Integrated analysis identifies prognostic biomarkers associated with mitochondrial dysfunction in head and neck squamous cell carcinoma
यह अध्ययन हेड एंड नेक स्क्वमस सेल कार्सिनोमा में एक 10-जीन माइटोकॉन्ड्रियल डिसफंक्शन-संबंधित सिग्नेचर की पहचान करता है जो एक स्वतंत्र प्रोग्नोस्टिक बायोमार्कर के रूप में कार्य करता है, जो जीवित रहने के जोखिम द्वारा रोगियों को प्रभावी ढंग से वर्गीकृत करता है और इम्यूनोथेरेपी प्रतिक्रिया से जुड़े विशिष्ट प्रतिरक्षा और जीनोमिक लक्षणों को स्पष्ट करता है।
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हेड एंड नेक स्क्वैमस सेल कार्सिनोमा (सिर और गर्दन का स्क्वैमस सेल कैंसर) एक व्यापक शब्द है जो उन कैंसरों के लिए उपयोग किया जाता है जो मुँह, गले और स्वरयंत्र की नम परतों में विकसित होते हैं। यह एक ऐसा रोग है जो अपनी अनिश्चितता से परिभाषित होता है; कुछ रोगी सर्जरी और रेडिएशन के प्रति अच्छी प्रतिक्रिया देते हैं, जबकि अन्य आक्रामक उपचार के बावजूद भी निराशाजनक भविष्य का सामना करते हैं। दशकों से, डॉक्टर यह अनुमान लगाने के लिए शारीरिक परीक्षणों और स्कैन पर भरोसा करते रहे हैं कि एक ट्यूमर कैसे व्यवहार करेगा, लेकिन ये उपकरण अक्सर उन अदृश्य जैविक बलों को नहीं देख पाते जो इस बीमारी को संचालित करते हैं। उन छिपे हुए बलों में से एक माइटोकॉन्ड्रिया है, जो प्रत्येक कोशिका के भीतर मौजूद सूक्ष्म संरचनाएं हैं जो पावर प्लांट की तरह काम करती हैं, भोजन को ऊर्जा में परिवर्तित करती हैं। जब ये पावर प्लांट खराब हो जाते हैं, तो कोशिकाएं न केवल ऊर्जा खो देती हैं; वे अपना व्यवहार भी बदल लेती हैं, अक्सर अधिक आक्रामक हो जाती हैं और शरीर की प्रतिरक्षा प्रणाली से छिपना सीख लेती हैं। यह समझना कि ये खराब पावर प्लांट कैंसर के विकास को कैसे प्रभावित करते हैं, यह अनुमान लगाने का एक नया तरीका प्रदान कर सकता है कि कौन जीवित रहेगा और किसे आधुनिक इम्यूनोथेरेपी से लाभ हो सकता है।
शोधकर्ताओं की एक टीम ने ट्यूमर कोशिकाओं के भीतर जेनेटिक निर्देशों को देखकर हेड एंड नेक कैंसर के इस छिपे हुए परिदृश्य का मानचित्रण करने का लक्ष्य रखा। उन्होंने हजारों रोगियों के डेटा के एक विशाल संग्रह से शुरुआत की, और ऐसे जीन की खोज की जो माइटोकॉन्ड्रियल समस्याओं से जुड़े हों और साथ ही रोगी के जीवनकाल से भी संबंधित हों। इस जानकारी को छानने के बाद, उन्होंने जीन का एक विशिष्ट सेट पहचाना जो माइटोकॉन्ड्रियल डिसफंक्शन (माइटोकॉन्ड्रियल शिथिलता) से संबंधित है और रोगी के जीवित रहने की संभावना से जुड़ा हुआ है। इस बड़े समूह से, उन्होंने अपना ध्यान दस जीनों की एक सटीक सूची पर केंद्रित किया। ये दस जीन एक प्रकार का जैविक हस्ताक्षर (बायोलॉजिकल सिग्नेचर) बनाते हैं जो रोगियों को दो अलग-अलग समूहों में वर्गीकृत कर सकते हैं: वे जो खराब परिणामों के उच्च जोखिम पर हैं और वे जो कम जोखिम पर हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि यह दस-जीन वाला हस्ताक्षर जीवित रहने की भविष्यवाणी करने के लिए एक विश्वसनीय संकेतक था, जिसने अन्य अस्पतालों और डेटाबेस के पूरी तरह से अलग समूहों पर परीक्षण किए जाने पर भी लगातार अच्छा प्रदर्शन किया।
अध्ययन से पता चला कि रोगियों के ये दो समूह न केवल इस मामले में भिन्न हैं कि वे कितने समय तक जीवित रहते हैं, बल्कि उनके ट्यूमर की प्रकृति में भी भिन्न हैं। कम जोखिम वाले समूह के रोगी, जिनका पूर्वानुमान बेहतर था, उनमें एक मजबूत प्रतिरक्षा प्रणाली के लक्षण दिखे जो सक्रिय रूप से कैंसर से लड़ रही थी। उनके ट्यूमर उन प्रतिरक्षा कोशिकाओं से भरे थे जो कैंसर को खोजने और नष्ट करने के लिए जानी जाती हैं, और उनके जेनेटिक वातावरण ने सुझाव दिया कि वे संभवतः इम्यूनोथेरेपी के प्रति अच्छी प्रतिक्रिया देंगे, जो एक ऐसा उपचार है जो प्रतिरक्षा प्रणाली को बीमारी को पहचानने में मदद करता है। इसके विपरीत, उच्च जोखिम वाले समूह ने एक अलग तस्वीर पेश की। उनके ट्यूमर में कमजोर प्रतिरक्षा उपस्थिति थी और वे जेनेटिक परिवर्तनों के संकेत दिखाते थे जो अक्सर उपचार के प्रति प्रतिरोध उत्पन्न करते हैं। शोधकर्ताओं ने इन ट्यूमर के डीएनए में विशिष्ट उत्परिवर्तन (म्यूटेशन) को भी देखा और पाया कि जबकि सबसे आम कैंसर जीन, TP53, दोनों समूहों में उत्परिवर्तित था, उच्च-जोखिम और निम्न-जोखिम वाले रोगियों के बीच जेनेटिक त्रुटियों का समग्र पैटर्न काफी भिन्न था। यह सुझाव देता है कि दस-जीन वाला हस्ताक्षर सरल जेनेटिक म्यूटेशन से परे मेटाबॉलिक और इम्यून कारकों के एक जटिल मिश्रण को कैप्चर करता है।
अपने निष्कर्षों को केवल एक कंप्यूटर अभ्यास न बनाने के लिए, वैज्ञानिक डेटा विश्लेषण से प्रयोगशाला के कार्य (लैबोरेटरी बेंच) की ओर बढ़े। उन्होंने दस जीनों में से एक को चुना, जिसे PPP1R3C कहा जाता है, ताकि मानव कैंसर कोशिकाओं में इसका परीक्षण किया जा सके जिन्हें एक डिश में उगाया गया था। यह जीन दिलचस्प था क्योंकि अपनी सूची के अधिकांश अन्य जीनों के विपरीत, जो अतिसक्रिय थे, यह ट्यूमर में कम सक्रिय था। शोधकर्ताओं ने इस जीन के स्तर को नियंत्रित करने की क्षमता को सिद्ध करने के लिए कोशिकाओं में इसे सफलतापूर्वक बढ़ाया और घटाया। उनके प्रयोगों ने पुष्टि की कि इस जीन को अनुमानित तरीके से हेरफेर (मैनिपुलेट) किया जा सकता था, जिससे उनके कंप्यूटर मॉडल के पीछे की जैविक वास्तविकता प्रमाणित हुई। हालांकि इस विशिष्ट प्रयोग ने यह परीक्षण नहीं किया कि क्या जीन को बदलने से कैंसर के बढ़ने को रोका जा सकता है, लेकिन इसने यह सिद्ध कर दिया कि यह जीन एक वास्तविक, मूर्त लक्ष्य है जिसका आगे अध्ययन किया जा सकता है।
यह कार्य सुझाव देता है कि ट्यूमर के पावर प्लांटों का स्वास्थ्य इस बात से गहराई से जुड़ा हुआ है कि प्रतिरक्षा प्रणाली उसे कैसे देखती और हमला करती है। माइटोकॉन्ड्रियल डिसफंक्शन से उत्पन्न होने वाले विशिष्ट जेनेटिक पैटर्न वाले रोगियों के ट्यूमर प्रतिरक्षा प्रणाली से छिपने में बेहतर होते हैं, जिससे उन्हें इलाज करना कठिन हो जाता है। इसके विपरीत, दूसरे पैटर्न वाले लोगों के ट्यूमर शरीर की रक्षा प्रणालियों के लिए अधिक दृश्यमान प्रतीत होते हैं। हालांकि शोधकर्ता आगाह करते हैं कि यह दस-जीन वाला हस्ताक्षर अभी तक डॉक्टरों के लिए एक मानक उपकरण नहीं है और इसके लिए नैदानिक परीक्षणों (क्लिनिकल ट्रायल्स) में और अधिक परीक्षण की आवश्यकता है, फिर भी यह बीमारी को समझने के लिए एक नया और आशाजनक दृष्टिकोण प्रदान करता है। इन दस जीनों को देखकर, डॉक्टर भविष्य में किसी रोगी को न केवल यह बता पाएंगे कि उसका कैंसर कितना आक्रामक है, बल्कि यह भी कि क्या उसके टिटर उपलब्ध नवीनतम और सबसे शक्तिशाली उपचारों के प्रति प्रतिक्रिया देने की संभावना है।
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