Identification of diagnostic biomarkers and immune infiltration analysis in prostate cancer bone metastasis based on EMT-NM- related genes
यह अध्ययन EMT और न्यूक्लियोटाइड मेटाबॉलिज्म से संबंधित जीन को एकीकृत करके, एक उच्च-प्रदर्शन नोमोग्राम का निर्माण करके और S100A8 की अभिव्यक्ति और ट्यूमर इम्यून माइक्रोएन्वायरमेंट में माइलॉयड-डिराइव्ड सप्रेसर सेल घुसपैठ के बीच एक महत्वपूर्ण सहसंबंध को प्रकट करके, प्रोस्टेट कैंसर बोन मेटास्टेसिस के लिए S100A8 और PLOD2 को मजबूत नैदानिक बायोमार्कर के रूप में पहचानता है।
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प्रोस्टेट कैंसर पुरुषों में एक सामान्य बीमारी है, लेकिन इसका सबसे खतरनाक रूप तब होता है जब कैंसर प्रोस्टेट ग्रंथि से हड्डियों तक फैल जाता है। यह प्रसार, जिसे मेटास्टेसिस (metastasis) कहा जाता है, इलाज करने में कठिन है और रोगी के जीवन को काफी छोटा कर देता है। शरीर के एक हिस्से से दूसरे हिस्से तक कैंसर कोशिका की यात्रा यादृच्छिक (random) नहीं होती; इसमें कोशिका को अलग होने, रक्त के माध्यम से यात्रा करने और एक नई जगह पर बसने के लिए अपना आकार और व्यवहार बदलने की आवश्यकता होती है। वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि यह प्रक्रिया दो मुख्य कारकों पर निर्भर करती है: कोशिका की अपना भौतिक रूप बदलने की क्षमता और अपनी तीव्र वृद्धि को ईंधन देने के लिए अपनी आंतरिक रसायन विज्ञान को फिर से व्यवस्थित करने की आवश्यकता। विशेष रूप से, 'एपिथेलियल-मेसेनकाइमल ट्रांजिशन' नामक एक प्रक्रिया कोशिकाओं को गतिशील होने में सक्षम बनाती है, जबकि डीएनए (DNA) और आरएनए (RNA) के निर्माण खंडों को संसाधित करने के तरीके में बदलाव एक नए वातावरण में जीवित रहने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करता है। इन परिवर्तनों का जल्दी पता लगाने का तरीका खोजना महत्वपूर्ण है, क्योंकि इससे डॉक्टरों को कैंसर के कंकाल में जड़ जमाने से पहले हस्तक्षेप करने की अनुमति मिल सकती है, लेकिन वर्तमान विधियाँ अक्सर इन शुरुआती चेतावनी संकेतों को पहचानने में विफल रहती हैं।
शोधकर्ताओं की एक टीम ने उन विशिष्ट आनुवंशिक हस्ताक्षरों (genetic signatures) की तलाश करके इस समस्या को हल करने का प्रयास किया जो प्रोस्टेट कैंसर के हड्डी में फैलने पर दिखाई देते हैं। उन्होंने सार्वजनिक चिकित्सा डेटाबेस से डेटा एकत्र करके शुरुआत की, जिसमें स्थानीयकृत प्रोस्टेट कैंसर वाले रोगियों और उन रोगियों के आनुवंशिक विवरण शामिल थे जिनका कैंसर पहले ही हड्डी में फैल चुका था। उनका लक्ष्य उन जीनों को खोजना था जो कोशिकाओं के भौतिक परिवर्तन और उनके परिवर्तित चयापचय (metabolism) दोनों में सक्रिय थे। दोनों समूहों के आनुवंशिक प्रोफाइल की तुलना करके, उन्होंने जीनों के एक छोटे समूह की पहचान की जो विशिष्ट रूप से उभर कर आए। उम्मीदवारों के एक बड़े समूह में से, उन्होंने सूची को केवल दो जीनों तक सीमित कर दिया जो हड्डी के मेटास्टेसिस वाले रोगियों में, प्रोस्टेट तक सीमित बीमारी वाले रोगियों की तुलना में लगातार अधिक सक्रिय थे।
इन दो जीनों, जिन्हें S100A8 और PLOD2 नाम दिया गया, को बोन मेटास्टेसिस के नमूनों में काफी अधिक अभिव्यक्त (overexpressed) पाया गया। अपने निष्कर्षों को विश्वसनीय बनाने के लिए, शोधकर्ताओं ने उन्हें रोगी डेटा के एक अलग समूह के विरुद्ध परखा, जिससे पुष्टि हुई कि यह पैटर्न सही था। इसके बाद उन्होंने एक गणितीय मॉडल बनाया, जो अनिवार्य रूप से एक स्कोरिंग टूल है, जो बोन मेटास्टेससिस की संभावना का अनुमान लगाने के लिए इन दो जीनों के स्तरों का उपयोग करता है। जब उन्होंने इस टूल का परीक्षण किया, तो यह प्रसार वाले रोगियों और प्रसार न होने वाले रोगियों के बीच अंतर करने में अत्यधिक सटीक साबित हुआ, और इसने कई मौजूदा नैदानिक विधियों से बेहतर प्रदर्शन किया। मॉडल ने सुझाव दिया कि इन दो जीनों को मापना डॉक्टरों के लिए एक शक्तिशाली प्रारंभिक चेतावनी प्रणाली के रूप में कार्य कर सकता है।
केवल निदान से परे, शोधकर्ताओं ने इस बात की भी जांच की कि ये जीन शरीर के भीतर क्या कर रहे हैं। उन्होंने पाया कि S100A8 जीन की उपस्थिति माइलॉयड-डेराइव्ड सप्रेसर सेल (myeloid-derived suppressor cell) नामक एक विशिष्ट प्रकार की प्रतिरक्षा कोशिका के संचय से मजबूती से जुड़ी हुई है। ये कोशिकाएं शरीर की प्राकृतिक रक्षा प्रणाली को दबाने के लिए जानी जाती हैं, जो अनिवार्य रूप से एक ढाल बनाती हैं जो कैंसर को प्रतिरक्षा प्रणाली के हमले से बचाती है। अध्ययन में पाया गया कि उच्च स्तर के S100A8 और हड्डी के वातावरण में इन सुरक्षात्मक प्रतिरक्षा कोशिकाओं की उच्च संख्या के बीच बहुत गहरा संबंध है। यह सुझाव देता है कि यह जीन न केवल कैंसर की उपस्थिति का संकेत देता है, बल्कि सक्रिय रूप से ट्यूमर को शरीर की प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया से छिपने में मदद कर सकता है, जिससे कैंसर के लिए हड्डी में खुद को स्थापित करना आसान हो जाता है।
दूसरे जीन, PLOD2, उन मार्गों (pathways) में शामिल पाया गया जो कोशिकाओं को अपने परिवेश से चिपके रहने और चलने में मदद करते हैं, जो नए ऊतकों में कैंसर के आक्रमण के लिए आवश्यक चरण हैं। दोनों जीनों से प्राप्त जानकारी को जोड़कर, शोधकर्ताओं ने एक व्यापक तस्वीर बनाई कि कैसे कैंसर अपने पर्यावरण के साथ अंतःक्रिया करता है। उन्होंने उल्लेख किया कि हालांकि उनके निष्कर्ष आशाजनक हैं, लेकिन अध्ययन मौजूदा डेटा पर आधारित था और इसकी उपयोगिता की पुष्टि करने के लिए इसे बड़े, वास्तविक दुनिया के नैदानिक सेटिंग्स में परीक्षण करने की आवश्यकता होगी। हालांकि, इन दो जीनों की पहचान शीघ्र पहचान के लिए एक नया, ठोस लक्ष्य प्रदान करती है और यह सुझाव देती है कि उनकी गतिविधि या उनके द्वारा आकर्षित की जाने वाली प्रतिरक्षा कोशिकाओं को रोकने के लिए डिज़ाइन किए गए उपचार संभावित रूप से कैंसर को हड्डी में फैलने से रोक सकते हैं।
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