Identification of Non-Invasive Tumor-specific Biomarkers for Hepatocellular Carcinoma through Multi-transcriptomics Data Integration
यह अध्ययन हेपैटोसेल्यूलर कार्सिनोमा (यकृत कैंसर) की शीघ्र पहचान के लिए विशिष्ट प्लाज्मा जीन, PBMC जीन और एक्सोसोमल miRNAs सहित गैर-आक्रामक रक्त-आधारित बायोमार्कर के एक नए पैनल की पहचान करने हेतु TCGA और GEO से मल्टी-ट्रांसक्रिप्टोमिक डेटा को एकीकृत करता है।
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लीवर कैंसर एक निर्मम बीमारी है, जो अक्सर तब तक चुप रहती है जब तक कि यह फैल न जाए, जिससे इसकी शुरुआती पहचान जीवन और मृत्यु का मामला बन जाती है। सबसे सामान्य रूप, हेपेटोसेलुलर कार्सिनोमा (hepatocellular carcinoma), लीवर कैंसर के अधिकांश मामलों के लिए जिम्मेदार है और दुनिया भर में कैंसर से होने वाली मौतों का एक प्रमुख कारण बना हुआ है। वर्तमान में, डॉक्टर इस बीमारी की जांच के लिए अल्ट्रासाउंड स्कैन और अल्फा-फेटोप्रोटीन नामक प्रोटीन के लिए रक्त परीक्षणों पर निर्भर करते हैं, लेकिन ये तरीके अक्सर ट्यूमर को उनके सबसे शुरुआती और सबसे उपचार योग्य चरणों में पहचानने में विफल रहते हैं। निदान के बारे में पूरी तरह से निश्चित होने का एकमात्र तरीका लीवर से ऊतक (tissue) का नमूना लेना है, जिसे बायोप्सी कहा जाता है। हालांकि, यह एक आक्रामक प्रक्रिया है जिसमें दर्द, रक्तस्राव और चोट का जोखिम होता है, जो इसे बड़ी आबादी की नियमित जांच के लिए अनुपयुक्त बनाता है। वैज्ञानिक लंबे समय से एक बेहतर तरीके की तलाश में रहे हैं: एक सरल रक्त परीक्षण जो बिना त्वचा को छेड़े ट्यूमर की उपस्थिति को प्रकट कर सके, जो इस बीमारी में एक सुरक्षित और संवेदनशील खिड़की प्रदान करे।
इस खिड़की को खोजने के लिए, शोधकर्ताओं की एक टीम ने कोशिका की अपनी भाषा की ओर रुख किया। प्रत्येक कोशिका के भीतर, जीन निर्देशों के रूप में कार्य करते हैं, और इन निर्देशों को पढ़ने की प्रक्रिया को ट्रांसक्रिप्शन (transcription) कहा जाता है ताकि प्रोटीन का निर्माण किया जा सके। जब कोई कोशिका कैंसरयुक्त हो जाती है, तो वह इन निर्देशों को पढ़ने का तरीका बदल देती है, जिससे कुछ जीन बढ़ जाते हैं और अन्य कम हो जाते हैं, जो एक अराजक पैटर्न बनाता है। ये परिवर्तन न केवल ट्यूमर के भीतर, बल्कि उन तरल पदार्थों में भी एक निशान छोड़ते हैं जो इसके चारों ओर होते हैं, जैसे कि रक्त प्लाज्मा और सफेद रक्त कोशिकाएं जो पूरे शरीर में संचार करती हैं। शोधकर्ताओं ने सार्वजनिक डेटाबेस से जेनेटिक डेटा का एक विशाल संग्रह एकत्र करके इन निशानों को डिकोड करने का लक्ष्य रखा। उन्होंने लीवर ट्यूमर, रक्त प्लाज्मा और रोगियों की सफेद रक्त कोशिकाओं में जेनेटिक गतिविधि का अध्ययन किया, और उन्हें स्वस्थ नमूनों के साथ तुलना की ताकि उन विशिष्ट संकेतों को खोजा जा सके जो केवल कैंसर के हैं।
टीम ने इस अराजकता को व्यवस्थित करने के लिए एक शक्तिशाली पद्धति का उपयोग किया, जिसमें उन जीनों को समूहों में बांटा गया जो एक साथ मिलकर काम करते हैं, ठीक वैसे ही जैसे एक फैक्ट्री में कर्मचारी जो काम पूरा करने के लिए समन्वय करना आवश्यक समझते हैं। लीवर ट्यूमर के चार अलग-अलग डेटा सेटों का विश्लेषण करके, उन्होंने नब्बे विशिष्ट जैविक मार्गों (pathways) की पहचान की जो कैंसर कोशिकाओं में लगातार बाधित थे। ये वे मौलिक त्रुटियां थीं जो इस बीमारी को चला रही थीं। शोधकर्ताओं ने फिर एक महत्वपूर्ण प्रश्न पूछा: इनमें से कौन से बाधित मार्ग रक्त में भी देखे जा सकते हैं? उन्होंने पाया कि रक्त ट्यूमर की गतिविधि की एक स्पष्ट प्रतिध्वनि ले जाता है। प्लाज्मा में, जो स्वयं रक्त का तरल भाग है, उन्होंने साठ और सात ऐसे मार्गों की पहचान की जो ट्यूमर की त्रुटियों से मेल खाते थे। सफेद रक्त कोशिकाओं में, उन्होंने पंद्रह मेल खाने वाले मार्गों को पाया। इसने पुष्टि की कि कैंसर रक्त के माध्यम से अपनी उपस्थिति की पुकार लगा रहा था, और ये संकेत इतने विशिष्ट थे कि इन्हें सामान्य शारीरिक प्रक्रियाओं से अलग किया जा सके।
इन साझा संकेतों से, शोधकर्ताओं ने एक नए नैदानिक परीक्षण के लिए उम्मीदवारों की एक विशिष्ट सूची निकाली। उन्होंने प्लाज्मा में पाए जाने वाले ग्यारह ऐसे जीनों की पहचान की जो ट्यूमर की तीव्र वृद्धि और उत्तरजीविता से मजबूती से जुड़े थे, जिनमें वे जीन शामिल हैं जो कोशिकाओं के विभाजन और उनके डीएनए की मरम्मत में मदद करते हैं। उन्होंने सफेद रक्त कोशिकाओं में छह ऐसे जीन भी पाए जो कैंसर के प्रति शरीर की प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को दर्शाते हैं, जो यह दिखाते हैं कि प्रतिरक्षा प्रणाली खतरे के प्रति कैसी प्रतिक्रिया दे रही है। इसके अलावा, उन्होंने नौ सूक्ष्म अणुओं की खोज की जिन्हें माइक्रोआरएनए (microRNAs) कहा जाता है, जो जीन के नियामक के रूप में कार्य करते हैं और रक्त में एक्सोसोम (exosomes) नामक सुरक्षात्मक बुलबुलों के भीतर तैरते हैं। ये नौ माइक्रोआरएनए उन जीनों को लक्षित करते पाए गए जो लीवर में समस्या पैदा कर रहे थे, जिससे पता चलता है कि वे बीमारी की प्रगति में प्रत्यक्ष भूमिका निभाते हैं।
अध्ययन ने यह समझने के लिए एक कदम आगे बढ़कर कि ये संकेत कहाँ से आ रहे हैं। लीवर ट्यूमर के भीतर व्यक्तिगत कोशिकाओं को देखकर, शोधकर्ताओं ने पुष्टि की कि ग्यारह प्लाज्मा जीन वास्तव में ट्यूमर कोशिकाओं द्वारा ही उत्पादित किए जाते हैं, जबकि छह सफेद रक्त कोशिका जीन कैंसर से लड़ने वाली प्रतिरक्षा कोशिकाओं द्वारा उत्पादित किए जाते हैं। यह अंतर महत्वपूर्ण है क्योंकि इसका अर्थ है कि भविष्य का रक्त परीक्षण डॉक्टरों को न केवल यह बता सकता है कि कैंसर मौजूद है, बल्कि यह भी कि शरीर इसके प्रति कैसी प्रतिक्रिया दे रहा है। शोधकर्ताओं ने उल्लेख किया कि उनके द्वारा खोजे गए कई जीन और माइक्रोआरएनए पहले कभी लीवर कैंसर से नहीं जुड़े थे, जो पहचान के लिए पूरी तरह से नए लक्ष्य प्रदान करते हैं। हालांकि यह अध्ययन मौजूदा डेटा के कंप्यूटर विश्लेषण पर आधारित था और अभी तक क्लिनिक में नए रोगियों पर इसका परीक्षण नहीं किया गया है, फिर भी ये निष्कर्ष एक गैर-आक्रामक रक्त परीक्षण विकसित करने के लिए एक मजबूत, वैज्ञानिक रूप से ठोस आधार प्रदान करते हैं। ऐसा परीक्षण एक दिन डॉक्टरों को लीवर कैंसर को इतनी जल्दी पकड़ने की अनुमति दे सकता है कि जीवन बचाया जा सके, जिससे एक घातक निदान को एक प्रबंधनीय स्थिति में बदला जा सके।
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