Grape Stem Extracts from Vitis vinifera cv. Areni Noir and cv. Rkatsiteli: Rkatsiteli Shows Stronger Antiproliferative Activity and Drives BCL-2/p53-Mediated Apoptosis in MCF-7 Breast Cancer Cells

हर साल, वाइन बनाने की प्रक्रिया से भारी मात्रा में बचा हुआ अवशेष उत्पन्न होता है। हर एक टन अंगूर के प्रसंस्करण के लिए, लगभग एक तिहाई हिस्सा कचरे के रूप में समाप्त हो जाता है, जिसमें मुख्य रूप से बीज, छिलके और डंठल होते हैं। आर्मेनिया में, जहाँ वाइन बनाना एक गहरी जड़ें जमा चुकी परंपरा है, यह उपोत्पाद अक्सर बिना उपयोग के पड़ा रहता है, जो मिट्टी और पानी के लिए जोखिम पैदा करता है। फिर भी, इस फेंके गए पदार्थ के भीतर एक छिपा हुआ सामर्थ्य मौजूद है। वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि अंगूरों में पॉलीफेनोल्स नामक शक्तिशाली प्राकृतिक रसायन होते हैं। ये यौगिक एंटीऑक्सीडेंट के रूप में कार्य करते हैं, शरीर में हानिकारक अणुओं को बेअसर करने में मदद करते हैं, और कैंसर कोशिकाओं की वृद्धि को धीमा करने में आशाजनक साबित हुए हैं। चुनौती यह थी कि कौन सी विशिष्ट अंगूर की किस्में सबसे उपयोगी यौगिक रखती हैं और वे रसायन वास्तव में एक जीवित कोशिका के भीतर कैसे काम करते हैं।

आर्मेनिया में शोधकर्ताओं की एक टीम ने उनके देश में उगाई जाने वाली दो विशिष्ट अंगूर की किस्मों की जांच करने का निर्णय लिया: लाल एरेनी नॉयर (Areni Noir) और सफेद रकात्सितेली (Rkatsiteli)। उन्होंने अपना अध्ययन डंठलों पर केंद्रित किया, जो बेलों के वे लकड़ी वाले हिस्से होते हैं जिन्हें आमतौर पर कटाई के बाद फेंक दिया जाता है। लक्ष्य यह देखना था कि क्या इन डंठलों के अर्क स्तन कैंसर कोशिकाओं की वृद्धि को रोक सकते हैं, और यदि ऐसा है, तो इसके पीछे के जैविक तंत्र को समझना। उन्होंने स्तन कैंसर की एक विशिष्ट सेल लाइन के साथ काम किया जिसे MCF-7 के रूप में जाना जाता है, जो प्रयोगशालाओं में यह अध्ययन करने के लिए उपयोग किया जाने वाला एक मानक मॉडल है कि संभावित उपचार ट्यूमर की वृद्धि को कैसे प्रभावित करते हैं। शोधकर्ता विशेष रूप से कोशिकाओं के भीतर दो प्रमुख प्रोटीनों में रुचि रखते थे: एक जो कोशिका मृत्यु को रोकने के लिए एक ब्रेक की तरह कार्य करता है, और दूसरा जो तनाव के दौरान कोशिका मृत्यु को सक्रिय करने के लिए एक सेंसर के रूप में कार्य करता है। दोनों अंगूर की किस्मों की तुलना करके, वे एक प्राकृतिक स्रोत खोजने की उम्मीद कर रहे थे जो कैंसर कोशिकाओं को नष्ट करने की ओर संतुलन को झुका सके।

वैज्ञानिकों ने पानी और अल्कोहल के मिश्रण का उपयोग करके दोनों प्रकार के सूखे डंठलों से तरल अर्क बनाना शुरू किया। फिर उन्होंने इन तरल पदार्थों की रासायनिक संरचना का विश्लेषण किया ताकि यह देखा जा सके कि उनमें क्या शामिल है। परिणामों ने दिखाया कि दोनों अर्क विभिन्न एसिड और फ्लेवोनोइड्स सहित विविध प्रकार के प्राकृतिक यौगिकों से समृद्ध थे। हालांकि, दोनों किस्में एक जैसी नहीं थीं। पाया गया कि रकात्सितेली के डंठल फ्लेवन-3-ओल्स (flavan-3-ols) नामक यौगिकों के एक समूह में विशेष रूप से समृद्ध थे, जबकि एरेनी नॉयर के डंठलों में गैलिक एसिड नामक एक विशिष्ट एसिड का उच्च स्तर था। इन रासायनिक संरचनाओं में अंतर के बावजूद, दोनों अर्क ने एक टेस्ट ट्यूब में एंटीऑक्सीडेंट के रूप में कार्य करने की समान क्षमता दिखाई, जिसका अर्थ है कि वे एक सरल रासायनिक प्रतिक्रिया में मुक्त कणों (free radicals) को बेअसर करने में समान रूप से सक्षम थे।

जब शोधकर्ताओं ने इन स्तन कैंसर कोशिकाओं पर इन अर्कों का परीक्षण किया, तो एक स्पष्ट अंतर सामने आया। हालांकि दोनों अर्क ने कोशिकाओं की वृद्धि को धीमा कर दिया, लेकिन रकात्सितेली के डंठल का अर्क काफी अधिक प्रभावी था। इसने एरेनी नॉर अर्क की तुलना में जीवित कैंसर कोशिकाओं की संख्या को अधिक कम किया। इस मजबूत प्रदर्शन के कारण, टीम ने गहराई से जांच करने के लिए रकात्सितेली अर्क पर ध्यान केंद्रित करने का निर्णय लिया ताकि यह समझा जा सके कि यह वास्तव में कैसे काम कर रहा है। उन्होंने देखा कि यह अर्क केवल कोशिकाओं को तुरंत विषैला नहीं बनाता; बल्कि, यह एक धीमी गति से कार्य करने वाले एजेंट की तरह व्यवहार करता है जो समय के साथ कोशिकाओं के विभाजित होने की क्षमता को बाधित करता है।

तंत्र को उजागर करने के लिए, टीम ने कोशिकाओं के आंतरिक वातावरण का अध्ययन किया। उन्होंने पाया कि रकात्सितेली अर्क ने नियंत्रित ऑक्सीडेटिव स्ट्रेस (oxidative stress) में वृद्धि की, जो एक ऐसी स्थिति है जहाँ कोशिका सामान्य से अधिक प्रतिक्रियाशील अणु उत्पन्न करती है। इसके जवाब में, कोशिकाओं ने अपनी रक्षा प्रणालियों को बढ़ाया, विशेष रूप से सुपरऑक्साइड डिसमुटेज (superoxide dismutase) नामक एंजाइम की गतिविधि को बढ़ाया। इस प्रतिक्रिया से संकेत मिला कि अर्क केवल कोशिकाओं को यादृच्छिक रूप से नुकसान नहीं पहुँचा रहा था, बल्कि एक विशिष्ट तनाव प्रतिक्रिया को ट्रिगर कर रहा था। अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि शोधकर्ताओं ने उन प्रोटीनों की जांच की जो यह नियंत्रित करते हैं कि कोशिका जीवित रहेगी या मरेगी। उन्होंने पाया कि अर्क ने उस प्रोटीन के स्तर को नाटकीय रूप रूप से कम कर दिया जो सामान्यतः कैंसर कोशिकाओं को मरने से बचाता है, और साथ ही उस प्रोटीन के स्तर को बढ़ा दिया जो कोशिका को आत्मघाती होने का संकेत देता है। अस्तित्व और मृत्यु के संकेतों के बीच यह बदलाव एपोप्टोसिस (apoptosis) नामक प्रक्रिया की एक पहचान है, जहाँ कोशिका को खुद को बंद करने के लिए प्रोग्राम किया जाता है।

यह देखने के लिए कि क्या ये प्राकृतिक यौगिक भौतिक रूप से उन प्रोटीनों के साथ परस्पर क्रिया कर सकते हैं जिन्हें वे लक्षित कर रहे हैं, शोधकर्ताओं ने कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग किया। उन्होंने मॉडल किया कि अंगूर के डंठल में पाए जाने वाले प्रमुख रसायन अस्तित्व और मृत्यु-संकेत देने वाले प्रोटीनों की आणविक संरचनाओं में कैसे फिट होते हैं। सिमुलेशन ने तीन विशिष्ट यौगिकों की पहचान की—दो अंगूर के डंठल से और एक उनसे संबंधित—जिन्होंने इन लक्षित प्रोटीनों से जुड़ने की मजबूत क्षमता दिखाई। इनमें से एक, ओलीनोलिक एसिड (oleanolic acid) नामक यौगिक, इसलिए अलग दिखा क्योंकि इसने एक मजबूत बंधन क्षमता के साथ एक ऐसा प्रोफाइल प्रदर्शित किया जो सुझाव देता है कि यह शरीर में सुरक्षित और स्थिर रहेगा। एक अन्य, पॉलीडेटिन (polydatin), भी आशाजनक दिखा। ये निष्कर्ष इस विचार का समर्थन करते हैं कि अंगूर के डंठल के अर्क में मौजूद रसायनों का मिश्रण केवल एक नहीं, बल्कि एक साथ कई लक्ष्यों पर प्रहार करके काम करता है।

अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि रकात्सितेली अंगूर के डंठल, जो वाइन बनाने में अक्सर फेंके जाने वाले उपोत्पाद हैं, प्राकृतिक यौगिकों का एक मूल्यवान स्रोत हैं जो स्तन कैंसर कोशिका की वृद्धि में हस्तक्षेप करने में सक्षम हैं। शोध यह सुझाव देता है कि ये डंठल कोशिका के अपने आंतरिक संकेतों को सक्रिय करके काम करते हैं जिससे विभाजन रुक जाता है और मृत्यु शुरू हो जाती है, यह प्रक्रिया कोशिका उत्तरजीविता को नियंत्रित करने वाले प्रोटीनों के एक विशिष्ट बदलाव द्वारा संचालित होती है। हालांकि वर्तमान में निष्कर्ष प्रयोगशाला प्रयोगों और कंप्यूटर मॉडल तक सीमित हैं, फिर भी वे कृषि अपशिष्ट को नए, प्राकृतिक उपचारों के स्रोत में बदलने की क्षमता को उजागर करते हैं। लेखक नोट करते हैं कि सटीक जिम्मेदार यौगिकों को अलग करने और जीवित जीवों में उनका परीक्षण करने के लिए आगे के काम की आवश्यकता है, लेकिन परिणाम इस बात का एक ठोस कारण प्रदान करते हैं कि वाइन बनाने के बाद जो पीछे रह जाता है, उस पर करीब से नज़र रखी जाए।