शोधकर्ताओं ने फोटोएफिनिटी लेबलिंग (photoaffinity labeling) नामक तकनीक का उपयोग किया। उन्होंने एपिजेनिन के अणु का एक संशोधित संस्करण बनाया जो प्रकाश के संपर्क में आने पर जो कुछ भी छूता है उससे स्थायी रूप से चिपक सकता है। जब उन्होंने संशोधित अणु को प्रतिरक्षा कोशिकाओं में पेश किया और उन पर प्रकाश डाला, तो वे उन प्रोटीनों को बाहर निकालने में सक्षम थे जिन्हें उसने पकड़ा था। परिणामों ने दिखाया कि LAG- में LAG-3 प्राथमिक लक्ष्य था, जिससे पुष्टि हुई कि एपिजेनिन जीवित कोशिकाओं के भीतर सीधे प्रतिरक्षा ब्रेक के साथ जुड़ता है। हालांकि, शोधकर्ताओं को एक व्यावहारिक बाधा का भी सामना करना पड़ा: एपिजेनिन पानी में अच्छी तरह से नहीं घुलता है, जिससे प्रयोगों में भ्रामक परिणाम मिल सकते हैं जहाँ यौगिक गुच्छे बना लेता है और उच्च खुराक पर कोशिकाओं को नुकसान पहुँचाता है। इसे हल करने के लिए, उन्होंने एक विशेष फॉर्मूलेशन विकसित किया जो एपिजेनिन को घुले हुए और स्थिर रखता है। इस फॉर्मूलेशन ने उन्हें उस सांद्रता (concentration) पर यौगिक का परीक्षण करने की अनुमति दी जो कोशिकाओं के लिए सुरक्षित थी, जिससे इसकी वास्तविक क्षमता का पता चला कि यह विषाक्तता पैदा किए बिना प्रतिरक्षा प्रणाली को सक्रिय कर सकता है।

इस नए दृष्टिकोण की शक्ति का परीक्षण एपिजेनिन के फॉर्मूलेशन को डुरवालुमैब (durvalumab) नामक एक मौजूदा एंटीबॉडी दवा के साथ जोड़कर किया गया, जो PD-L1 मार्ग को अवरुद्ध करती है। मानव प्रतिरक्षा कोशिकाओं का उपयोग करके प्रयोगशाला परीक्षणों में, दोनों उपचारों का संयोजन अकेले किसी भी एक के मुकाबले बेहतर काम करता है। शोधकर्ताओं ने देखा कि प्रतिरक्षा कोशिकाएं अधिक सक्रिय हो गईं, जो उन मार्करों के उच्च स्तर को दर्शाती हैं जो बताते हैं कि वे लड़ने के लिए तैयार हैं। जब वे इन प्रयोगों को मानव जैसे ट्यूमर वाले जीवित चूहों में ले गए, तो परिणाम और भी आश्चर्यजनक थे। एपिजेनिन और डुरवालुमैब के संयोजन से उपचारित चूहों में केवल एक दवा या प्लेसबो (placebo) से उपचारित चूहों की तुलना में ट्यूमर की वृद्धि काफी धीमी देखी गई। संयोजन समूह के ट्यूमर छोटे थे और उनमें सक्रिय प्रतिरक्षा कोशिकाओं, विशेष रूप से CD8+ T कोशिकाओं की संख्या बहुत अधिक थी जो कैंसर को मारने के लिए जिम्मेदार हैं। ये कोशिकाएं उन हथियारों का भी अधिक उत्पादन कर रही थीं, जैसे कि ग्रैंजाइम बी (granzyme B) और परफोरिन (perforin), जिनका वे ट्यूमर कोशिकाओं को नष्ट करने के लिए उपयोग करती हैं।

पूरे अध्ययन के दौरान, शोधकर्ता इस बात को स्पष्ट करने में सावधानी बरतते रहे कि वे क्या सिद्ध कर सकते हैं और क्या अभी भी अन्वेषण के अधीन है। उन्होंने प्रदर्शित किया कि एपिजेनिन सीधे LAG-3 से जुड़ता है और इसके कार्य को बाधित करता है, एक ऐसी खोज जिसे रासायनिक बाइंडिंग परीक्षणों, कंप्यूटर सिमुलेशन और कोशिकाओं में प्रत्यक्ष अवलोकन सहित कई स्वतंत्र तरीकों द्वारा समर्थन प्राप्त है। उन्होंने दिखाया कि यह प्रभाव LAG-3 के लिए विशिष्ट है और यह PD-1 या PD-L1 जैसे अन्य प्रतिरक्षा चेकपॉइंट्स तक विस्तारित नहीं है। अध्ययन ने इस संभावना को भी खारिज कर दिया कि देखे गए प्रभाव केवल यौगिक के कारण कोशिकाओं के लिए विषाक्त थे, क्योंकि बेहतर फॉर्मूलेशन ने कोशिकाओं को स्वस्थ रखते हुए काम किया। हालांकि शोध यह पुष्टि करता है कि एपिजेनिन सीधे तौर पर LAG-3 का अवरोधक है और यह चूहों में वर्तमान एंटीबॉडी उपचारों के साथ मिलकर अच्छा काम करता है, लेखक नोट करते हैं कि बाइंडिंग के संरचनात्मक विवरणों को पूरी तरह से समझने और मानव उपयोग के लिए अणु को अनुकूलित करने के लिए आगे के काम की आवश्यकता है। यह अध्ययन दावा नहीं करता है कि एपिजेनिन कैंसर का इलाज है, बल्कि यह बताता है कि यह एक नया, व्यवहार्य रणनीति है जिसका उपयोग उस प्रतिरक्षा चेकपॉइंट को लक्षित करने के लिए किया जा सकता है जिसे पहले केवल बड़े जैविक दवाओं द्वारा सुलभ माना जाता था।

यह कार्य यह सुझाव देता है कि वैज्ञानिक कैंसर इम्यूनोथेरेपी के विकास के प्रति अपने दृष्टिकोण में बदलाव ला सकते हैं। वर्षों से, ध्यान लगभग पूरी तरह से बड़े एंटीबॉडी दवाओं पर केंद्रित रहा है, जो प्रभावी तो हैं लेकिन जटिल और बनाने व प्रशासित करने में कठिन हैं। LAG-3 के छोटे अणु अवरोधक के रूप में एपिजेनिन की सफलता यह प्रदर्शित करती है कि इन महत्वपूर्ण प्रतिरक्षा लक्ष्यों को बहुत छोटे, सरल रासायनिक यौगिकों द्वारा लक्षित किया जा सकता है। यह मौखिक दवाओं के विकास की संभावना खोलता है जिन्हें रोगी घर पर ले सकते हैं, जिससे संभावित रूप से ये शक्तिशाली उपचार अधिक सुलभ और किफायती हो सकते हैं। LAG-3 को लक्षित करने वाले एक छोटे अणु को PD-L1 को लक्षित करने वाली एंटीबॉडी के साथ जोड़कर, शोधकर्ताओं ने दोहरी चिकित्सा (dual therapy) की ओर एक पथ दिखाया है जो उन प्रतिरोधों को दूर कर सकती है जो कुछ ट्यूमर एकल उपचारों के प्रति विकसित करते हैं। निष्कर्ष एक ठोस 'प्रूफ ऑफ कॉन्सेप्ट' प्रदान करते हैं कि प्राकृतिक यौगिक, जब ठीक से समझे और तैयार किए जाते हैं, तो प्रतिरक्षा प्रणाली को कैंसर के विरुद्ध पुनर्जीवित करने के लिए सटीक उपकरण के रूप में कार्य कर सकते हैं, जो संयोजन उपचारों की एक नई पीढ़ी के लिए आशा प्रदान करते हैं।